[科普中國]-為什么說彗核是臟雪球

彗星現(xiàn)象給人以十分深刻的印象，只要有一次機會親眼目睹一顆帶著長尾巴的明亮彗星高掛天際，真是一輩子也難忘記。

彗星現(xiàn)象也是十分復(fù)雜的，說它是變化多端，一點也不過分。不同的彗星在形態(tài)上有很大差別，這是可以理解的。即使是同一顆彗星，在圍繞太陽公轉(zhuǎn)的不同時間里和處在軌道的不同位置時，形態(tài)各不相同；每次回歸來到太陽附近和顯得活躍時，也不是每次都是一個模樣而有不少差異。

凡此種種，都與彗核有著密切關(guān)系，而有關(guān)彗核本質(zhì)的資料，尤其是第一手資料，是比較難得到的。彗核究竟是怎么樣的？大多數(shù)天文學(xué)家認為所謂“致密核模型說”較為合理。

彗星有個致密核，即由緊密狀態(tài)物質(zhì)組成的核，這種看法在19世紀就有人提出來了，但缺少有效手段進行驗證。有人認為彗核主要是由各種冰凍氣體凝固成的冰塊，有人則認為是石塊。在此基礎(chǔ)上，美國天文學(xué)家惠普爾于20世紀40年代末，提出了冰凍團塊模型。他認為：彗核本身并不存在什么了不起的秘密，它只是個不大的、直徑也許只有1千米到幾千米的緊密冰凍團塊，包含著一些冰凍的氣體分子，如二氧化碳、一氧化碳，以及少量的氨和甲烷等，其間則夾雜著大小不等的細塵粒子，包括可能有的重元素微塵粒子和其他物質(zhì)。它因此被形象地叫做“臟雪球”。

彗核的這種模型后來得到一些學(xué)者的改進和發(fā)展，又經(jīng)過數(shù)十年的觀測、論證，特別是1986年哈雷彗星回歸時提供的大量資料，表明臟雪球的論點基本上符合事實。它認為：當彗星運行到比較靠近太陽的時候，太陽輻射的加熱作用，使暴露在表層的冰首先得到足夠的熱量并升華成為氣體，緊接著，太陽風(fēng)又把處于膨脹狀態(tài)中的氣體“吹”散，形成彗發(fā)、彗尾，與此同時，細塵粒子也就被帶離彗核表面。

部分氣體分子還被太陽輻射所離解，譬如水分子（H2O）被離解為羥基（OH-）和氫離子（H+）。

彗星探測器對哈雷彗星的探測支持了惠普爾的模型，它發(fā)現(xiàn)哈雷彗星的彗核基本上是由不同大小的冰塊堆積而成，彗核深處主要是較易揮發(fā)的冰塊和其他原始物質(zhì)，周圍的水冰包層中則夾雜著硅酸鹽和碳氫化合物，最外層則是難熔的碳質(zhì)層，呈蜂窩狀。探測器進行觀測時，彗核表面好幾處正在不斷地向外噴射塵埃和氣體，除水分外，其他主要成分是一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物等。彗核的體積約500立方千米，質(zhì)量大體上在500億～1300億噸之間，其中70%以上為水冰，因此，其密度只及水冰的10%～40%。它不僅是個較松散的雪球，其臟、黑的程度，超過了人們的想象，反照率只有4%～5%，跟煤炭差不了多少。

彗星每次回歸而走近太陽時，只是表面層被蒸發(fā)，內(nèi)部保持著原先的冰凍狀態(tài)。它每次只損失比例不大的組成物質(zhì)，因而它的壽命有可能支持它繞太陽運動好幾百圈到幾千圈。彗核有自轉(zhuǎn)，周期一般為幾小時。這些，在觀測哈雷彗星時都得到不同程度的證實。