《自然》雜誌：「菲萊」在彗星上的64個小時

　　《自然》雜誌：「菲萊」在彗星上的64個小時Elizabeth Gibney 發表於  2014-11-20 21:36

　　

　　「菲萊」著陸后拍攝的照片。圖片來源：ESA

　　（艾麥樂/編譯）「談到這張照片，我會起一身雞皮疙瘩。」霍爾格·希爾克斯（Holger Sierks）如是說。在這張照片上，一條金屬機械腿斜倚在67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星粗糙的地表之上。將這枚無人著陸器釋放到彗星表面的，是歐洲空間局（ESA）的「羅塞塔」探測器。作為「羅塞塔」上OSIRIS相機的首席研究員，希爾克斯表示，這是「我這輩子最重要的照片」。

　　11月12日，歐洲空間局創造了歷史，將三條腿的「菲萊」著陸在了楚留莫夫－格拉希門克彗星上。這顆彗星直徑4千米，目前距離地球5.14億千米，正以每小時超過6萬千米的速度在太陽系中穿行。「菲萊」著陸帶來的欣喜，不久便被擔憂所取代，人們擔心著陸器電量不足，因為最終的落腳點幾乎照不到陽光。經過驚心動魄的3天3夜之後，11月15日，著陸器電池耗盡，陷入了可能會是永久的休眠之中。

　　不過在此之前，「菲萊」還有機會將它攜帶的10樣設備採集的數據全部傳送了出來。儘管按照原定計劃，「菲萊」應該在太陽能電池板的驅動下繼續採集數據，但僅僅64個小時的科研活動所取得的發現，已經正在改變科學家看待彗星的方式了。

　　「菲萊」每天有兩個時間窗口，能夠通過「羅塞塔」探測器與任務控制中心聯絡，每次窗口持續3–4個小時。「菲萊」上的化學分析儀器Ptolemy的聯合研究員莫妮卡·格雷迪（Monica Grady）說，它已經取得了科學家希望獲取的90%的數據。而且對某些儀器來說，著陸器在彗星表面的意外彈跳，實際上可能還產生了超出預期的更加有趣的數據。

　　「菲萊」這出大戲，始於預定著陸的前一天晚上，當時著陸器上的計算機出現故障。重啟之後，故障被修復，任務團隊決定按計劃著陸，儘管此時第二個問題已經出現，著陸器的推進器出了故障。這個推進器原本用於將「菲萊」壓在彗星表面，直到它固定住自己。接下來，它又遇到了另外一個機械故障——原本用於固定著陸器的魚叉，也沒能在著地時發射出來。位於德國達姆施塔特的歐洲空間控制中心已經一片歡騰，ESA的科學家此時還不知道「菲萊」觸地之後又已經反彈了起來。實際上，它反彈了2次，曾一度彈到距彗星表面1千米的高度。這顆彗星上引力微弱，在地球上重達100千克的探測器，在那裡僅重1克。不過正是如此微弱的引力，最終讓著陸器在彗星表面安靜了下來。

　　

　　任務科學家在慶祝「菲萊」順利分離。圖片來源：ESA

　　「菲萊」最初著地的位置，是經過仔細篩選之後圈定的著陸地點，平坦而又光照充足。但在彈跳之後，它最終一條腿朝天翹著，側翻在1千米以外，一處看起來像是岩石懸崖的背陰一面。這個位置不夠理想，彗星上自轉一圈的12.4個小時里，這裡能夠照到陽光的時段只有1.5個小時，無法產生足夠的太陽能給「菲萊」的第二塊電池充電。

　　儘管著陸過程頗為坎坷，在彗星上活動的64個小時內，「菲萊」採集了大量優良數據，現在仍在處理之中。CIVA（彗核紅外及可見光分析儀）拍攝的首批全景照片顯示，彗星表面覆蓋著塵埃、碎屑，以及看起來像是岩石的各種大小的物質。德國航空太空中心（DLR）的「菲萊」項目負責人斯蒂芬·烏拉梅克（Stephan Ulamec）說：「這絕對比我們先前認為的彗星表面要粗糙許多。」

　　另一樣設備MUPUS（地表及地下多用途科學感測器）採集的數據則帶來了驚奇。MUPUS包含一個鎚子狀的機械裝置，鎚頭大小類似於聽裝可樂，錘柄則是一根長40厘米的探測桿，能夠深入到彗星表面以下。它傳回的數據表明，在10–20厘米厚的塵埃層之下，似乎存在堅硬的冰塊，錘柄無法再深入其中。MUPUS首席研究員、DLR的蒂爾曼·斯派恩（Tilman Spohn）說：「我們都期待會遇到更軟的地層，密度類似於壓實的雪或者粉末。」

　　對地表以下硬度的測量，再加上對溫度的測量，將幫助科學家弄清楚這顆彗星彗發里的氣體和塵埃如何形成。不過斯派恩說，這還必須跟彗星較低的密度保持一致才行。有可能地表下的冰塊是疏鬆多孔的，也可能這麼硬的冰塊是「菲萊」最終落腳的這片寒冷黑暗的區域所特有的。

　　著陸器上的另一台設備ROMAP（羅塞塔磁力計及等離子監測儀），大概會從「菲萊」的兩次彈跳中獲益。ROMAP將幫助科學家回答，彗星是否擁有自己的磁場（不同的行星形成模型在這個問題上存在分歧），包圍彗星的電離氣體在表面附近會發生怎樣的變化。彈跳意味著，ROMAP有了更多的地點來採集數據。ROMAP的聯合首席研究員烏利·奧斯特（Uli Auster）說：「如果有人專門給磁力計設計一個任務，而且他是個腦洞非常大的人，他設計出來的任務大概就跟現在一模一樣。」

　　「菲萊」在彗星上著陸后不夠，便在彗星地表的樣本中檢測到了有機分子，這要歸功於COSAC（彗星採樣及成分實驗）。這個設備設計用來探測此類分子，並檢測它們的手性（即左旋還是右旋）是否與地球上標誌性的有機物相符。不過，COSAC不得不等到「菲萊」電池將要耗盡的最後幾小時，才開始嘗試探測地表以下，因為人們擔心鑽探動作會導致未被固定的著陸器翻倒。法國尼斯大學分析化學家、COSAC聯合研究員尤韋·麥爾亨利奇（Uwe Meierhenrich）說，在任務控制中心最終下達鑽探指令之後，「菲萊」傳回了數據，目前COSAC團隊正在其中搜尋分子。

　

　電量不足意味著Ptolemy設備沒有機會去研究地表以下的樣本，這個設備被設計用來分析化學物質，測量同位素的相對丰度。不過，設備團隊對它在彗星表面的測量持謹慎樂觀態度。如果他們運氣好的話，通過比對地球上的數據，Ptolemy和COSAC或許都有助於揭示，是不是彗星將生命必須的物質，例如氨基酸和水，帶到了地球上。跟磁場測量一樣，Ptolemy也可能受益於「菲萊」在彗星上的彈跳。格雷迪說：「我們有可能從至少兩個，甚至3個著陸地點，採集了樣本。」

　　還有更多數據或許有機會傳回地球。在「菲萊」關機之前，控制中心下達指令讓它旋轉了大約35度，並把主體抬升了4厘米，以便把它身上最大塊的太陽能電池板轉向陽光照射過來的方向。隨著彗星越來越靠近太陽，如果越來越溫暖的彗星允許「菲萊」產生足夠的電量重啟的話，它還有可能蘇醒過來。

　　2015年8月，這顆彗星將抵達距離太陽最近的地點，用希爾克斯的話來說，它會變得「像地獄一般活躍」。麥爾亨利奇說，讓著陸器在最初幾天就耗盡電量的那片陰影，到時候或許會變成它的保護遮陽傘。「現在，它或許可以活過明年3月。可能到4月、5月或者6月，我們會再次聯絡到它。」

　　按照設計，「羅塞塔」探測器將在接下來的十幾個月時間裡，研究楚留莫夫－格拉希門克彗星，跟著它一起飛向太陽，再飛回深空。現在，連「菲萊」也有機會再次醒來，到時候可能會重新恢復運作。

　　除了確立歐洲空間局的歷史地位以外，「羅塞塔」的成功可能還帶來了更大的收益。歐洲空間局資深科學顧問馬克·麥考琳（Mark McCaughrean）說，定於12月2日召開的歐洲空間局部長級會議上原本沒打算討論為「羅塞塔」提供資金的科學規劃議題，但現在成員國或許更願意參與進來，把錢投到科學發現上去。「就在著陸前2周，還有人擔心，如果沒能成功，可能會帶來負面效應，」他說，「我們當然希望，反過來也是一樣。」（編輯：Steed）