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~~~——访美国行星科学研究所研究员、中国籍科学家李荐扬
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2014年11月13日 星期四 放大 缩小 默认   
重要的发现往往是意想不到的
——访美国行星科学研究所研究员、中国籍科学家李荐扬
姜燕
  今天凌晨,“菲莱”成功着陆后,记者采访了美国行星科学研究所研究员、中国籍科学家李荐扬。他1999年从中国科技大学物理系毕业后,2005年在马里兰大学天文学专业获得博士学位;从2005年NASA支持的“深度撞击”坦普尔1号彗星项目开始,一直从事彗星空间探索项目的研究,与罗塞塔项目的很多科学家在多个项目上有过合作。

  问:国外的天文学者对“菲莱”登陆彗星的反应是怎样的?

  答:昨天上午,我正在亚利桑那州参加美国行星科学年会。即将着陆时会议所有的议程都停下来了,大屏幕上开始转播欧航局控制中心画面。这是世界天文学领域的大事。

  罗塞塔项目是所有彗星研究项目里的“重头戏”,大家记忆犹新的2005年美国的“深度撞击”项目预算是3亿-5亿美元,而罗塞塔的预算比它要高一个级别,达到13亿欧元。欧航局所有的成员国都参与了这个项目。

  问:菲莱的着陆难度在哪里,和好奇号登陆火星有相似之处吗?

  答:这个着陆和好奇号在火星着陆完全不同。首先目标天体的尺寸不一样,火星直径6800公里,这颗彗星着陆点附近的直径只有不到3公里,这样一来,对轨道的测控精度要求就很高。虽然好奇号登陆火星的目标点范围也很小,但不管怎样,它都能降落在火星上,这次就不一样了,假如“跑偏了”,菲莱就飞走了。

  这次着陆最大的挑战是着陆器能“着陆并附着”在彗星上。彗星表面密度低、强度低。打个比方,把东西扔在松软的棉花里,很容易陷下去;把什么插在沙子里,很容易拔出来,彗星的表面特性对这次着陆来说,既像棉花又像沙子。

  科学家能做的就是根据现有的对彗星表面的非常有限的了解,相应地设计着陆器、着陆过程和着陆机制,让附着在表面并钉上的几率最大,但“我们做的只有这么多,剩下的事情都得让着陆器自己做,最后会发生什么,没人知道”。

  问:菲莱在彗星上能工作多久?会不会像有些着陆器一样,远远超出预设的工作时间?

  答:它的寿命也是个未知数。因为不知道它落到彗星表面上时,彗星会喷出多少尘埃,会不会把太阳能电池板都盖住。所以目前的主要科学目标都是依靠电池实现的,现在的电池能维持64个小时。电池用完了如果能持续充上电,就能运行3个月,但能不能真的支持那么久,没人知道,但它的运行时间也可能会长于设计寿命,至少大家这样希望。

  问:登陆彗星的意义在于什么?

  答:着陆的意义在于研究彗星的内部物理性质。彗星有一些奇怪的性质,它的密度只有水的一半,这说明它的中间有很多孔隙。还有一个特性是表面强度非常低,这个意思是轻轻地一压它就散了。这些性质都是和它的成分和形成过程有关系的,它的内部性质自从太阳系形成以来,46亿年没有过任何变化。但是近表面处会有挥发,引起物理性质和成分的变化。

  太阳系形成早期,小行星和彗星先形成。然后这些小天体再聚集形成大行星。所以彗星和小行星是太阳系的化石。研究彗星的意义在于研究太阳系起源。同时彗星可能是地球上水和有机物的来源,生命也许源自彗星。

  问:罗塞塔项目的意义是什么?

  答:现在研究者对彗星最不理解的有几方面,其中之一是彗星的活动。大家都知道它靠近太阳时内部的水冰、干冰和一氧化碳冰会挥发,产生彗发和彗尾,远离太阳就没有,但不知道这些活动的细节,不知道它们挥发时是从彗星表面挥发出来,还是从地表以下透过空隙挥发出来的,这关系到表面成分和内部成分是否一样的问题。这个问题重要是因为很多彗星项目只能从远距离观测,只能观测表面成分。

  以前所有的彗星研究项目都是“飞越”项目,只是从彗星边上瞬间飞过,拍些照片,从一个时间点的照片上推测彗星活动的演化过程;罗塞塔是“跟踪”项目,要跟踪一年,看它的演化过程。今年8月,罗塞塔在彗星距离太阳3个天文单位时到达,跟着它到达近日点,在整个过程中观察彗星活动是怎样产生,怎样越来越强,产生这些活动时彗星表面有何变化。3个天文单位对彗星研究是个非常重要的距离,因为水的挥发主要在距离太阳3个天文单位之内发生,从而使彗星的活动急剧增加。

  问:着陆过程对科学家来说,显得特别漫长,在等待这些时刻的时候,你们的心境是怎样的?

  答:当然是紧张的,因为谁的心里都没底。但科学家都是很“天真”的,一方面希望它成功,但另一方面,又希望出现一些意想不到的情况——这恰恰是科学的魅力之所在,因为重要的发现往往都是意想不到的。几乎所有项目都出现过意料之外的事情,我亲身经历“深度撞击”的一个拓展项目,当飞行器飞越监测的彗星时,近距离拍摄的照片里显示,这颗彗星一度跑到我们的视野外面去了,但在这些没有彗星的图像里,我们发现了很多碎的冰粒,这是从前没有观察到的,但这样的意外发现却让人感到很兴奋。这个重要的新发现也彻底改变了我们对水冰从彗星上挥发过程的认识。  本报记者 姜燕

     
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