图解太阳系小天体（7）

文/ 叶楠

短周期彗星

彗星，俗称扫把星，经常被形容成是一个由冰、岩石及尘埃糅杂而成的“脏雪球”。当彗星距离太阳较近时，会在太阳辐射和太阳风的共同影响下表现出能被我们看到的彗发和彗尾。彗星的轨道周期范围很大，从数年到数千万年不等。我们一般将轨道周期在200年以下的彗星称为短周期彗星。短周期彗星有的来自于小行星带附近，最著名的一颗是2P恩克彗星，这个类别也被称为恩克型彗星。至2021年底，在已经拥有永久编号的436颗周期彗星中，恩克型彗星有31颗。著名的哈雷彗星来自于柯伊伯带附近，已发现的哈雷型彗星有14颗，其余绝大多数都属于木星族彗星。

彗星与小行星的区别主要在于彗发和彗尾，但是有些彗星经过多次回归后几乎已经失去了所有可挥发的气体和尘埃，无法再识别出彗发和彗尾。而且伴随着在许多小行星表面也发现了有水汽的存在，彗星与小行星的界限越来越模糊。现在有几颗小天体既有小行星编号也有彗星编号，例如95P/喀戎，这是它的彗星编号，它的小行星编号是2060喀戎。

彗星可能是太阳系内最神奇的天体，自古以来都是天文观测领域最为独特的存在。下面我们来介绍几颗令人印象深刻的短周期彗星。

1P哈雷彗星

公元前613年，“秋七月，有星孛入于北斗。”这句话出自《春秋》，这是世界上关于哈雷彗星的最早记录。“星孛”即是古人对彗星的称谓。除我国之外，古巴比伦、中世纪欧洲都有关于哈雷彗星的历史记录，但当时的人们都没有想过这可能是同一颗彗星。18世纪初，英国天文学家哈雷基于这些历史记录，并利用牛顿运动定律计算出了这颗彗星的公转轨道，并成功预言了它的下次回归。1P哈雷彗星彗核平均直径为11千米，轨道周期75.3年，远日点35.1天文单位、近日点约0.6天文单位，下次通过近日点将在2061年7月底。图为1986年回归时拍摄的哈雷彗星。

2P恩克彗星

2P恩克彗星同哈雷彗星一样，并不是以发现者的名字来命名，而是以计算出它的轨道的天文学家名字来命名。恩克彗星发现于1786年，发现者是梅西叶星表编著者之一的皮埃尔·梅尚。恩克于1819年计算出彗星轨道并成功预测了1822年的回归。恩克彗星是一颗很小的彗星，位于小行星带附近，彗核直径只有4.8千米，它的远日点位于4.1天文单位，轨道周期只有3.3年。2007年日地关系天文台发现恩克彗星的彗尾被日冕物质抛射引起的磁场扰动所撕裂。图为1994年回归时拍摄的恩克彗星。

3D比拉彗星

在永久编号彗星列表中，哈雷彗星和恩克彗星的编号分别是1P和2P，而排在第三位的比拉彗星的编号却是3D，这是因为它已经不复存在了。比拉彗星发现于1772年，1826年由奥地利天文爱好者威廉·比拉计算出其轨道。比拉彗星是一颗木星族彗星，轨道远日点6.2天文单位、近日点0.9天文单位，轨道周期6.6年。1846年初，当比拉彗星再次回归时，天文学家莫里观测到在彗星附近有一颗明显的伴星，在接近近日点时两颗星都“长”出了彗尾（如图）。1852年回归时，人们发现比拉彗星碎成了更多块，之后的1858和1865年却没有观测到它的回归。直到1872年，一场壮观的流星雨从天而降，被认为是比拉彗星的残骸。

9P坦普尔1号彗星

9P坦普尔1号彗星由德国天文学家恩斯特·坦普尔于1867年发现，是一颗木星族彗星，彗核平均直径约6千米，远日点位于4.7天文单位，轨道周期5.6年。它的最大亮度约11等，由于靠近木星轨道，其轨道会在木星的引力下发生变化，1898年和1905年的回归都没有能够找到它的身影。2005年，美国宇航局的深度撞击号探测器释放的撞击体成功在坦普尔1号彗星上留下一个直径 在100～250米、深 度 约30米的大坑，并检测到撞击产生的水冰、硅酸盐、碳酸盐、硫化物等物质。图为“深度撞击号”拍摄的坦普尔1号彗星。

17P霍姆斯彗星

17P霍姆斯彗星是一颗木星族短周期彗星，远日点5.2天文单位、近日点2.1天文单位，轨道周期6.9年。1892年由业余天文学家埃德温·霍姆斯发现，当时这颗彗星正好掠过仙女座大星系M31附近（如图）。由于它的近日点也在2个天文单位之外，所以霍姆斯彗星通常都是一个非常暗的天体。但是在2007年回归时，在短短42个小时内，霍姆斯彗星的亮度从17等增加到2.8等，亮度变化接近100万倍，是迄今为止亮度变化最大的彗星。不仅如此，它的彗发也膨胀到不可思议的大小，直径达到150万千米，超过了太阳大小。关于这次爆发的原因至今仍不清楚，后续两次回归也没有再出现这种现象。

19P博雷利彗星

法国天文学家阿方斯·博雷利于1904年发现了这颗彗星，其远日点5.9天文单位、近日点1.3天 文 单 位，轨道周期6.9年。1998年发射的美国宇航局深空1号探测器于2001年飞掠博雷利彗星并拍下照片（如图），这是当时最为清晰的彗核照片，每像素对应45米实际长度。通过照片可以判断出博雷利彗星的彗核部分长约8千米、宽约3.4千米。

21P贾科比尼-津纳彗星

21P贾科比尼-津纳彗星是一颗木星族彗星，远日点6.0天文单位、近日点1.0天文单位，轨道周期6.6年。米歇尔·贾科比尼和恩斯特·津纳分别在1900年和1913年发现了它。这颗彗星的彗核直径只有约2千米，但由于近日点紧挨着地球公转轨道外侧，当它接近地球时最亮可以达到7等左右。在1946年它还出现过一次爆发，亮度达到了5等，肉眼可见。1985年，国际彗星探测器在距离彗核7800千米处穿过了21P彗星的离子彗尾，成为第一个访问彗星的探测器。图为2018年秋季回归时笔者拍摄的贾科比尼-津纳彗星。

46P维尔塔宁彗星

46P维尔塔宁彗星是一颗木星族彗星，远日点5.1天文单位、近日点1.1天文单位，轨道周期5.4年。1948年美国天文学家卡尔·维尔塔宁在拍摄恒星自行时偶然发现了它。由于望远镜观测时间限制，又经过了1年多的时间才计算出它的轨道并证实是一颗短周期彗星。维尔塔宁彗星的彗核直径只有约1.4千米，

但在2018年冬季回归时，它正好处在太阳-地球连线上，位于地球黑夜这一端，被太阳辐射激发的彗发格外明亮，最大亮度达到3等左右，在光污染条件良好的郊外肉眼可见。图为笔者在国家天文台兴隆观测站拍摄的正好经过昴星团附近的维尔塔宁彗星，由于彗尾正对地球，所以几乎看不到彗尾。

67P丘留莫夫-格拉西缅科彗星

欧空局的罗塞塔号探测器最初的探测目标是46P维尔塔宁彗星，但由于发射推迟，最终的探测目标变成了67P丘留莫夫-格拉西缅科彗星。67P彗星远日点5.7天文单位、近日点1.2天文单位，轨道周期6.4年，发现于1969年。2014年“罗塞塔号”的着陆器“菲莱”成功在67P表面着陆，成为首个在彗星彗核着陆的探测器。67P彗星彗核非常奇特，它看上去就像一颗花生，较大部分最大直径约4.1千米，较小部分最大直径约2.6千米。“菲莱”在彗星表面发现了水蒸气，但其中氘和氚的比例是地球上水的3倍，这表明地球上的水很可能并不是来自于彗星。另一项重大发现是在彗核周围有大量氧气分子存在，这对彗星起源理论提出了更大的挑战。图为“罗塞塔号”拍摄的67P彗星。

81P怀尔德2号彗星

81P怀尔德2号彗星由瑞士天文学家保罗·怀尔德于1978年发现。怀尔德2号彗星曾经距离我们比现在更加遥远。1974年9月，它从距离木星100万千米处经过，木星强大的引力改变了它的轨道，公转轨道周期从43年缩短到6.4年，轨道近日点现在约为1.6天文单位、远日点5.3天文单位。1999年发射的星尘号探测器经过5年的飞行于2004年抵达怀尔德2号彗星附近。在彗发中收集了足够多的粒子样品，并于2006年成功返回地球。经过分析，样品中有各种各样的有机化合物，大量硅酸盐晶体和碳酸盐矿物。图为“星尘号”拍摄的怀尔德2号彗星。

哈雷彗星是最闻名遐迩的一颗彗星，但在短周期彗星中数量最多的却是木星族彗星。木星是太阳系中除太阳外质量最大的天体，它的存在改变了许多彗星的运行轨迹。随着更多木星-特洛伊族小行星的发现，木星族彗星和这些小行星之间似乎也可能有着无数的联系。彗星在太阳系各个地方穿梭，对它们的研究有助于了解太阳系各个部分的物质构成和演化特征。对解释太阳系的起源，以及地球上水的来源和生命的起源都有着重要的意义。彗星除了最引人瞩目的彗尾之外，还会在轨道上留下它来过的痕迹，如果彗星轨道和地球轨道正好出现交错，在一年的某一天里就会发生流星雨天象。下期我们将介绍那些历史上著名的流星雨。