[趣味科普] “菲莱”发布科学成果：彗星上找到构成生命基石的有机化合物！

去年11月，欧洲空间局的“罗塞塔”（Rosetta）探测器释放“菲莱”（Philae）着陆器，成功登陆67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星，而且还不止一次。科学家对“菲莱”发回的数据进行了初步科学分析，这些结果昨天（7月31日）公布在专门出版的《科学》（Science）杂志特刊上。科学家在彗星表面发现了可能构成生命基础的复杂分子，测量了彗星表面温度的昼夜变化，还评估了彗星的表面性质及内部结构。

那些数据是“菲莱”在长达7个小时的下落期间，以及在预定着陆地点Agilkia首次触地时采集的，后者触发了一系列预先设定好的科学实验。然而，首次触地后不久，“菲莱”又被反弹到半空，因此一部分测量是在着陆器再次悬空的2个小时内，在离彗星表面有大约100米高的空中完成的。最终，“菲莱”搁置于一处名为Abydos的悬崖底部。

“菲莱”完成了大约80%的预定科学实验，64个小时之后由于电量不足而陷入休眠。然而，由于“菲莱”在彗星表面意外反弹，最终它在不止一处地点采集到了数据，让科学家能够比对彗星上的不同地点。

飞行测量

在首次触地之后，“菲莱”上用于嗅探气体的设备Ptolemy和COSAC分析了进入着陆器的物质样本，测定了彗星上气体和尘埃的化学成分，这些都是太阳系早期遗留至今的重要的原始物质。

COSAC分析了首次触地时进入着陆器底部试管中的物质样本，主要是易挥发的、不含冰的尘埃颗粒。分析揭示了16种由碳和富含氮的成分构成的有机化合物，包括4种此前从未在彗星上探测到过的化合物——异氰酸甲酯（methyl isocyanate）、丙酮（acetone）、丙醛（propionaldehyde）和乙酰胺（acetamide）。

与此同时，Ptolemy则采样了进入着陆器顶部试管中的周边气体，检测到了彗发气体的主要成分——水蒸气、一氧化碳和和二氧化碳，还有少量含碳有机化合物，包括甲醛（formaldehyde）。

重要之处在于，Ptolemy和COSAC检测出的这些化学成分之中，有一些在生命基石——氨基酸、糖类和核碱基的前生物合成（prebiotic synthesis）中起着关键作用。举例来说，甲醛可以形成核糖（ribose），而核糖最终产生了DNA之类的分子。

在彗星这样的太阳系早期遗存中发现如此复杂的分子，暗示太阳系早期就在发生的那些化学过程，可能在促进前生物物质形成的过程中起到了关键作用。

比较着陆点

“菲莱”上的ROLIS相机在落向Agilkia的途中拍摄了照片，CIVA相机则在落向Abydos的途中拍摄了照片，使得科学家能够对这两处地点的地形地貌进行直观的比较。

ROLIS在首次触地前不久拍摄的一组照片显示，地表由形状各异、宽达几米的“巨石”，10－50厘米大小的粗糙“石块”，以及不到10厘米宽的细小颗粒构成。

科学家原先认为，Agilkia的浮土层可能厚达2米，但在这组照片上看来，这个地点似乎没有细腻尘埃的堆积。

ROLIS的视场内能够看到的最大“巨石”高约5米，外形特别崎岖，而且有裂纹贯穿其中，暗示有侵蚀作用将彗星上的“巨石”分解为更小的“石块”。

这块“巨石”的身后还拖着锥形的碎屑“长尾”，类似的情形在“罗塞塔”航拍的许多照片上也有出现。这种现象提供了线索，帮助科学家更好地了解，在这颗不断受到侵蚀的彗星上，颗粒物如何从一处地点上浮，然后又在另一处地点沉积下来。

在1000多米以外的Abydos，CIVA的7台显微相机拍摄的照片，不仅揭示了周围地形精细到毫米量级的细节，还帮助科学家弄清了“菲莱”最终着地的朝向。

着陆器倾斜着倒在一面悬崖之下，崖壁距离“菲莱”具有开口的一面仅有1米，立体成像展示出了7米以外的地形，还有一台相机对准上方的天空。

这些照片揭示出彗星的悬崖上到处都是大大小小的裂缝。重要的是，“菲莱”周围的物质主要是深色块状物，可能由富含有机物的颗粒构成。亮斑可能代表着不同的矿物构成，甚至可能是富含冰的物质。

从表面到地下

MUPUS装置还给Abydos的物理性质提供了实测数据。它刺出的穿透性探头显示，在这里采集的地表和地下物质样本要比第一个着陆地点Agilkia坚硬许多。

这些结果表明，在Abydos这个最终着陆地点，不到3厘米厚的薄薄一层尘土，覆盖在更加坚硬致密的冰尘混合物上。而在Agilkia，更坚硬的这层混合物或许远远深埋在“菲莱”能够探测的深度之下。

“菲莱”侧面开口处的MUPUS热传感器，揭示了当地温度在–180℃和–145℃之间变化，变化与彗星上12.4小时一天的昼夜变化相符。根据实测温度的迅速上升和下降，科学家还能推算出此处的热惯性（thermal inertia），同样表明这里只有薄薄一层尘土覆盖在致密的冰尘壳之上。

而在地表之下，CONSERT装置则为彗星整体内部结构提供了独一无二的信息，它发出无线电波穿透彗核，在着陆器与轨道器“罗塞塔”之间传播。

结果显示，彗星“大黄鸭”形状的头部是由非常松散的尘埃和冰构成的（尘埃和冰的体积比例介于0.4–2.6之间，而孔隙度约为75–85%），内部结构在几十米大小的尺度上相当均匀。

此外，CONSERT还被用来三角定位“菲莱”在彗星表面上的最终位置，目前最好的结果锁定在了一片21×34米的区域之内。

着陆器首要科学家、CIVA设备首席研究员让-皮埃尔·毕布伦（Jean-Pierre Bibring）说，“整体而言，这些首次在彗星表面上执行的开创性测量，大大改变了我们对于这些天体的认识，还将继续影响我们对于太阳系历史的认知。”

着陆器负责人斯特凡·尤拉米克（Stephan Ulamec）说，“随着‘菲莱’在6月中旬重新与地面取得联系，我们希望它能够再次开工，继续这场令人兴奋的探险，有机会展开更多科学测量，拍摄新的照片，向我们展示过去8个月来彗星表面有什么改变，或者‘菲莱’所处的位置有什么变化。”

欧洲空间局的“罗塞塔”项目科学家尼古拉斯·阿尔托贝利（Nicolas Altobelli）说，“对多个地点的这些实地观测，给‘罗塞塔’过去一年多来覆盖整颗彗星的遥感测量确立了基准。”

“随着彗星近日点的临近，我们正在安全的距离上忙于监测这颗彗星的活动，寻找表面特征发生的任何变化，我们希望‘菲莱’能够在彗星表面它所处的位置上，给我们发回补充性的报道。”（编辑：Steed）

小时候一直对外太空很有兴趣，我相信外星生命是存在的，只是还未发觉，现在正在逐渐找到生命的痕迹，希望在我有生之年能看到外星生命体的存在。