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2020年9月21日，《自然-天文子刊（NatureAstronomy）》一篇論文提出：歐空局（ESA）羅塞塔號探測器（Rosetta）上搭載著一臺美國NASA（NASA）的儀器，它的數據表明，著名彗星67P/邱留莫夫-格拉西緬科（Churyumov-Gerasimenko，俄文КометаЧурюмова-Герасименко）在遠紫外波段上發生了極光現象。
在此之前，人類已經觀察到太陽系中各大行星（除了水星）甚至一些天然衛星（月球、木衛二、木衛三）上各種各樣的極光現象，但彗星上的極光還是首次發現。這一不同尋常的遠紫外電磁輻射現象是如何產生的呢？
這張動圖由24張照片合成，這些照片是ESA的羅塞塔探測器在2014年11月19日至12月3日期間圍繞67P彗星運行時由導航相機采集到的。
Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM
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極光（Aurora）的本質
地球磁層作用下太陽的高能帶電粒子流（太陽風）使地球高層大氣分子或原子激發（或電離），從而產生帶顏色的微光（綠色、白色最為常見）。這就是地球上的極光。
極光常常出現於緯度高、靠近地磁極地區的上空，一般呈帶狀、弧狀、幕狀、放射狀，這些形狀有時穩定，有時做延續性變化。極光產生的條件有三個：大氣、磁場、高能帶電粒子。
挪威的極光
極光不隻在地球上出現，太陽系內的其它一些具有磁場的行星上也有極光。
木星上的極光
可問題是，67P彗星沒有磁場，那極光是怎麼產生的呢？
「最初，我們認為67P彗星的紫外輻射是一種被稱為‘氣輝（dayglow）’的現象，這是太陽光子與彗星氣體相互作用的過程，」喬爾·帕克（JoelParker）博士負責羅塞塔探測器搭載的「愛麗絲遠紫外光譜儀（AliceFUV）」，他說：「我們驚奇地發現，這些紫外輻射是極光，不是由光子驅動的，而是由太陽風中的帶電粒子驅動的。這些帶電粒子將彗發中的水以及其他分子電離，被激發的原子在彗星附近的環境中加速，由此產生了這種獨特的光。」這類似於地球極光的產生機制。
彗星極光的產生機理
該論文的第一作者是來自倫敦帝國理工學院的瑪麗娜·加蘭（MarinaGaland）。她帶領團隊使用基於物理學的模型，來整合羅塞塔號上各種儀器的測量結果。
她認為：「這樣做，我們不必僅僅依賴一臺儀器的一組數據，而是可以集中多臺儀器的海量數據，以便更好地了解發生了什麼。這樣，我們能夠毫不含糊地確定67P彗星的紫外原子發射是如何形成的，並揭示它們的極光性質。67P的極光是獨一無二的。」
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●羅塞塔號的艱巨任務
彗星是一顆「時間膠囊」，它含有太陽及其行星形成時期遺留下來的原始物質。近距離觀測彗星將有助於科學家們了解太陽系的起源和演化，以及彗星在行星形成過程中可能扮演的角色。
羅塞塔號模型圖。
羅塞塔探測器是太空探索中成績最豐富的「彗星獵人」，也是人類歷史上第一艘與彗星匯合，並圍繞它運行的太空器。它於2004年發射升空，從2014年8月開始圍繞67P運行，直到2016年9月它著陸在彗星表面，結束了它的任務。但是時至今日，科學家們依然在整理它返回給我們的數據，並不斷得出驚人的結論。
羅塞塔拍攝的67P彗星的最後一張照片，是在撞擊前不久拍攝的，估計海拔51米。這張照片是2016年9月30日用歐西裡斯廣角相機拍攝的。圖像比例尺約為5毫米/像素，圖像測量寬度約為2.4米。
羅塞塔號與67P彗星的「約會」之路可謂是一波三折。按計劃，它本來將於10年內飛越地球3次和火星1次。然而當探測器抵達木星軌道附近後，其裝載的太陽能電池已經無法從太陽獲得足夠的能量。為了給最後階段的「追逐」保留電力，研究人員從2011年6月8日開始，讓羅塞塔號進入休眠狀態。格林尼治時間1月20日10時，羅塞塔號被「喚醒」了，跟蹤導航系統開始逐漸升溫，大約6個小時後恢復正常工作。之後，羅塞塔進行了一系列機動變軌，從後方逐漸追趕上彗星，進入環繞彗星運行的軌道。
2014年11月4日，羅塞塔號母艦上部署的一艘名為菲萊（Philae）的小型著陸器降落在彗星上。由於推進程序錯誤，以及固定裝置未能及時打開，它未能在指定地點著陸，觸地後多次彈跳，最終落在了一個隕石坑邊緣的陰影中。因陽光不足導致太陽能電池板無法有效充電，菲萊在工作了3天後便因電力耗盡進入休眠狀態。在這三天中，菲萊獲得了第一批從彗星表面拍攝的圖像，並傳回了寶貴的科研數據。
菲萊號傳回的照片。
Credit：ESA
菲萊曾在2015年6月至7月間數次短暫「蘇醒」，並向地球傳回數據，約3萬粉絲通過推特表達了他們對重新與其取得聯繫的激動心情。隨著67P彗星在2015年8月飛過最近點，彗星噴射出大量的水氣和塵埃，為了保護羅塞塔號，控制中心只好命令其飛到距離彗星表面三百公里的軌道運行，這個距離超過菲萊與羅塞塔的有效通訊範圍。2016年2月12日，控制中心已經停止向菲萊發送任何指令，但仍然保持監聽菲萊可能發送的無線電信號。北京時間2016年7月27日23時07分，羅塞塔號飛船關閉船上的電器聲援系統，切斷與菲萊的所有聯繫，以節省電力。2016年9月2日，羅塞塔飛船搭載的相機拍攝到菲萊，它位於67P彗星的Abydos區域。
菲萊探測器的數次「彈跳」。
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●極光——太陽風運動的播報員
在與67P彗星相逢的兩年內，羅塞塔提供了大量數據，揭示了太陽和太陽風如何與彗星相互作用，這對於理解整個太陽系的「空間天氣」至關重要。觀察極光的變化，有助於研究太陽輻射對空間環境的影響，最終可能有助於保護衛星和太空器，護航前往月球或火星的太空人。
對彗星極光現象的觀察無疑具有美學價值。除此之外，即使沒有像羅塞塔這樣的太空探測器幫助我們，有朝一日，我們地球上的紫外線觀測技術也能幫助解釋太陽風對於這些彗星的作用。在太陽系內外各種各樣的環境中，我們都能觀察到極光。最近的研究表明，產生極光的星體並不需要有地球一樣的磁場，因為67P彗星本身沒有磁場。這也是67P彗星的極光現象比地球上的更為彌散的原因。
參考文獻：
1. （論文原文）M. Galand et al. Far-ultraviolet auroraidentified at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. NatureAstronomy, DOI: 10.1038/s41550-020-1171-7
2.https://scitechdaily.com/astronomers-discover-one-of-a-kind-glow-surrounding-comet-ultraviolet-atomic-emissions/amp/
3. https://go.newsfusion.com//nasa-news/item/7242199
4.https://scitechdaily.com/rosettas-final-descent-images-of-comet-67pchuryumov-gerasimenko/
5.https://www.slashgear.com/this-one-of-a-kind-comet-aurora-could-help-make-crewed-mars-missions-safer-21638923/amp/
來源：牧夫天文
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