“罗塞塔”探测器最近发回的彗星照片。随着彗星越来越靠近太阳，彗星上的活动也越来越剧烈。图片来源：ESA

欧洲空间局的“罗塞塔”（Rosetta）探测器正在环绕探测67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星，揭示了彗星表面复杂的地貌特征，观察到了多种彗星活动，并为彗星的复杂演变提供了丰富的细节。

这颗彗星的形状类似大黄鸭，这一点已经为人们所熟悉。现在，这个“大黄鸭”各部分的确切大小已经得到了精确的测量：“大黄鸭”头部约为2.6 × 2.3 × 1.8千米，身体部分约为4.1 × 3.3 × 1.8千米。这颗彗星的总体积为21.4立方千米，“罗塞塔”上的RSI设备测得彗星质量为100亿吨，由此得出彗星密度为470千克/立方米。

假设彗星主要由水冰和尘埃构成，它的密度应该有1500－2000千克/立方米才对。因此，“罗塞塔”的科学家认为，这颗彗星内部疏松多孔，由冰和尘埃构成的物质团块松散粘接而成，物质团块之间则是细小的空洞，占到彗星总体积的70－80%。

OSIRIS科学相机目前已经拍摄了彗星大约70%的表面，剩余还没有拍到的部分位于彗星的南半球，自“罗塞塔”抵达以来还没有被阳光完全照亮过。

目前，科学家已经分辨出19块被明显的边界分隔开来的区域。按照“罗塞塔”任务一贯的古埃及风，这些区域分别以古埃及诸神的名字命名，并按各块区域中的主要地形进行了归类。

科学家在彗星上分辨出了19块具有明显边界的区域，以古埃及诸神的名字命名。图片来源：ESA

北半球的大部分区域被尘埃覆盖。随着彗星被阳光晒热，冰直接升华为气体，逃逸出来形成了彗星的大气，也就是彗发。尘埃被这些气体带动，速度缓慢。那些速度不足以克服彗星微弱引力的尘埃颗粒，则会落回到彗星的表面。

科学家还在彗星表面发现了一些不连续的活跃喷口。尽管这颗彗星上绝大多数喷射活动都源自于光滑的“颈部”区域，但也有部分喷口从彗星表面的小凹坑中射出。

这些逃离彗星表面的气体在彗星表面尘埃输运的过程中起到了重要的作用，产生了类似沙丘的波纹，还在彗星表面的大石块后面形成了“风尾”——这些大石块阻碍了气流的方向，在它们的“下风处”形成了物质条纹。

彗星表面类似沙丘的波纹和巨大石块的“风尾”。图片来源：ESA

在某些区域，覆盖在彗星表面的尘埃可能有几米厚，“罗塞塔”上的MIRO设备测量了彗星表面和地下的温度，显示尘埃在给彗星内部隔绝热量方面起到了关键作用，有助于保护被认为存在于彗星表面以下的水冰。

小块的冰或许也能存在于彗星表面。“罗塞塔”上的VIRTIS成像光谱仪发现，在15－25米的尺度上，彗星表面的化学构成非常均匀，主要由尘埃和富含碳的分子构成，但是几乎没有水冰。不过，照片上能够看到一些较小的明亮区域，很可能富含水冰。通常，这些都是疏松的物质发生坍塌之后暴露出来的新鲜物质。

在较大的尺度上，许多暴露出来的悬崖峭壁都都覆盖着指向随机的裂纹。它们的形成与彗星在为期12.4小时的一天内，以及在为期6.5年环绕太阳的椭圆轨道上所经历的迅速的冷－热循环有关。科学家还在彗星上发现了一条长达500米的明显裂缝，方向与“大黄鸭”头部与身体连接的颈部大致平行。现在还不知道，这条有趣的裂缝是否是这一区域应力作用的结果。

在更大的尺度上，这颗彗星整体上“大黄鸭”形状的起源仍然是谜。它的头部和身体在化学构成上似乎极为相似，似乎支持“大黄鸭”由单个更大的天体逐渐侵蚀而成的说法。但目前的数据还无法排除另外一种情况：两颗彗星分别在太阳系的同一区域形成，后来才合并在了一起。

在未来的1年时间里，“罗塞塔”探测器将伴随这颗彗星一起环绕太阳运行，这个关键问题会得到进一步的研究。

彗星上的裂缝。图片来源：ESA

2015年8月13日，这颗彗星会通过近日点，距离太阳1.86亿千米，介于地球轨道和火星轨道之间。随着这颗彗星继续靠近太阳，“罗塞塔”上的科学设备将重点监测彗星活动的发展变化，特别是从彗核喷出形成彗发的气体和尘埃的数量及化学构成。

科学及导航相机拍摄的照片已经显示，过去6个月来彗星上飞出来的尘埃数量有所增加。MIRO设备则显示，彗星的水蒸气生成率整体升高，从2014年6月初的0.3升/秒升高到了8月底的1.2升/秒。MIRO还发现，这一阶段它看到的相当一部分水蒸气源自彗星的颈部。

和水蒸气一同被喷出来的还有其他气体，包括一氧化碳和二氧化碳。“罗塞塔”上的ROSINA光谱仪发现，彗发的化学成分正在发生巨大的波动，体现出了喷出气体种类方面的每日变化，也可能有季节性变化。在喷出来的气体中，水分子通常是最主要的分子，但并非总是如此。

将MIRO、ROSINA和GIADA（“罗塞塔”颗粒撞击分析仪和尘埃收集器）在去年7－9月间收集的数据结合在一起，“罗塞塔”的科学家对这颗彗星的尘埃－气体比值作出了首次估算：在彗核表面被阳光照亮的部分，平均来说，喷射出来的尘埃的质量相当于气体的大约4倍。

然而，一旦彗星被继续加热，不只是纯的尘埃颗粒，当冰颗粒也从彗核表面被喷射出来的时候，这个比值预计会发生变化。

“罗塞塔”在距离彗星8千米时拍摄的彗核细节。图片来源：ESA

GIADA还追踪了彗星周边尘埃颗粒的运动，结合OSIRIS拍摄的照片，科学家已经分辨出了两类截然不同的尘埃颗粒。一类是尘埃外流，是在探测器附近被检测到的；另一类则环绕彗星运转，与探测器的距离从来没有小于130千米。

科学家认为，距离更远的尘埃颗粒是彗星上一次最靠近太阳时喷射出来并遗留至今的。随着彗星离开近日点，距离太阳越来越远，来自彗星的气流会减弱，没有能力再干扰那些尘埃环绕彗星的轨道。但是，在未来几个月内，随着彗核上气体产生率的增加，在远处环绕彗核运行的这些尘埃云预计会被驱散。不过，只有当“罗塞塔”探测器再度远离彗星的时候，它才能够证实这一点。目前，“罗塞塔”环绕彗核的轨道距离彗星仅30千米。

随着气体－尘埃彗发的持续增长，与太阳风中带电粒子的相互作用以及与阳光中紫外线的相互作用，会让彗星发展出电离层，最终发展出磁层。“罗塞塔”上的RPC设备正在研究彗星附近这些成分的逐步发展。

这些发现都是“罗塞塔”作出的第一批科学结果，随着它和彗星继续靠近太阳，还有更多数据等着科学家去研究。这些发现于1月23日发表在《科学》杂志特刊上。（编辑：Steed）