一些天文學家推測,閃光發生在彗星碎塊像大流星似地進入木星大氣開始燃燒的瞬間。但如果是每秒60千米的速度,彗星碎塊在幾秒鍾內就會穿透木星雲層。而閃光為什麼能持續如此長的時間?另外一些科學家提出,照相偏振測量輻射計觀測到由熱氣體構成的火球從碰撞點向外膨脹。火球最初很亮,艦膨脹冷卻而變。
9月底,“伽利略”送回一組碎塊撞擊的資料證實了火球的理論。在該事件中,照相偏振測量輻射計與近紅外測繪光譜儀,紫外光譜儀同時獲得資料。照相偏振測量輻射計觀測到像9和1事件發生時那樣的亮度輪廓,先是急劇上升,隨後緩慢下降,整個過程持續大約35秒。紫外光譜儀也觀測到這一閃光,但隻對應閃光明顯上野部分。根據兩架儀器得到的資料,科學家估計火球直徑約10千米,溫度約7500度。
近紅外測繪光譜儀顯示了火球如何發光、冷卻的細節,和理論家的預測是一致的。該儀器是在照相偏振測量輻射計和紫外光譜儀之後5秒開始探測火球的,此時火球已冷卻到5000度。氣體雲和彗星殘骸繼續冷卻膨脹。在撞擊1分鍾後,火球直徑達到250千米,溫度下降到500度;左右。近,紅外測繪光譜儀的資料還顯示了火球穿過大氣時緩慢增大的情況。
照相機具有較髙的空間分辨率和靈敏度,揭示了亮度曲線更精致的細節:在持續5秒鍾的最初閃光之後亮度開始減弱,約10秒鍾後也就是在它隱沒前再次變亮持續約30秒。這架照相機還觀測了較小碰撞,記錄了類似開頭5秒鍾的閃光,但隨後產生的火球僅持續了10秒,而且非常暗。
這些觀測說明,“伽利略”顯然是既看到了彗星碎塊進入木星大氣類似彗星的閃光,也看到了爆炸時出現的火球。最初5秒的閃光是由於一塊體積較大的彗星碎塊以每秒60千米的速度闖進木星大氣層,使其周圍的空氣驟然加熱到75001彗星殘骸的外層開始燒去,灼熱的大氣頃刻之間爆炸成沸騰明亮的火球,伽利略的儀器又觀測了1分鍾,直到火球冷卻到儀器探測極限以下。
令人奇怪的是照相測量輻射計和003照相機所觀測到的流星閃光亮度極相近,隻有2的差異。盡管“伽利略”所觀測的事件是由大的和中等大小的彗星碎塊導致的,但是進入木星大氣後火球亮度變化相當大,與碰撞前預測的撞擊模型比較接近。
哈勃空間望遠鏡所觀測到的木星邊緣正在上升的碰撞羽狀物也是一個謎。和她麵觀測者一樣,哈勃空間望遠鏡無法直接看到撞擊點,但每次碰撞的瞬間,哈勃可以觀測到出現在碰撞點之上的羽狀物質。這些羽狀物在幾分鍾裏迅速地膨脹,然後穩定地落進木星的高層大氣。奇妙的是,不論撞擊彗星碎塊有多大,所有的羽狀物上升到距碰撞點同一髙度,大約3300千米。大小不一的撞擊體是如何產生類似的流星閃光和相近高度的羽狀物、亮度不等的火球和:留在木星上不盡相同的“疤痕”的?另一個讓人頗費思量的問題是,彗星碎塊有多大?有:天文學家估計最大的碎塊直徑為0.5-3千米。但這意味著碎塊的質量和它的碰撞能量的測定有200的差異。無庸置疑,即使是小碎塊以每秒60千米的速度進入木星大氣也會產生驚人的賄。
一些天文學家在模擬5-15彗星1992年7月接近木星而被木星碎裂時認為,最大的碎塊也就0.5~1.0千米。但另一些天文學家認為從所觀測到的大殘骸羽狀物來看,撞擊體應該很大。
讚成小撞擊體的天文學家提出彗星碎塊的能量僅能使其陷入氨而無法進入位於木星大氣更深處的水雲。碰撞會將彗星殘骸與來自這些雲的氣體拋進大氣。讚成大撞擊體的天文學家則提出,這些碎塊有足夠的能量穿越水雲。這些深處的雲層強大的氣壓會抑製膨脹,並將大部分彗星和木星雲物質掩蓋使我們無法看到。
一部分觀測資料是支持小撞擊體模型的。首先,哈勃空間望遠鏡在這些殘骸雲中探測到大量的氨來自彗星碎塊本身的要多。碰撞攪動了木星雲,但並沒有完全淹沒這種碰撞的影響。
第2個佐證是探測不到地震波或木星大氣的波動。大的撞擊體會引發地震波。沒有探測到這些波也證明小撞擊體模型是正確的。
第3個佐證來自“伽利略”的觀測。根據流星閃光和隨後的火球最大亮度確定的每次碰撞總能量,表明擊中木星的彗星碎塊很小。
然而,“伽利略”僅觀測到碰撞對木星雲上麵的大氣的影響。如果碎塊將它們的能量更深地沉積到大氣中,那是無法看到的。所以,盡管一些證據支持小撞擊體模型,但尚未有定論。
與此同時,天文學家正在研究在木星上層大氣中形成的巨大殘骸雲是由什麼構成的,為什麼會這樣暗。由於碰撞能量特別大,以致彗星碎塊汽化,將每個分子還原成當初組成它的原子。彗星的原子與木星的氫和極熱火球裏的甲焼混合,這種新化合物似乎給出了問題的答案。硫化合物一般是暗褐色的,甚至是黑色的,此外由來自分裂彗星的碳氫化合物和來自木星的甲烷構成的混合物也會使雲變黑。
由哈勃空向望遠鏡、地麵和美國宇航局柯伊伯機載天文台所作的觀測均認為形成這種暗雲的是一種彗星混合體。哈勃探測到的氨化合物最可能來自木星。一些天文學家提出,柯伊伯觀測到的大量水分子和地麵觀測者在羽狀物中發現的大量碳化合物隻可能來自彗星。一種混合物來自兩種天體是可能的,但是來自彗星和木星大氣的物質各有多少還是一個需要探討的問題。
有一點可以肯定,那就是構成暗雲的粒子非常小7直徑僅幾微米。如此之小,預計它們碰撞後會在木星大氣中飄浮很長時間。
所有的殘骸以每秒10~15千米的速度摧毀撞擊點,產生了哈勃所觀測到的巨羽狀物。這種噴射物升到高空然後落下,散布在木星平流層上一地球大小的麵積上,當殘骸撞擊大氣時,產生了地麵觀測者在每個撞擊點轉入視線時在紅外所看到的大幅度變亮。近紅外測繪光譜儀觀測到0,撞擊時的增亮。這種增亮大約是在最初碰撞後6分鍾開始的,在爾後的幾分鍾增亮麵積繼續擴大。
碰撞發生後幾個月以來天文學家一直在跟蹤殘骸雲,監視它們在木星的風攜帶下繞木星一整圈後是擴散了還是消失了。給天文學家提供一個機會,使他們能夠通過塵埃了解高層大氣的風和木星大氣環流。
雖然彗星相撞未能改變木星的自轉和軌道,未能觸發木星的核反應,對地球生命也沒造成任何影響,但它卻留給人們許多思考,除了上述問題,還有來自何方?為何被木星俘獲?彗核結構是怎樣的,各個碎塊的大小、質量及成分如何?暗斑會持續多久,這場撞擊對木星的影響到底多大?需要天文學家一一做出回答。
“神出鬼沒”的比拉彗星
比拉彗星雖然沒有哈雷彗星那樣大名鼎鼎,但是它也是1顆比較特殊的彗星。它是彗星中分裂最顯著、變化多端,被人稱為“神出鬼沒”的彗星。
比拉彗星最早被發現是在1772年3月8日,當時沒有給它定名。過了33年,到1805年11月9日,它再次被人發現,當時,還是沒給它定名。當然也不知道這顆彗星就是33年前出現過的那顆,更不知道,它繼1772年以後,又在1778年、1785年、1792年、1798年出現過4次。
1826年2月27日當它又出現在天空上的時候,被奧地利天文愛好者比拉發現了,於是給它起名叫比拉彗星,永久代號為18262。
天文學家們認出它和1772年、1805年出現的彗星是同一顆星,並且算出它的軌道周期是6.6年。把地球、木星和土星的攝動計算進去以後,推算出比拉彗星應在1832年11月26日過近日點,結果它隻比預測時間早了12小時。
當時的天文學家們推算,下次比拉彗星回來應在1839年,但是事不湊巧,因為出現的位置和太陽太接近而沒有被觀測到。再下次應在1846年2月11日過近日點。而在1845年11月份已經可以看到比拉彗星了,略使人覺得比拉彗星麵目有變的是:彗核上有個突出部分。而到了1846年1月13日,令地球上的天文愛好者大為驚奇的現象發生了,比拉彗星一分為二了!分出的部分最初又暗又小,不久就越來越亮了。這兩顆彗星,繼續在空中遨遊,每一顆都有各自的彗核和彗發。開頭距離很近,簡直像兩隻鳥,比翼雙飛;後來距離慢慢拉大,到2月10日已經有24萬千米的距離了,真所謂“黃牛角,水牛角各管各角廣了。這種彗星分裂的現象當時是第一次觀測到,所以轟動了全世界。1852年9月這一對彗星又回來了,它們的距離已拉大到240萬千米了。