宇宙飞船对哈雷彗星的近距离探测,向人们揭示了彗星的物理、化学和构造方面的详细内部情况。即使是对探测资料的初步分析结果也表明,这些宇宙飞船已顺利地完成了预定任务。最引人注目的探测结果是由苏联的两颗维伽号宇宙飞船和欧洲的乔托号宇宙飞船发回的,其中乔托号飞船达到了距彗核最近的位置。它们都向科学家们揭示了位于彗星中部的“脏雪球”彗核的详细情况,并且发现,来自彗核的尘埃含有相当复杂的碳化合物。

探测结果中并没有什么使人大感意外的东西。对此,研究彗星的天文学家们倒颇感高兴,因为这说明,在进行这次探测任务之前,他们对哈雷彗星的原有认识大多数是正确的。

最重要的一个探测结果是探测到了彗星的固体彗核。早在1950年,美国天文学家弗雷德 · 惠普尔就曾预见彗星有一个“脏雪球”式的彗核,但地面上对哈雷彗星的观测无法直接证实这一点,虽然绝大多数天文学家都相信存在着一小彗核,但在宇宙飞船直接看到它的形象以前,彗核的存在一直只是个假设。

乔托号飞船拍摄了彗核的最为详细的照片,但由于乔托号在到达其距彗核最近点前12秒钟时照相设备失灵,它提供的照片只是彗核的一个侧面,而且大部分地方没有被阳光照亮。至目前为止,科学家们只是分析了乔托号未用滤色器拍摄的照片,这些照片未能显示出彗核各部位和来自彗核的气体和尘埃的颜色。

乔托号拍摄的照片表明彗核长15公里,但由于彗核的向阳面被明亮的尘埃喷流弄得模糊不清,从照片中看不清它的宽度。

维伽号宇宙飞船在比乔托号距彗核远10倍的距离上拍摄了彗核照片,因此提供的情况没有乔托号拍摄的照片详细。然而,距离较远却使得两个维伽号飞船上的照相设备避免了尘埃粒子的严重破坏。在整个拍摄过程中,它们都保持了良好的工作状态。两个维伽号飞船从160°的角度范围内拍摄了彗核照片,因此获得了彗核的立体三维图像。苏联科学家们把彗核描绘成一个“不规则的土豆形天体”,它长14公里、宽7.5公里、厚7.5公里(每一维度的误差不大于1公里)。

当维伽1号于三月六日飞掠哈雷彗星时,彗核正激烈活动,它以每秒钟10吨的速率喷射出大量尘埃。维伽2号于三天后拍摄了清晰得多的照片,因为此时彗核喷射尘埃的速率下降了一半。维伽2号拍摄的照片清晰地显示了彗核表面的山脊和山谷。对这两个飞船所拍的照片进行比较后,苏联科学家们发现彗核每53小时自转一周,其转轴与彗星轨道平面大致垂直。

乔托号拍摄的彗核照片,分辨率达到了一百米以内,尽管彗核表面凹凸不平,但坡度不大(约15度左右)。像月球表面一样,彗核表面有许多圆圈状的隆起,很像环形山。这些环形山不一定是被流星撞击而成的,而是因气体和尘埃从彗核内部喷射出来时形成的。乔托号拍摄的照片显示了一群类似环形山状的凹地,每个凹地都喷射出狭窄的气体和尘埃流。

这些气体和尘埃喷流只出现在彗核的向阳面,这是由于太阳光热照射在彗核黑暗的表层时,其下部的冰层被蒸发所至。喷流的分布情况表明彗核的构成是极不均匀的、表层以下的冰层掺杂着岩层,彗核外壳各部分的厚度也有很大差别。

两个维伽号飞船携带的红外探测仪器测得彗核表面的温度为300 ~ 400 K,但科学家们认为,彗核的黑暗表面由于接收了大量太阳热辐射,温度应达到400 K以上。看来,必然有某种原因使其温度降低了。苏联科学家们认为,温度的下降是由于冰层受热蒸发形成喷流引起的。如果外壳下层这种温度的下降足以影响到了彗核表面,那么,彗核外壳本身一定较薄,其厚度不会超过1厘米。

彗核表面的黑暗程度令人吃惊,照在它上面的阳光仅有百分之四被反射。尽管这些宇宙飞船都不能直接探测出构成彗核的成分、它们从收集到的来自彗核的尘埃中发现,这些尘埃的有机成分惊人地丰富。

苏联科学家描绘了三种类型的尘埃粒子,一种粒子与C1球粒状陨石的成分相似,其含碳量较大。绝大多数天文学家曾预计大部分彗星尘埃都是这种成分,但探测结果表明这种成分的尘埃只占20%。另一种尘埃粒子的成分基本相同,如氧、镁和铁等,但碳的含量更高。第三种尘埃粒子则只含一些“轻元素”,如氢、碳和氧等。乔托号从更广的范围内测得了相同类型的粒子,而且还发现了似乎含有纯硅酸盐的粒子。

对彗星尘埃的检验还不能直接证明这些碳是否以复杂有机分子的形式存在,然而,通过对彗星气体成分的检验,间接地证明了彗星尘埃所含的碳是以复杂有机分子的形式存在的。乔托号还发现,彗发中气体离子的类型因其距彗核的距离远近而不同。

如人们预料的那样,乔托号在接近彗核时探测到了类似水和二氧化碳的离子。科学家们还曾预计,当探测器远离彗核时,它只能探测到这些离子的分解碎体。在距彗核较远的距离上,乔托号发现的重离子增加了,几乎可以断定,这些重离子是尘埃粒子从彗核带出来的较大有机分子的碎体。

这些探测结果使天文学家们第一次有机会研究彗星的化学组成。例如,乔托号揭示,彗星彗核较少发射出氮,几乎不发出钠(去年美国ICE宇宙飞船在贾科比尼 - 津纳彗星发现了钠)。

彗星尘埃粒子对乔托号前部总共发生了12,000次撞击,其中最大的粒子质量达40毫克。在乔托号与彗星遭遇的整个过程中碰到的粒子总量约为150毫克,绝大部分尘埃质量都集中在较大的粒子里(尽管与预料相反,存在着大量极微小的粒子,其质量还不到10-15毫克)。

乔托号和维伽号还提供了彗发中气体、等离子体和磁场的大量信息,这些信息或多或少地证实了人们_在ICE探测贾科比尼 - 津纳彗星和在地球轨道进行人造彗星实验后对哈雷彗星的预言。在进一步分析乔托号上的先进设备提供的资料后,人们将能更深入地了解彗星大气与太阳风的相互作用,以及彗星等离子体的一般物理性质。

[New Scientist,1986年5月]