新的實(shí)驗(yàn)將在類空間條件下測(cè)量彗星材料的特性

華盛頓，2021 年 11 月 3 日——彗星是由冰雪覆蓋的物質(zhì)組成的雪球，自數(shù)十億年前首次形成以來，它們一直保持相對(duì)不變。研究這些小天體提供了有關(guān)太陽系形成的線索。

在由 AIP Publishing 出版的《科學(xué)儀器評(píng)論》中，來自布倫瑞克工業(yè)大學(xué)、奧地利科學(xué)院、伯爾尼大學(xué)、德國(guó)航空航天中心和馬克斯普朗克太陽系研究所的研究人員開發(fā)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室來模擬太空中的彗星- 樣的條件。

國(guó)際研究小組彗星物理實(shí)驗(yàn)室 (CoPhyLab) 的目標(biāo)是了解彗星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及它們的組成材料如何形成和反應(yīng)。雖然彗星是由冰和塵埃構(gòu)成的，但這些物質(zhì)的成分和比例仍然是個(gè)謎。

實(shí)驗(yàn)室未來的許多實(shí)驗(yàn)將涉及創(chuàng)建具有不同成分的樣本彗星材料。通過在類似太空的房間中測(cè)試這些材料，研究人員可以將每個(gè)樣本與在實(shí)際彗星上觀察到的內(nèi)容進(jìn)行比較。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，科學(xué)家們將樣品放入他們的腔室中，然后將其抽至低壓并將其冷卻至低溫。艙室的一個(gè)窗口允許人造恒星的輻射進(jìn)入，這會(huì)像在太空中一樣加熱彗星物質(zhì)。

“在[這個(gè)項(xiàng)目]之前，每個(gè)小組都使用不同的樣本。這使得很難比較他們所看到的與我們所看到的是否相同，”作者克里斯托弗·克羅齊格說。“這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)主要目標(biāo)是為彗星實(shí)驗(yàn)建立一個(gè)可比較的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)人都對(duì)樣品材料使用相同的設(shè)備和生產(chǎn)協(xié)議。”

將 14 臺(tái)儀器組合到一個(gè)室中，科學(xué)家們可以同時(shí)測(cè)量彗星物質(zhì)的演化以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)部的條件。

在太空中，來自太陽的輻射導(dǎo)致冰蒸發(fā)，粒子從彗星飛走，形成在地球上可見的尾巴。在腔室中，高速攝像機(jī)跟蹤從樣品飛離的任何顆粒。該室還使用獨(dú)特的冷卻系統(tǒng)來容納一個(gè)刻度，該刻度可以檢測(cè)那些相同的顆粒是否落在樣品附近并實(shí)時(shí)跟蹤氣體蒸發(fā)。

Kreuzig 說：“我們的樣品下面有一個(gè)秤，它能夠在整個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)測(cè)量樣品的重量。”“你真的可以看到我們由于蒸發(fā)而隨著時(shí)間的推移損失了多少水冰或二氧化碳冰。”

該團(tuán)隊(duì)完成了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，現(xiàn)在正在優(yōu)化他們的樣品生產(chǎn)。他們計(jì)劃在 2022 年初進(jìn)行下一次大型實(shí)驗(yàn)。

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