第27章 柯伊伯之境（2/2）
- 样本返回任务：计划发射一个能够采集柯伊伯带天体样本并返回地球的探测器，以便科学家在地球上的实验室中对样本进行更深入的分析，这将有助于更准确地了解柯伊伯带天体的物质成分、物理性质和化学特征，以及是否存在生命迹象等。
技术发展推动探测计划
- 新型推进技术应用：随着离子推进技术、太阳帆技术等新型推进技术的不断发展和成熟，未来有望利用这些更高效的推进方式发射探测器去柯伊伯带，大大缩短飞行时间，提高探测效率。
- 小型化和高集成度探测器：研发更小、更轻但功能更强大的探测器，降低发射成本和难度，同时提高探测器的性能和可靠性，使其能够更好地适应柯伊伯带的恶劣环境并完成复杂的探测任务。
新视野号探测器的结构和功能如下：
结构
- 主体结构：长约2.1米，最宽处仅2.7米，发射时重量478千克，主体结构小巧紧凑，便于发射和在太空中飞行。
- 能源系统：采用10.9千克钚内置同位素温差发电机，利用钚放射性衰变产生的热量转化为电能，为探测器提供持续稳定的能源，确保探测器在远离太阳的黑暗环境中也能正常工作。
- 姿态控制系统：配备了星敏感器、惯性导航系统和太阳敏感器，用于联合定姿，精确确定探测器在太空中的位置和姿态；同时还设有12个0.8牛顿的推力器用于姿态控制，以及4个4.4牛顿的推力器用于轨道修正。
- 通信系统：搭载一个直径30厘米的低增益天线和一个直径2.1米的高增益天线，用于与地球进行通信，将探测到的数据传输回地球。
功能
- 光学成像功能：
- 可见光成像相机：可在可见光范围内工作，有四个不同的滤光器，能测量冥王星及柯伊伯带天体表面的甲烷霜等物质分布，还设有两个全色滤光器，用于测量发微光的遥远物体，可产生高分辨率的彩色地图。
- 远程勘测成像仪：能够在远距离对目标天体进行高分辨率成像，帮助科学家了解天体的表面特征、地形地貌等信息。
- 光谱分析功能：
- 成像光谱阵列：主要由多谱线可见光成像相机和线性标准成像光谱阵列组成，可在红外光谱范围内工作，通过分析不同波长的光，鉴别冥王星及柯伊伯带天体表面的分子成分，如甲烷霜、氮、一氧化碳、水冰等的分布情况。
- 紫外线成像光谱仪：用于探测目标天体的紫外线辐射，分析其大气成分和表面物质的化学性质。
- 粒子探测功能：
- 太阳风分析仪：用于探测太阳风的离子成分、速度、温度等参数，研究太阳风与太阳系天体的相互作用。
- 高能粒子科学调查频谱仪：可以测量宇宙射线中的高能粒子，了解宇宙射线的强度、能量分布等信息，以及这些粒子对探测器和太阳系天体的影响。
- 其他功能：
- 尘埃计数器：用于检测太空中的尘埃颗粒数量、大小和速度等信息，帮助科学家了解太阳系中的尘埃分布和演化情况。
- 无线电探测仪：通过对天体的无线电辐射进行探测和分析，研究天体的磁场、等离子体环境等特性。
新视野号探测器在柯伊伯带的探测任务主要有以下几方面：
天体观测与成像
- 近距离观测天体：对柯伊伯带内的天体进行近距离观测和成像，如2019年1月飞越的“天涯海角”小行星，获取其表面特征、形状、大小、颜色等详细信息。
- 发现新天体：在柯伊伯带中寻找此前未被发现的天体，增加对柯伊伯带天体数量、分布和多样性的认识。
物质成分分析
- 光谱分析：利用成像光谱阵列和紫外线成像光谱仪等设备，分析柯伊伯带天体表面的分子成分，如甲烷霜、氮、一氧化碳、水冰等的分布情况，了解其物质组成和化学性质。
- 尘埃探测：通过尘埃计数器检测太空中的尘埃颗粒数量、大小和速度等信息，研究柯伊伯带中的尘埃分布和演化情况，以及其与天体的相互作用。
探索柯伊伯带结构与环境
- 范围与边界探测：确定柯伊伯带的实际宽度和边界范围，以及是否存在如第二条外带等其他结构。
- 环境参数测量：测量柯伊伯带中的辐射环境、磁场强度、等离子体密度等物理参数，研究其与太阳系其他区域的差异和联系。
新视野号探测器的科学数据被科学家分析和利用的过程如下：
数据预处理
- 格式转换与校准：将接收到的原始数据转换为便于处理和分析的格式，并依据探测器的校准数据，对仪器的测量值进行辐射校正、几何校正等，消除系统误差。
- 去噪与筛选：采用滤波技术、小波去噪法等去除数据中的噪声，同时剔除异常值和坏数据，提高数据质量。
数据分析
- 统计分析：计算数据的均值、方差、标准差等统计量，了解数据的分布特征；还会进行相关性分析、回归分析等，以揭示不同参数之间的关系。
- 特征提取与分类：运用灰度共生矩阵、局部二值模式等方法提取数据中的特征，再采用支持向量机、深度学习等算法对天体进行分类和识别。
- 影像处理与三维重建：通过影像配准、融合、镶嵌等操作构建大范围的目标区域图像，利用立体匹配等方法恢复目标天体的立体结构。
数据解释与应用
- 多学科综合研究：结合地质学、天文学、物理学等多学科知识，对分析结果进行科学解释和理论验证，深入了解柯伊伯带天体的形成、演化等。
- 对比与模型验证：将新视野号的数据与其他探测器的数据以及理论模型进行对比，验证和改进现有的太阳系形成和演化理论模型。
- 数据共享与合作：将数据共享给全球的科研团队，促进国际间的合作与交流，从不同角度对数据进行分析和解读，推动相关领域的研究发展。
柯伊伯带可能存在的生命形态有以下几种推测：
类似地球微生物的形态
- 柯伊伯带的一些天体可能存在地下海洋，如科学家推测阋神星和牧夫星等天体的冰表面下内部温度较高，能够将液体或气体推到地壳上，可能蕴藏着海洋，这为类似地球微生物的生命提供了可能的生存环境。
- 一些天体上发现了有机分子，虽然这并不意味着存在生命，但为生命的产生提供了一定的化学基础，可能存在以这些有机分子为基础的微生物。
冰冻生物形态
柯伊伯带环境极度寒冷，部分生命可能以冰冻的状态存在，在条件适宜时苏醒并进行生命活动。
适应极端环境的特殊生物形态
- 柯伊伯带的天体成分多样，可能存在一些以特殊的矿物质或化学物质为能量来源，适应极低温度、高辐射等极端条件的生命形态。
- 一些天体表面可能存在着碳酸盐和硫酸盐等与生命相关的化合物，或许存在利用这些物质进行特殊代谢的生命。
以下是一些柯伊伯带的最新研究成果：
新天体及族群发现
- 天文学家通过斯巴鲁望远镜和“新视野”号宇宙飞船等的合作观测，发现了柯伊伯带中遥远天体的新族群。
- 2024年，科学家在柯伊伯带发现了一颗带有光环的创神星，这是柯伊伯带中首次发现带有光环的行星。
结构与分布特征探索
- 科学家在分析新发现的天体数据时，注意到有11个天体位于已知柯伊伯带之外的70至90个天文单位处，且在55au至70au之间，天体数量出现了一个明显的断带，由此推测柯伊伯带外围可能存在某种未知的结构或力量，影响了天体的分布，甚至提出可能存在一个全新的环状结构。
太阳系形成与演化研究
- 日本天文学家首次在柯伊伯带发现了一颗半径为1.3千米的天体，填补了行星形成过程中“缺失的一环”，为相关理论模型提供了有力佐证。
- 一些柯伊伯带天体的轨道异常，让科学家推测太阳系可能存在一颗未被观测到的“行星x”，其质量大约为地球5到10倍，距离太阳的距离可能高达200到1000个天文单位。
目前关于太阳系中“行星x”是否存在以及其对地球的影响都还处于推测阶段，有观点认为它可能会对地球产生一些影响，主要包括以下几方面：
引力方面
- 轨道扰动：如果“行星x”存在，其巨大的引力可能会对地球轨道的稳定性产生影响，导致地球在运行轨道上出现不规则运动，使地球与太阳之间的距离发生变化，进而影响地球的气候和季节。
- 潮汐变化：它的引力会使地球表面的水产生周期性的上升和下降，形成海洋中的潮汐，对海洋生态系统和海岸线的形成产生重要影响。
地质方面
- 板块运动：其引力作用可能导致地质板块的剧烈移动，从而引发地表灾难性地震，地震的能量可能会增强，震感范围扩大，地震波的传播距离增加。
- 火山活动：可能会使地壳不稳定，导致大型火山爆发，向平流层释放大量颗粒物，阻挡阳光照射，对气候和生态系统产生严重影响。
气候与生态方面
- 气候灾变：“行星x”在经过太阳系内行星时会对它们的轨道和引力场产生影响，进而可能导致地球的气候发生剧烈变化，极端天气事件增加，如更频繁和更强烈的飓风、暴雨和干旱，破坏农作物、水资源和生态系统。
- 生物灭绝：它可能引起行星轨道的紊乱，导致地球气候和环境条件改变，如出现旱灾、洪灾和食物短缺等问题，对地球上的生物多样性和生态系统造成严重破坏，甚至引发生物灭绝事件。
航天与通信方面
- 航天飞行干扰：“行星x”的吸引力可能扭曲现有卫星、航天器和航天站的轨道，导致它们偏离预定路径，造成通信中断、导航困难甚至设备损坏。
- 通信系统瘫痪：其引力场会对地球和卫星的轨道产生严重影响，使通信卫星的轨道发生剧烈变化，导致通信信号传输不稳定，卫星导航系统的精度大幅下降；其强磁场也会干扰无线电信号的传输，影响全球的电磁信号传输，导致通信和导航系统瘫痪。
太阳系中的“行星x”目前确实还只是一种假设，不过有一些间接证据支持其存在：
柯伊伯带天体轨道异常
一些柯伊伯带天体的轨道呈现出高度不规则的聚集形态，这种轨道模式似乎并不符合已知引力作用，而“行星x”的引力影响可以解释这些轨道异常。
海王星外天体的特殊聚集
部分海王星外天体往往在一个扇形区内最接近太阳，其轨道也有类似的倾斜，表明一颗未被发现的行星可能正在引导已知最遥远的太阳系天体的轨道。
然而，也有科学家对此持怀疑态度，认为目前的证据可能是由于观测偏差造成的，比如在一年中的大部分时间里发现和跟踪这些天体存在困难，导致所观察到的现象只是太阳系边缘复杂引力环境中的巧合，而非一个真实存在的行星所引起的。
假设“行星x”存在，据科学家推测，它的质量大约为地球的5到10倍。
假设“行星x”存在，它可能对地球产生以下具体影响：
引力方面
- 轨道扰动：其引力可能使地球轨道发生变化，导致地球与太阳的距离、轨道倾角和偏心率改变，影响地球的季节和气候稳定性。
- 潮汐增强：会使地球海洋潮汐现象加剧，引发更频繁和更高幅度的潮汐，对沿海生态系统和海岸地貌产生重大影响。
- 地壳运动：强大引力可能引起地壳板块的位移和运动，导致地震、火山喷发和地壳塌陷等地壳灾害比平时更加频繁和剧烈。
气候与生态方面
- 气候剧变：扰乱太阳系行星间的引力平衡，影响地球气候，使温度、降水和大气环流模式改变，极端天气事件增多，如洪水、干旱、飓风等。
- 生态系统崩溃：可能改变地球生态环境，使生物栖息地遭到破坏，生物多样性降低，引发物种灭绝事件，破坏生态平衡。
天文与航天方面
- 夜空景观变化：因其自身的光度和与地球的相对位置变化，可能会改变夜空中的天体分布和亮度，成为夜空中一个显着的亮点或对其他星座的观测产生影响。
- 航天活动干扰：其引力场会干扰地球附近航天器的轨道和运行，增加航天任务的难度和风险，影响卫星通信、导航和气象观测等功能。
柯伊伯带中的一些天体可能存在大气系统，但不是所有天体都有。
一些较大的柯伊伯带天体，如冥王星，拥有稀薄的大气层。冥王星的大气主要由氮气、甲烷和一氧化碳等组成。当冥王星远离太阳时，大气会冻结并降落到其表面；当靠近太阳时，表面的冰会升华，使大气变厚。
而对于较小的柯伊伯带天体，通常由于质量较小，引力较弱，难以维持明显的大气系统。
总体而言，柯伊伯带中只有部分较大的天体可能存在大气系统，且通常比较稀薄和不稳定。
柯伊伯带中大气系统的成分可能会随时间变化，主要原因如下：
与太阳距离变化
- 近日点和远日点：柯伊伯带天体在围绕太阳公转过程中，处于近日点时，接收到的太阳辐射增多，表面温度升高，一些原本冻结的气体如甲烷、氮等会升华进入大气，使大气中这些成分的含量相对增加；处于远日点时，温度降低，部分气体重新凝结到天体表面，大气成分含量减少。
- 长期轨道演化：某些柯伊伯带天体的轨道可能会因与其他天体的引力相互作用而发生改变，导致其与太阳的平均距离发生变化，进而影响大气成分。
内部活动影响
- 地质活动：一些柯伊伯带天体可能存在地质活动，如冥王星的斯普特尼克平原存在氮冰的强烈对流，这种地质活动会使天体内部的物质与大气进行交换，从而改变大气成分。
- 物质喷发：天体内部的物质可能会通过火山喷发等形式释放到大气中，为大气补充新的成分或改变原有成分的比例。
外部因素干扰
- 太阳风与宇宙射线：太阳风会剥离柯伊伯带天体大气中的一些较轻的气体成分，如氢气和氦气等；宇宙射线则可能使大气中的气体分子发生电离、解离或化学反应，从而改变大气的成分和化学性质。
- 彗星撞击：彗星撞击柯伊伯带天体时，会带来彗星上的物质，这些物质可能会融入天体的大气中，成为大气的一部分，从而改变大气成分。
化学反应作用
- 光化学反应：大气中的气体分子在太阳紫外线等辐射的作用下会发生光化学反应，如冥王星大气中的甲烷受到紫外线照射会引发一系列化学反应，产生复杂碳化合物，改变大气成分。
- 气体间反应：大气中的不同气体成分之间也会发生化学反应，生成新的化合物或改变气体的相对含量。
柯伊伯带中的天体有可能相互影响大气成分，具体如下：
一、碰撞与物质交换
1. 彗星撞击：柯伊伯带中的彗星在运动过程中可能撞击其他天体。如果彗星携带了特定的物质，如不同比例的气体、冰或尘埃，在撞击时这些物质可能会释放到被撞击天体的周围环境中，从而影响该天体的大气成分。例如，一颗富含甲烷的彗星撞击另一个天体后，可能会增加这个天体大气中的甲烷含量。
2. 天体相互碰撞：柯伊伯带天体之间的碰撞也可能导致物质的交换。碰撞产生的碎片和尘埃可能会携带原本天体中的气体和挥发性物质进入周围的空间，这些物质有可能被其他天体捕获，进而影响其大气成分。
二、引力相互作用
1. 潮汐作用：当两个天体距离较近时，它们之间的引力可能会产生潮汐作用。这种潮汐作用可能会使天体表面的冰层或挥发性物质升华，释放出气体进入大气。如果一个天体的大气受到潮汐作用的影响而发生变化，周围的天体也可能通过引力相互作用感受到这种变化，进而影响它们自身的大气。
2. 轨道改变：天体之间的引力相互作用还可能导致轨道的改变。当一个天体的轨道发生变化时，它与太阳的距离和受到的太阳辐射也会发生变化，这可能会影响其大气的稳定性和成分。同时，轨道的改变也可能使这个天体更接近或更远离其他天体，从而增加或减少它们之间的物质交换和大气相互影响的可能性。
三、等离子体和磁场的相互作用
1. 太阳风影响：太阳风会在柯伊伯带中产生等离子体环境。一些天体可能具有磁场，这些磁场会与太阳风相互作用，影响天体周围的等离子体分布。当两个具有磁场的天体靠近时，它们的磁场可能会相互影响，改变等离子体的流动和分布。等离子体中的离子和电子可能与天体的大气相互作用，改变大气成分。
2. 天体磁场：某些柯伊伯带天体可能具有较强的磁场，这些磁场可以捕获来自太阳风或其他天体的带电粒子。当这些带电粒子与天体的大气相互作用时，可能会引发化学反应或电离过程，从而改变大气成分。如果两个具有磁场的天体相互靠近，它们的磁场可能会合并或相互干扰，进一步影响周围的等离子体环境和大气成分。
柯伊伯带天体的大气成分与太阳系其他区域天体的大气成分存在一定异同，具体如下：
相同点
- 都包含氢和氦：虽然在不同天体大气中的占比差异较大，但氢和氦作为太阳系形成初期的主要元素，在柯伊伯带天体以及如木星、土星等气体巨星的大气中都有存在。
- 受太阳影响：太阳辐射和太阳风对太阳系各区域天体大气成分的形成和演化都有一定影响，只是影响程度和方式因天体与太阳的距离、天体自身特性等因素而有所不同。
不同点
- 成分差异：柯伊伯带天体大气主要成分是水、氨、甲烷、氮、一氧化碳等挥发性物质；类地行星中，水星几乎无大气，金星大气以二氧化碳为主，地球大气主要成分是氮气和氧气，火星大气以二氧化碳为主；气体巨星木星和土星的大气主要成分是氢和氦；冰巨星天王星和海王星的大气主要成分是氢、氦和甲烷。
- 大气密度差异：柯伊伯带天体大气通常非常稀薄；类地行星中，金星有浓密的大气层，地球大气密度适中，火星大气较为稀薄；气体巨星木星和土星有极其浓厚的大气层；冰巨星天王星和海王星的大气密度相对较稀薄。
柯伊伯带天体大气主要成分是水、氨、甲烷、氮、一氧化碳等挥发性物质，原因主要有以下几点：
一、形成环境
- 低温保存：柯伊伯带位于太阳系边缘，距离太阳遥远，温度极低。在这样的低温环境下，水、氨、甲烷等挥发性物质能够以固态形式存在于天体表面或内部，不易挥发散失。
- 原始物质遗留：在太阳系形成初期，柯伊伯带区域聚集了大量的原始星云物质。这些物质中含有丰富的水、氨、甲烷等挥发性成分。由于柯伊伯带天体形成后受到的外部影响相对较小，这些原始物质得以保存下来，成为天体大气的主要成分来源。
二、天体特性
- 质量较小：柯伊伯带天体通常质量较小，引力相对较弱。这使得它们难以捕获和保持大量的重元素和非挥发性物质，而较轻的挥发性物质更容易在其表面和大气中存在。
- 表面物质挥发：一些柯伊伯带天体表面覆盖着冰层，在受到太阳辐射或内部能量释放等因素影响时，冰层会发生升华，释放出其中的挥发性物质，进入大气中，从而增加了大气中这些成分的含量。
三、外部影响因素
- 太阳辐射较弱：由于距离太阳远，柯伊伯带天体接收到的太阳辐射较弱。这使得大气中的挥发性物质不易被太阳辐射分解或驱散，能够相对稳定地存在于天体大气中。
- 碰撞与吸积：柯伊伯带天体之间的碰撞以及它们对周围尘埃和气体的吸积作用，也可能为其大气提供了额外的挥发性物质来源。例如，彗星撞击柯伊伯带天体时，可能会带来富含挥发性物质的彗核物质，增加天体大气中的成分。
柯伊伯带包含的天体类型主要有以下几种：
一、矮行星
- 代表天体：冥王星：曾经被认为是太阳系第九大行星，后被重新定义为矮行星。冥王星直径约2370千米，有稀薄的大气层，主要由氮气、甲烷和一氧化碳组成。表面有复杂的地质特征，包括山脉、平原和冰川等。
- 鸟神星和阋神星：鸟神星直径约1500千米，表面可能存在甲烷冰。阋神星直径约2326千米，是已知太阳系中质量第二大的矮行星。
二、小行星
- 冰质小行星：由冰和岩石组成，大小不一。这些小行星在柯伊伯带中数量众多，它们的轨道通常比较椭圆，与其他天体的相互作用可能导致轨道的变化。
- 岩石小行星：主要由岩石构成，相对较少。它们可能是在太阳系形成早期经过碰撞和演化形成的。
三、彗星
- 长周期彗星：来自柯伊伯带或更远的奥尔特云。它们的轨道周期很长，通常需要数百年甚至数千年才能绕太阳一周。当它们接近太阳时，太阳的热量会使彗核中的冰物质升华，形成彗发和彗尾。
- 短周期彗星：一部分短周期彗星也起源于柯伊伯带。它们的轨道周期相对较短，一般在200年以下。这些彗星在经过多次绕太阳运行后，可能会失去大部分的挥发性物质，变得更加类似于小行星。
短周期彗星和长周期彗星的轨道特点主要有以下不同：
一、轨道周期
- 短周期彗星：轨道周期相对较短，一般在200年以下。
- 长周期彗星：轨道周期很长，通常需要数百年甚至数千年才能绕太阳一周。
二、轨道形状
- 短周期彗星：轨道通常比较椭圆，但相对长周期彗星的轨道偏心率较小。
- 长周期彗星：轨道偏心率较大，形状更加细长，呈高度椭圆状。
三、轨道倾角
- 短周期彗星：轨道倾角一般较小，与黄道面的夹角相对较小。
- 长周期彗星：轨道倾角范围较大，可以与黄道面有较大的夹角。
四、起源区域
- 短周期彗星：一部分起源于柯伊伯带，可能在经过多次绕太阳运行后，由于太阳的加热和行星的引力作用，失去了大部分的挥发性物质，变得更加类似于小行星。
- 长周期彗星：来自柯伊伯带或更远的奥尔特云，携带更多的原始物质。
五、近日点距离
- 短周期彗星：近日点距离相对较近，通常在几个天文单位以内。
- 长周期彗星：近日点距离差异较大，有些可以非常接近太阳，有些则相对较远。
长周期彗星和短周期彗星的彗核结构有以下区别：
一、大小和形状
- 长周期彗星：彗核大小差异较大，通常直径从几百米到几十千米不等。形状往往不规则，可能是由于在漫长的太阳系历史中经历了多次碰撞和引力作用。
- 短周期彗星：彗核相对较小，直径一般在几千米到十几千米之间。形状也可能不规则，但由于经过多次接近太阳的过程，受到太阳辐射和行星引力的影响，可能会有一定程度的改变。
二、表面特征
- 长周期彗星：表面覆盖着厚厚的尘埃和冰物质，可能存在大量的裂缝、沟壑和山丘等地形特征。由于来自遥远的奥尔特云或柯伊伯带，表面物质相对原始，未经多次太阳加热和行星引力的改造。
- 短周期彗星：表面也有尘埃和冰物质，但由于多次接近太阳，表面的冰物质可能会部分升华，留下一些尘埃覆盖的区域和较光滑的表面。此外，短周期彗星的表面可能会有更多的活动迹象，如喷流和裂缝等。
三、内部结构
- 长周期彗星：内部结构可能比较松散，由冰、尘埃和岩石等物质混合组成。由于距离太阳遥远，内部温度极低，冰物质可能以较稳定的状态存在。在接近太阳时，内部的冰物质可能会升华，产生彗发和彗尾。
- 短周期彗星：内部结构可能相对较紧密，经过多次接近太阳的过程，内部的冰物质可能会发生部分融化和再结晶，形成一定的结构。此外，短周期彗星的内部可能存在一些分层现象，如冰和尘埃的分层。
四、成分差异
- 长周期彗星：成分可能更加原始，含有较多的挥发性物质，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷等。这些物质在太阳系形成初期就存在于彗星中，并且在漫长的时间里没有被大量消耗。
- 短周期彗星：成分可能相对复杂，除了挥发性物质外，还可能含有一些经过太阳加热和化学反应形成的化合物。例如，短周期彗星的表面可能会有一些有机分子和复杂的碳化合物。
以下是一些着名的长周期彗星和短周期彗星：
长周期彗星
- 百武彗星：1996年由日本业余天文学家百武裕司发现，公转周期极长，上一次回归约为年前，以后十万年内回归机会很少。
- 海尔-波普彗星：1997年掠过地球，是近几十年最壮观的彗星之一，下次回归大约在二千多年后。
- 贝尔纳迪内利-伯恩斯坦彗星：人类已知的最大的长周期彗星，核直径达136.8公里，估计质量为500万亿吨，最早出现于2014年，2021年被科学家首次看到。
短周期彗星
- 哈雷彗星：人类确认的首个周期彗星，公转周期约76.1年，是被研究得最透彻的一颗短周期彗星，下次回归预计在2061年左右。
- 恩克彗星：周期为3.3年，是已知周期最短的彗星之一，1977年6月曾回归，2013年亦有回归。
- 斯威夫特·塔特尔彗星：由天文学家刘易斯·斯威夫特与霍勒斯·帕内尔·塔特尔在1862年先后独立发现，是北半球三大流星雨之一英仙座流星雨的母彗星，公转周期约130年，最近一次回归是在1992年，下一次回归预计是2126年7月。
- 81p\/wild彗星：由瑞士天文学家保罗·怀尔德在1978年发现，周期为6.4年。
哈雷彗星预计在2061年回归，对地球的影响主要有以下几方面：
积极影响
- 科学研究价值重大：它的回归为我们提供了一个独特的机会，可以深入研究彗星的组成、结构和演化过程，有助于了解太阳系的起源和演化，也能帮助我们更好地理解彗星物质与地球大气层的相互作用，以及它们对地球气候的潜在影响。
- 天文观测与科普契机：其回归将吸引全球天文学家的关注和观测，为天文学研究提供宝贵数据。同时，也会激发公众对天文学的兴趣和热爱，促进天文科普知识的传播。
潜在消极影响
- 空气质量与气候方面：当它接近地球时，可能会带来大量的尘埃和气体，影响地球空气质量。虽然这种影响通常较为轻微和短暂，但在特定条件下，可能会对局部地区的气候产生一些细微的变化，如云层的形成和降水的分布等。
- 天文观测干扰：如果哈雷彗星的碎片进入大气层并燃烧殆尽，可能会产生明亮的火流星现象，对夜间观测造成干扰。
- 极小概率的撞击风险：尽管哈雷彗星与地球相撞的可能性几乎为零，但理论上仍存在极其微小的可能性。若真发生撞击，将引发巨大的灾难，如形成巨大的陨石坑、引发海啸、导致全球气温急剧下降、引发大规模物种灭绝、对人类社会和文明造成巨大冲击等。
哈雷彗星的彗核主要由水冰、固态二氧化碳（干冰）、甲烷冰、氨冰等挥发性物质以及尘埃颗粒组成。
彗核直径约16x8x8千米，形状不规则。其中的尘埃颗粒包括硅酸盐、碳质材料等。当哈雷彗星接近太阳时，彗核表面的挥发性物质会受热升华，形成彗发和彗尾。
哈雷彗星彗核大小和形状的测量主要有以下几种方法：
探测器观测
- 直接成像测量：如1986年苏联发射的“韦加”1号和2号探测器，分别飞到距哈雷彗核8900千米和8200千米处拍摄照片，通过对照片的分析测量，得出彗核长约11千米、宽4000米等数据。
- 近距离探测数据：探测器携带的各种仪器，如雷达、激光测距仪等，可直接测量彗核的距离、大小等参数，还能通过分析彗核对探测器的引力作用等，间接推算出彗核的质量、密度等信息，进而推断其大小和形状。
地面观测
- 目视观测结合星等估算：通过目视观测彗核的亮度，结合已知的距离和一些经验公式，估算彗核的大小。还可通过望远镜将彗核与已知角直径的恒星进行比较，估算彗核的角直径，再结合彗星到地球的距离，计算出彗核的实际大小。
- 雷达观测：向彗星发射雷达波，接收反射波，根据雷达波的传播时间、反射强度等信息，分析彗核的大小、形状和表面特征等。
- 光谱观测：通过对彗核的光谱分析，了解其物质成分和分布，进而推断彗核的大小和形状。例如，根据某些特定物质的光谱特征及其在彗核上的分布范围，估算彗核的尺寸。
哈雷彗星的彗核形成主要有以下过程：
在太阳系形成初期，原始太阳星云内的物质在引力作用下逐渐聚集。
一、物质聚集
- 冰物质与尘埃混合：柯伊伯带附近温度极低，使得水、氨、甲烷等挥发性物质以冰的形式存在。同时，星云中有大量的尘埃颗粒。这些冰物质和尘埃相互混合，在引力作用下逐渐聚集。
- 小行星碰撞合并：这个区域内的小行星不断碰撞和合并，其中一些含有较多冰物质和尘埃的小行星成为了彗核的雏形。
二、引力凝聚
- 松散物质聚集：随着时间的推移，更多的冰和尘埃被引力吸引到这些雏形上，逐渐形成了一个相对较大的、由冰和尘埃组成的松散集合体，即彗核。
三、长期演化
- 保持原始特征：由于哈雷彗星主要来自太阳系边缘的柯伊伯带，受到的外部干扰相对较少，因此彗核保留了很多太哈雷彗星的彗核在未来可能会发生以下变化：
物质损失与体积缩小
- 每次接近太阳时，彗核表面的冰物质和其他挥发性物质会因太阳辐射而升华，形成彗发和彗尾，这一过程会导致彗核物质不断损失，使其体积逐渐缩小。
- 随着物质的持续损失，彗核内部结构可能会变得更加松散，一些原本结合在一起的物质可能会逐渐分离，改变彗核的整体结构和物理性质。
轨道变化
- 由于太阳和其他大行星的引力作用，以及物质损失导致的质量变化，哈雷彗星的轨道可能会发生微小的改变。
- 虽然目前其轨道周期相对稳定在约76年，但未来随着各种因素的长期积累，轨道周期可能会出现一定的波动，回归时间可能会提前或推迟。
解体风险增加
- 随着物质的大量损失和结构的逐渐松散，彗核的稳定性会逐渐降低，在未来的某一时刻，可能会由于自身的引力无法维持其整体结构，或者受到其他天体的近距离引力干扰等原因，导致彗核解体。
与其他天体的相互作用
- 尽管哈雷彗星与地球相撞的可能性极小，但在其漫长的运行过程中，仍有可能与一些小行星或其他彗星发生近距离相遇或碰撞，这可能会对彗核的形状、结构和轨道产生较大的影响。阳系形成初期的原始物质和特征。
以下因素会影响哈雷彗星彗核的轨道：
一、大质量天体引力
- 太阳引力：作为太阳系的中心天体，太阳的引力对哈雷彗星的轨道起着主导作用。太阳的巨大质量使得哈雷彗星在其引力场中沿着椭圆轨道运行。每次哈雷彗星接近太阳时，太阳的引力会使其加速，而在远离太阳时则减速。
- 行星引力：太阳系中的行星，尤其是木星、土星等大质量行星，其引力也会对哈雷彗星的轨道产生影响。当哈雷彗星靠近行星时，行星的引力可能会使其轨道发生偏转，改变其运行速度和方向。这种引力相互作用可能会导致哈雷彗星的轨道周期、近日点和远日点等参数发生变化。
二、非引力作用
- 彗核物质喷发：当哈雷彗星接近太阳时，彗核表面的冰物质会升华并喷发出来，形成彗发和彗尾。这种物质喷发会产生微小的反作用力，对彗核的轨道产生一定的影响。虽然这种影响相对较小，但在长时间的积累下，可能会导致轨道的微小变化。
- 太阳辐射压力：太阳辐射对哈雷彗星的彗核也会产生压力。由于彗核表面的物质会反射和吸收太阳辐射，这种辐射压力会对彗核产生一个微小的推力。在长时间的作用下，这个推力可能会改变哈雷彗星的轨道。
三、其他天体的碰撞
- 小行星碰撞：在哈雷彗星的运行过程中，有可能与小行星发生碰撞。这种碰撞可能会改变哈雷彗星的速度和方向，从而对其轨道产生重大影响。如果碰撞较为剧烈，甚至可能导致哈雷彗星的彗核破碎，形成多个小天体，其轨道也会变得更加复杂。
- 其他彗星碰撞：哈雷彗星也有可能与其他彗星发生碰撞。这种碰撞的概率相对较小，但一旦发生，也会对哈雷彗星的轨道产生影响。碰撞可能会改变彗核的质量、形状和速度，进而影响其轨道参数。