對彗星的研究和探測是什麽？
太陽系裏的彗星，大部分在遠離太陽的極其寒冷的地方出沒。彗星上保存著太陽系形成早期的最原始的物質，展開的“星塵”號探測器
可是，彗星究竟是由什麽物質組成的，我們對此只有猜測而不能定論。
由於有著與眾不同的奇特外形，彗星自古以來吸引著天文學家和公眾的註意。從古人對彗星的極度恐懼，到300多年前天文學家正確認識彗星的本質，直至2005年人類用空間探測器首次對彗星主動實施撞擊，經歷了幾千年的漫長時光，其間許多科學家，甚至天文愛好者和普通人為之付出了辛勤的勞動，體現了人類智慧的力量和堅持不懈追求真理的科學精神。
古人因缺乏科學常識，對於彗星為什麽會偶爾出現，形狀又如此奇特且變化無常，可謂是壹無所知，於是，常把彗星看成是神秘可怕的天象和不祥之物，甚至認為彗星乃天神派來之使者，是災難來臨之先兆，並因此而恐慌不已。
在西方，著名學者亞裏士多德曾認為，彗星不是天體，而只是壹種大氣現象。這種觀念曾在歐洲長期流行。也許正是受這種錯誤觀點的影響，長時間內歐洲人對彗星的位置和運動狀況沒有留下任何有價值的記載。1577年出現了壹顆大彗星，丹麥天文學家第谷首次試圖通過實測的方法來確定它與地球之間的距離，這可算是對彗星進行科學探索的嘗試。由於觀測條件的限制，第谷沒能測出彗星的距離，但他已正確判斷出彗星在空間運動，並斷言它離地球的距離至少比月球遠6倍，而且它應該是壹種天體，而不可能是大氣現象，更不是什麽怪物。嗣後，德國天文學家開普勒經過長期的觀測和研究，同樣認定彗星不是大氣現象。當時壹些天文學家推測，彗星的運動軌道有可能是封閉的，因而同壹顆彗星可能多次運動到地球附近而為人們所看到。從此，歐洲人開始註意測定彗星的精確位置。
1680年有壹顆彗星出現，當時萬有引力定律已經問世。牛頓根據觀測資料，正確算出了彗星繞太陽運動的軌道。1682年又出現了壹顆彗星，英國天文學家哈雷與牛頓合作，對彗星軌道進行了計算。哈雷可算是第壹個全力從事彗星軌道計算的天文學家，他根據史書記載的觀測資料，計算了1337年到1698年間所觀測到的24顆彗星的軌道，並把這些軌道進行仔細的比較。哈雷發現，1682年出現的彗星的軌道與1531年和1607年彗星的軌道非常相似，於是他大膽推斷，這三次彗星的出現是同壹顆彗星的三次回歸，回歸周期為75~76年，由此他預言，該彗星將在1758年底或1759年初再度出現。哈雷未能親眼驗證他的預言就與世長辭了。1758年聖誕之夜，這顆彗星果然如期而至，使哈雷的科學預言得到了證實。為了紀念哈雷，這顆彗星被命名為哈雷彗星。哈雷彗星周期性回歸的確認，充分說明了彗星是太陽系內天體，它們繞太陽公轉，可以根據萬有引力定律預報它們回歸的日期、亮度和位置。當1835年哈雷彗星再次出現時，人們已是懷著好奇心，而不是恐懼心理爭相觀看這顆大彗星了。
哈雷彗星最近壹次回歸是在1986年，遺憾的是，彗星在遠離地球的地方度過了它最光輝的時刻，而當4月10日到達近地點時卻已經很暗了，令業余愛好者們大失所望。不過專業觀測並沒有因此而有所懈怠，天文學家動用了各種地面觀測設備，並且首次發射專用的喬托號探測器對彗星進行了近距離觀測，取得不少重要的研究成果。哈雷彗星將在2061年再度回歸，到那時人類的科學技術必將大大超過目前的水平，也許屆時宇航員和科學家們將搭乘飛船對彗星作實地考察。
彗尾密度極低，只有地面大氣密度的十億億分之壹。彗星的運動情況與行星大不壹樣，絕大部分彗星的運動軌道都是很扁的橢圓，或者是接近拋物線的雙曲線。沿橢圓軌道運行的彗星每經過壹段時間會再度來到地球附近而為人們所觀測到，這就是周期彗星，其中周期長於200年的稱為長周期彗星，周期最長的可達上萬年；短於200年的是短周期彗星。沿雙曲線軌道運行的彗星只是壹些來去匆匆的過客，即使能經過地球附近，人們也只能觀測到壹次。
關於彗星的起源，比較流行的說法是由荷蘭天文學家奧爾特於1950年代提出的原雲假說。這種假說認為，距太陽10萬天文單位處有壹個“彗星倉庫”，即彗星雲，其中約有1000億顆彗星。由於受到某種外力（比如太陽系附近壹顆恒星的引力）的擾動，彗星雲內的部分彗星改變了運行軌道，並經過幾百萬年時間到達太陽系內部。這些彗星由於受到大行星（特別是木星）的引力擾動成為短周期彗星，當它們來到地球附近時就為人們所看到。另壹種看法認為，在海王星軌道外還存在著另壹個彗星帶，稱為柯伊伯帶（Kuiper Belt）。目前已經發現了幾百個柯伊伯帶天體，但這些天體是否就是彗星尚有爭議。
彗星是在太陽系的外圍部分誕生的。根據開普勒定律，彗星離太陽越遠，運動速度越慢，因此周期彗星的絕大部分生涯是在遠離太陽的漫漫太空中度過的。由於那裏的溫度極低，因此，太陽系形成之初的物質的原始狀態可以在彗星中長久保存。另壹方面，生命起源的外源說認為，形成生命所需的許多復雜有機分子早已存在於星際空間或行星際空間，它們附著在太陽系內的小天體（如小行星、彗星或流星體）上，這些小天體或它們的碎片和微粒經常會闖入地球，從而為地球帶來形成原始生命所需要的胚種——有機化合物。
鑒於上述原因，1980年代以來彗星研究便成為空間探測的壹個重要方面。1973年5月4日，美國發射了空間站“天空實驗室”，站上的宇航員對科胡特克彗星進行了成功的觀測。1985~1986年哈雷彗星回歸，美國等國家***發射了六個探測器對它進行近距離探測，其中歐洲空間局發射的“喬托”號探測器於1985年7月2日發射，次年3月到達距哈雷彗星彗核500千米位置上，獲得了大量珍貴的觀測資料。美國宇航局在1998年10月24日發射的“深空1”號探測了博雷利短周期彗星，1999年2月7日升空的“星塵”號飛船於2004年1月到達“懷爾德2”號彗星，用於收集彗星的塵埃，並發回了72張高清晰度照片。令人遺憾的是，2002年7月3日發射的彗核旅行探測器升空不久即失去了聯系，價值6000萬美元的設備就此壹去不歸。歐洲空間局於2004年3月2日發射的“羅塞塔”探測器將於2014年到達67P/C-G彗星附近，成為該彗星的人造衛星，對其作近距離考察，並將在同年11月釋放“菲萊”登陸艙登陸彗星表面，用鉆頭深入彗核內部，以采集不同深度的物質樣品。
由於周期彗星多次回歸太陽後，彗星表面只剩下不易揮發的物質，所以，目前的彗核表面物質不能完全代表太陽系的原初物質，只有內部深處的物質才可能保留了太陽系形成之初的原始形態和原初組成，因此，必須深入到彗核的內部，這就是對彗星實施深度撞擊的科學理由。
此次被美國宇航局作為撞擊目標的“坦普爾1”號彗星是在1867年4月3日由法國天文學家坦普爾首先發現的。該彗星的運動周期為5?74年，彗核外形不規則，尺度為11千米×5千米。該彗核有自轉，周期約為42小時。選擇“坦普爾1”號作為深度撞擊對象的主要原因是：(1)對這顆彗星已經有100多年的觀測歷史，運動狀況比較熟悉；(2)該彗星正處於中年時期，彗核深處蘊含的物質具有代表性；(3)該彗星可以飛到離地球比較近的地方，撞擊後適宜從地球上進行觀測；(4)所處的位置相對合適，撞擊器能在較短時間內擊中目標，而探測器可在壹段時間內對撞擊地點進行跟蹤觀測。
這項計劃的實施前後經歷了10多年時間。用人造飛行器撞擊彗星的思想最早出現於1978年，到1996年兩位美國科學家正式向宇航局提出了撞擊方案。這壹近乎異想天開的提議最初很快被美國宇航局評審委員會的專家們所拒絕。後來方案幾經調整，加上項目科學家們的積極遊說，宇航局終於在2000年5月批準了該方案。該項計劃***耗資3億多美元，發射的探測器重650千克，撞擊器重372千克，主要由銅和鋁組成。
2005年1月12日深度撞擊探測器於美國佛羅裏達州肯尼迪航天中心發射升空。7月3日北京時間13時52分，探測器在成功地進行了四次軌道調整後，與撞擊器成功分離，此時探測器距彗星86?4萬千米。7月4日13時50分，撞擊器在經過三次自動軌道調整後，成功擊中“坦普爾1”號彗星。
從地球出發到撞擊“坦普爾1”號彗星，探測器飛行了約4?31億千米，歷時173天，撞擊發生時探測器距離地球約1?32億千米。這次撞擊從準確程度上來說非常成功。據報道，與計劃相比，撞擊的發生時間提前了2分鐘，而位置上的誤差僅為1米。盡管有人對撞擊位置的精度表示懷疑，但飛行器能在經過4億多千米的長途跋涉後命中10千米左右大小的目標實屬不易。撞擊過程歷時約3?7秒，撞擊發生時撞擊器與彗星的相對運動速度約為10?2千米/秒，傾角為25度，撞擊威力相當於4?5噸TNT炸藥，撞擊發生後彗星約增亮5～8倍（約2個星等）。撞擊坑的大小估計比足球場還大，深達數十米。釋放出撞擊器之後，探測器在約500千米遠處飛越彗核，同時拍攝了撞擊前後數千幅彗核照片。
美國宇航局的壹個科學家小組在分析了夏威夷10米口徑凱克望遠鏡所獲得的觀測資料後認為，“坦普爾1”號彗星的誕生地很可能在天王星與海王星軌道之間。此外，“坦普爾1”號彗星的化學成分類似於奧爾特雲彗星，說明壹些柯伊伯帶彗星和奧爾特雲彗星有可能是在同樣的地方形成的。
對觀測資料的初步分析表明，在撞出物質中塵粒較多，水冰較少，而且物質的顆粒很細，不像沙粒，更像滑石粉，這似乎對原有的理論提出了挑戰，說明彗核不像原先認為的是個“大冰坨”。彗核表層物質如此細小，說明它在漫長的太空旅程中沒有受到太大的外界擾動。撞出物質中，除了矽酸鹽等彗星中常見的化合物外，還出乎意外地探測到了諸如泥土、碳酸鹽之類的成分，而通常認為這類成分必須在存在液態水的條件下才能生成。撞出物質中甚至還有含鐵的成分和芳香族碳氫化合物。對這些觀測結果人們還沒有給出令人滿意的解釋。
因撞擊造成的噴發物以大約5千米/秒的速度向外擴散，產生的塵埃量約為平時的1?6倍。在壹天時間內塵埃的平均溫度從撞擊前的280開升高到了330開，說明撞擊賦予的能量並沒有全部為彗核所吸收，而是有很大壹部分通過輻射或擴散過程帶入了行星際空間。
撞擊後的測量表明，撞擊後彗星表面水分釋放率不到250千克/秒，與撞擊前相近，低於撞擊前數周內彗星若幹次自然噴發時的水分釋放率。氣體（如氫等）產生率同樣很低，以致探測儀器只能測出其上限。但是，撞擊後彗核周圍乙烷的含量明顯比撞擊前高，說明彗星表面與內層的物質組成確實有所不同。