彗星冰核 彗星冰核是彗星固态、致密的核心部分，主要由水冰、二氧化碳冰、一氧化碳冰等挥发物（冰冻的气体）与岩石尘埃颗粒混合构成。它是彗星所有活动（如彗发、彗尾）的物质源头。 基本构成与“脏雪球”模型 ： 核心概念是，彗星冰核并非一个纯净的冰球，而是一个含有大量尘埃和岩石碎屑的冰冻混合物。弗雷德·惠普尔在1950年提出的“脏雪球”模型形象地描述了这一点：冰核就像一团被灰尘和砾石弄脏的雪球。 主要成分是 水冰 ，约占挥发物质量的80%以上。其次是 二氧化碳冰 、 一氧化碳冰 ，以及微量的甲烷、氨等其他冰冻气体。 非挥发性物质（“脏”的部分）统称为 尘埃 ，包括硅酸盐矿物、有机高分子化合物（含碳的复杂分子）等，它们均匀或成团地嵌在冰基质中。 物理结构 ： 冰核通常形状不规则，并非完美的球形。这源于其低引力无法克服物质内部强度，使其呈现自身材料的自然形态（如同一个大岩石或碎石堆）。 密度很低，典型值在0.4-0.8克/立方厘米之间，远低于水冰的密度（0.917克/立方厘米）。这表明冰核内部存在大量空隙，具有 多孔结构 。这种结构可能是原始积聚过程形成，或是后期升华侵蚀导致。 表面通常非常 黑暗 ，反照率很低（约0.02-0.06）。这是因为挥发性物质升华后，留下了一层富含有机分子和复杂碳化合物的暗黑色尘埃层（类似焦油或煤炭），覆盖在冰核表面。 活动机制与升华过程 ： 当彗星运行到距离太阳足够近时（通常进入火星轨道以内），太阳辐射加热冰核表面。 热量通过冰核多孔结构向内传导，导致表层以下一定深度的 挥发物冰直接升华为气体 （这一过程称为升华，即固体不经过液态直接变为气体）。 升华产生的高压气体携带着尘埃颗粒，从冰核表面薄弱处（如裂缝、孔洞）喷发出来，形成彗星活动的主要表现。 升华活动具有高度“区域性”，并非整个表面均匀喷发。气体和尘埃往往从某些特定的、日照较强的“喷流”或“喷射口”集中释放。 结构演化与分化 ： 每次近日点之旅，冰核都会因升华而失去一部分质量。长期（数百至数千个轨道周期）演化后，表面会形成一层由难熔尘埃和有机物组成的 惰性外壳 。这层外壳会抑制下层冰的升华，使活动减弱。 升华过程可能导致冰核内部出现分层或结构变化，例如挥发性更强的冰（如一氧化碳冰）比水冰在更远处就开始升华，可能导致成分在空间上的重新分布。 在极端情况下，强烈的热应力或内部气体压力积聚，可能导致冰核 分裂 ，形成多个碎片。分裂后的碎片各自发展，可能形成彗星族。 观测与探测验证 ： 地面望远镜难以直接分辨冰核细节，主要依靠其整体光度、光谱和活动特性进行间接研究。 关键的直接证据来自航天器飞掠探测。例如： 乔托号 探测哈雷彗星（1986年）：首次近距离拍摄到冰核（约16 x 8 x 8公里，形状像花生），确认了表面黑暗，并观测到活跃的喷流。 深空1号 探测博雷利彗星（2001年）：发现其冰核表面极其黑暗、干燥，活动性低，改变了人们对所有彗星都高度活跃的认知。 罗塞塔号 探测67P/楚留莫夫-格拉西缅科彗星（2014-2016年）：提供了前所未有的详细数据。确认了其“双瓣”的不规则形状（接触双星），详细测绘了表面地形、喷流活动、化学成分（探测到多种有机分子），并测量了密度极低（约0.53克/立方厘米），强力支持了其内部为“碎石堆”结构的观点。 总之，彗星冰核是一个由冰、尘埃和有机物组成的古老而原始的天体，其多孔、低密度、低反照率的特性，以及受热升华驱动的活动机制，共同决定了彗星的物理外观和演化命运。直接探测极大地深化了我们对这个太阳系“冰冻时间胶囊”的理解。