什么是彗星？
彗星是由冰、尘埃和岩石构成，绕太阳运行的小天体。远离太阳时，通常只能看到黑暗而冻结的彗核，因此它可能看起来像小行星。接近太阳并逐渐升温后，彗核中的冰开始升华，不经过液态便直接变为气体。逸出的气体会带起尘埃，在彗核周围形成弥散的彗发；阳光和太阳风随后把这些物质向外推，形成彗尾。
因此，彗尾并不是彗星永久存在的组成部分。同一颗彗星远离太阳后，活动会减弱，最后可能再次只剩彗核可见。“彗星”并非仅指67P或哈雷彗星等某一个天体，而是指所有含冰彗核能够在太阳加热下发生活动的天体类别。
- 彗核 冰、尘埃、岩石与有机物混合而成的固体中心
- 彗发 升华气体和尘埃在彗核周围形成的临时大气
- 两条彗尾 弯曲的尘埃尾与指向太阳反方向的离子尾
- 200年 区分短周期与长周期彗星时常用的公转周期界线
彗核、彗发和彗尾有什么不同？
彗核是包含彗星大部分质量的固体部分，通常只有数千米大小，但也有更小或大得多的个体。它的表面往往不像明亮的冰块。多次经过太阳的彗星会损失冰，留下的黑暗尘埃与有机物覆盖表面。冰可能藏在其下，也可能在新近坍塌的峭壁与裂缝中暴露出来。
彗发是由彗核释放的分子与尘埃组成的巨大云团。靠近太阳时，它可以扩展到彗核的数千倍以上，因此望远镜中明亮而模糊的彗星头部大多是彗发，并非彗核。紫外线和太阳风会使彗发中的分子电离，尘埃则反射阳光。分析彗发与彗尾在不同波长下的光，就能追踪哪些物质正在离开彗核。
为什么彗尾不一定拖在运动方向后方？
尘埃尾源于阳光对微小尘粒施加的辐射压力。尘粒的大小与速度各不相同，因此它们会沿彗星轨道铺展成宽阔、平缓弯曲的尾巴。尘埃尾常呈白色或淡黄色，颗粒也可能长时间留在彗星经过的轨道附近。
离子尾由带电气体在太阳风与太阳磁场作用下被吹离而形成。它通常更直、颜色偏蓝，并大致指向太阳的正反方向。当彗星绕过太阳向外飞行时，彗尾甚至可能看起来伸向运动前方。这是因为彗尾方向由彗星与太阳的相对方位决定，而不只是位于运动轨迹之后。
彗尾并不是速度留下的痕迹，而是彗星与太阳相互作用的记录。即使彗星改变方向，两条彗尾仍会大致向背离太阳的方向伸展。
短周期与长周期彗星来自哪里？
公转周期短于200年的彗星通常被归为短周期彗星。许多短周期彗星被认为原本是海王星外柯伊伯带或散射盘中的冰质天体，后来受到巨行星引力扰动而进入太阳系内侧。木星会显著改变靠近它的彗星轨道，因此像67P这样周期较短且受木星强烈影响的天体被称为木星族彗星。
长周期彗星的轨道可持续数百年至数百万年，并从各个方向进入内太阳系。为解释这种分布，天文学家推测太阳系最外部存在一个近似球形的冰质天体储库，即奥尔特云。路过恒星与银河系的引力若稍微改变其中天体的轨道，一部分便可能被送向太阳。我们尚未在如此遥远的距离直接拍摄并编目奥尔特云天体，因此其结构与范围是依据彗星轨道和形成模型推断的。
彗星真的是“脏雪球”吗？
| 区域 | 主要成分与状态 | 观测时需要注意 |
|---|---|---|
| 彗核表面 | 黑暗尘埃、矿物与有机物形成的外壳 | 表面黑暗并不意味着内部没有冰。 |
| 彗核内部 | 水、二氧化碳、一氧化碳等物质的冰，以及尘埃和空隙 | 比例与层状结构因彗星而异，也并非全部来自直接钻探测量。 |
| 彗发 | 彗核释放的气体、尘埃与有机分子 | 组成可能随日距、自转与季节变化。 |
| 彗尾 | 不同大小的尘粒与电离气体 | 彗尾长度不能直接代表彗核大小或总质量。 |
弗雷德·惠普尔提出的“脏雪球”模型准确抓住了核心机制：混合冰与尘埃的彗核在太阳加热下产生活动。然而，航天器观测显示，彗星远比均匀坚硬的冰球复杂。彗核可能极为黑暗且多孔，由结合松散的冰尘团块与层状结构组成，并带有破裂峭壁和喷口。
罗塞塔如何改变了我们对彗星的理解？
ESA的罗塞塔探测器在2014年至2016年间伴随67P/丘留莫夫－格拉西缅科彗星运行，观测它靠近太阳后又逐渐远离的过程。着陆器菲莱抵达了彗核表面。67P的彗核由两个相连的叶状体组成，平均密度远低于水，说明其内部是含有大量空隙的多孔结构。
罗塞塔发现，虽然大部分表面看起来黑暗干燥，下方却存在水冰；随着受光位置与自转变化，冰会升华并重新凝结，形成循环。探测器还检测到水、一氧化碳、二氧化碳和多种有机分子。这些结果表明，彗星并非简单的水冰块，而是由热量、气流、尘埃迁移与峭壁坍塌共同塑造、持续变化的天体。
彗星每次绕太阳运行时会如何改变？
彗星每次接近太阳都会损失挥发性冰与尘埃，因此表面、自转和轨道都可能逐渐改变。单个喷口射出的喷流像微型火箭一样对彗核施力，热应力与快速自转也可能导致裂缝或解体。与太阳擦肩而过的彗星甚至可能完全破碎或蒸发。
地球穿过彗星留下的尘埃带时，颗粒进入大气发光，形成流星雨。相反，失去大部分冰并停止活动的彗核可能看起来像一颗暗小行星。只用某一种材料来彻底划分小行星与彗星，边界并没有想象中清晰；实际分类会综合考虑轨道、活动、光谱与气体探测结果。
彗星是否为早期地球带来了水和生命？
彗星保存了约46亿年前太阳与行星形成时遗留的物质，使研究人员能够探索早期太阳系的温度与化学组成。NASA的“星尘”号任务把怀尔德2号彗星的尘埃带回地球，样品中发现了来自太空的甘氨酸和在高温下形成的矿物。这说明彗星物质并非一直孤立在寒冷的外太阳系，而是记录了形成早期的大尺度物质混合。
不过，不能把彗星简单视为保持原貌的“时间胶囊”。多次经过太阳的彗星经历了加热与侵蚀，不同彗星中水和有机物的比例也并不相同。67P水中的氢同位素比与地球海水不同。彗星和小行星可能曾向早期地球输送水与有机物，但这并不表示地球海洋的大部分水来自某一类彗星，也不意味着发现有机分子就等同于发现生命。
彗星研究还有哪些问题尚待回答？
迄今接受近距离探测的彗星大多是已经多次经过太阳的短周期彗星。因此，我们仍缺少充分比较来判断首次从奥尔特云进入的长周期彗星有何不同，也尚未弄清彗核深处的冰与空隙如何排列，以及哪些物质会启动或终止喷发活动。ESA的“彗星拦截者”任务正准备从多个方向观测一颗几乎未曾进入内太阳系的彗星，或一个星际天体，以研究这些差异。
彗星既保存着太阳系形成的记录，也是今天仍在变化的天体。区分彗核、彗发和两条彗尾，并把每次观测发生的时刻与日距一并考虑，才能同时读懂彗星承载的古老信息与当前变化。