美國(guó)國(guó)家航空航天局領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將彗星水與地球海洋聯(lián)系起來 _美國(guó)

據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（Lonnie Shekhtman）：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，彗星塵埃會(huì)影響對(duì)航天器測(cè)量結(jié)果的解釋，從而重新證明67P等彗星是早期地球的潛在水源。
研究人員發(fā)現(xiàn)，67P/Churyumov-Gerasimenko彗星上的水與地球海洋中的水具有相似的分子特征。與最近的一些結(jié)果相矛盾的是，這一發(fā)現(xiàn)重新證明了67P等木星家族彗星可能有助于向地球輸送水。
水對(duì)于地球上生命的形成和繁榮至關(guān)重要，今天它仍然是地球生命的核心。雖然大約46億年前我們的星球物質(zhì)化的氣體和塵埃中可能存在一些水，但由于地球是在接近太陽的高溫下形成的，因此大部分水都會(huì)蒸發(fā) 。地球最終是如何富含液態(tài)水的，這一直是科學(xué)家們爭(zhēng)論的焦點(diǎn) 。
研究表明，地球上的一些水來自火山噴發(fā)的蒸汽；那股蒸汽凝結(jié)后，如雨般灑落在海洋上。但科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明，我們海洋的很大一部分來自撞擊地球的小行星，可能還有彗星上的冰和礦物質(zhì) 。40億年前，彗星和小行星與太陽系內(nèi)行星的碰撞浪潮使這成為可能。

這張照片由歐洲航天局的羅塞塔導(dǎo)航相機(jī)拍攝，拍攝于2015年3月14日，距離67P/Churyumov-Gerasimenko彗星中心約53英里處。圖像分辨率為每像素24英尺，經(jīng)過裁剪和處理，可以顯示彗星活動(dòng)的細(xì)節(jié) 。圖像：歐洲航天局/羅塞塔/導(dǎo)航攝像頭
雖然將小行星水與地球水聯(lián)系起來的理由很充分，但彗星的作用讓科學(xué)家們感到困惑。對(duì)木星家族彗星的幾次測(cè)量表明，它們的水和地球之間存在很強(qiáng)的聯(lián)系。木星家族彗星含有早期太陽系的原始物質(zhì)，被認(rèn)為是在土星軌道之外形成的。這種聯(lián)系是基于科學(xué)家用來追蹤整個(gè)太陽系中水的起源的關(guān)鍵分子特征。
這個(gè)特征是任何物體水中氘（D）與正氫（H）的比例，它為科學(xué)家提供了關(guān)于該物體形成位置的線索。氘是一種罕見的、較重的氫類型或同位素。與地球上的水相比，彗星和小行星中的氫比可以揭示是否存在聯(lián)系。
因?yàn)楹乃锌赡茉诤涞沫h(huán)境中形成，所以彗星等遠(yuǎn)離太陽的物體上的同位素濃度高于小行星等靠近太陽的物體。
在過去的幾十年里，對(duì)其他幾顆木星家族彗星水蒸氣中氘的測(cè)量顯示，其水平與地球上的水相似。
美國(guó)國(guó)家航空航天局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心的行星科學(xué)家Kathleen Mandt說：“看起來這些彗星在向地球輸送水方面發(fā)揮了重要作用。” 。Mandt領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，該研究于11月13日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，修正了67P中氘的豐度。
但在2014年，歐洲航天局（ESA）的羅塞塔67P任務(wù)挑戰(zhàn)了木星家族彗星幫助填滿地球水庫的想法。分析羅塞塔號(hào)水測(cè)量結(jié)果的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在所有彗星中，氘的濃度最高，大約是地球海洋中氘濃度的三倍，地球海洋中每6420個(gè)氫原子約有1個(gè)氘原子。
“這是一個(gè)巨大的驚喜，它讓我們重新思考一切，”Mandt說。
Mandt的團(tuán)隊(duì)決定使用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算技術(shù)，在16000多次羅塞塔測(cè)量中自動(dòng)化分離富氘水的艱苦過程。羅塞塔在67P周圍的氣體和塵埃的“昏迷”狀態(tài)下進(jìn)行了這些測(cè)量。Mandt的團(tuán)隊(duì)，其中包括羅塞塔號(hào)的科學(xué)家，是第一個(gè)分析整個(gè)任務(wù)期間歐洲任務(wù)的所有水測(cè)量數(shù)據(jù)的團(tuán)隊(duì) 。
研究人員想了解是什么物理過程導(dǎo)致了彗星上測(cè)量的氫同位素比值的變化。實(shí)驗(yàn)室研究和彗星觀測(cè)表明，彗星塵埃可能會(huì)影響科學(xué)家在彗星蒸氣中檢測(cè)到的氫比讀數(shù)，這可能會(huì)改變我們對(duì)彗星水的來源以及它與地球水的比較的理解。
Mandt說：“所以我只是好奇我們是否能找到67P發(fā)生這種情況的證據(jù) 。” 。“這只是你提出假設(shè)并實(shí)際發(fā)現(xiàn)它發(fā)生的極少數(shù)情況之一。”
事實(shí)上，Mandt的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)67P彗發(fā)中的氘測(cè)量值與羅塞塔號(hào)航天器周圍的塵埃量之間存在明顯的聯(lián)系，這表明在彗發(fā)的某些部分在航天器附近進(jìn)行的測(cè)量可能無法代表彗星身體的成分。
當(dāng)彗星在軌道上靠近太陽時(shí)，它的表面會(huì)變暖，導(dǎo)致氣體從表面釋放出來，包括上面有水冰的塵埃。研究表明，含有氘的水比普通水更容易粘附在塵埃顆粒上。當(dāng)這些塵埃顆粒上的冰釋放到昏迷狀態(tài)時(shí)，這種效應(yīng)可能會(huì)使彗星看起來比實(shí)際含有更多的氘。
Mandt和她的團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，當(dāng)塵埃到達(dá)距離彗星體至少75英里的昏迷外部時(shí)，它已經(jīng)干涸。隨著富氘水的消失，航天器可以準(zhǔn)確地測(cè)量來自彗星體的氘量。
這篇論文的作者說，這一發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)理解彗星在輸送地球水方面的作用具有重大意義，而且對(duì)理解彗星觀測(cè)也有重大意義，彗星觀測(cè)為早期太陽系的形成提供了見解。
Mandt說：“這意味著有一個(gè)很好的機(jī)會(huì)重新審視我們過去的觀測(cè)結(jié)果，并為未來的觀測(cè)做準(zhǔn)備，這樣我們就可以更好地解釋塵埃效應(yīng) 。” 。
作者：朗尼·謝克曼美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特。