NASA对67P彗星的最新研究表明：地球海洋可能起源于宇宙

这张图片由欧空局的"罗塞塔"导航相机于2015年3月14日在距离67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星中心约53英里处拍摄。 图像分辨率为每像素24英尺，经过裁剪和处理，使彗星活动的细节更加清晰。 图片来源：ESA/Rosetta/NAVCAM

科学家发现，67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上的水与地球海洋中的水具有相同的分子特征。 这一发现对最近的研究提出了挑战，并重新点燃了木星眷属彗星（如67P）可能在向地球输送水方面发挥作用的理论。

无论是在地球形成的过程中，还是在地球持续存在的过程中，水对于地球上的生命来说都至关重要。 虽然有些水可能是在 46 亿年前产生我们星球的气体和尘埃云中形成的，但在地球的早期，大部分水会因太阳的高温而蒸发掉。 长期以来，地球如何拥有如此丰富的液态水一直是科学界争论的话题。

研究表明，地球上的部分水源来自火山活动，火山爆发释放出的水蒸气凝结成雨，灌入海洋。 不过，也有证据表明，地球上的水有很大一部分来自撞击地球的小行星（可能还有彗星）携带的冰和矿物质。 大约 40 亿年前，小行星和彗星与太阳系内行星频繁碰撞的时期可能是地球水供应的重要来源。

虽然小行星水与地球水的联系十分紧密，但彗星的作用却让科学家们感到困惑。 对木星系彗星（含有太阳系早期的原始物质，被认为是在土星轨道之外形成的）的几次测量表明，它们的水与地球的水之间存在着密切联系。 这种联系基于科学家用来追踪太阳系中水的起源的一个关键分子特征。

这个特征是指任何物体的水中氘（D）与普通氢（H）的比率，它为科学家提供了有关该物体在哪里形成的线索。 氘是氢的一种稀有的重同位素。 与地球上的水相比，彗星和小行星中的这种氢比例可以揭示其中是否存在联系。

由于含有氘的水更有可能在寒冷的环境中形成，因此在彗星等远离太阳的天体中，这种同位素的浓度要高于在小行星等靠近太阳的天体中。

在过去几十年里，对其他几颗木星眷属彗星水蒸气中氘的测量显示，氘的含量与地球上的水含量相似。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的行星科学家凯瑟琳-曼特（Kathleen Mandt）说："看起来这些彗星在向地球输送水方面发挥了重要作用。" 曼特领导的这项研究于11月13日发表在Science Advances上，对67P中氘的丰度进行了修正。

但在2014年，欧空局（European Space Agency）对67P的"罗塞塔"（Rosetta）任务对木星眷属彗星帮助地球蓄水的观点提出了质疑。 分析了罗塞塔彗星水测量数据的科学家们发现，罗塞塔彗星是所有彗星中氘含量最高的，氘原子的含量是地球海洋的三倍。

曼特说："这是一个巨大的惊喜，它让我们重新思考一切。"

团队决定使用一种先进的统计计算技术，将在16000多次"罗塞塔"测量中分离富氘水的繁琐过程自动化。 罗塞塔是在67P周围的气体和尘埃"彗星"中进行这些测量的。 曼特的团队包括"罗塞塔"号的科学家，他们是第一个对整个任务期间欧洲任务的所有水测量数据进行分析的团队。

彗星是由什么构成的？ 这是前往 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的"罗塞塔"任务希望回答的问题之一。 资料来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室影响和未来研究

研究人员希望了解是什么物理过程导致了彗星氢同位素比率的变化。 实验室研究和彗星观测表明，彗星尘埃可能会影响科学家在彗星蒸汽中检测到的氢比例读数，这可能会改变我们对彗星水的来源及其与地球水的比较的理解。

曼特说："所以我很好奇，我们是否能找到在67P上发生这种情况的证据。这只是那些非常罕见的案例之一，提出了一个假设，却发现它真的发生了。"

事实上，曼特的研究小组发现，67P彗星彗尾中的氘测量值与"罗塞塔"飞船周围的尘埃量之间存在着明显的联系，这表明在彗星彗尾的某些部分靠近飞船进行的测量可能并不能代表彗体的成分。

当彗星在靠近太阳的轨道上移动时，其表面会升温，导致气体从表面释放出来，其中包括带有水冰碎片的尘埃。 研究表明，含氘的水比普通水更容易粘附在尘粒上。 当这些尘粒上的冰被释放到彗星彗尾中时，这种效应会使彗星看起来拥有比实际更多的氘。当尘埃到达彗星彗尾的外部时，也就是距离彗体至少 75 英里的地方，尘埃已经干涸。 由于富含氘的水已经消失，航天器可以精确测量来自彗体的氘量。

论文作者说，这一发现不仅对理解彗星在输送地球水方面的作用有重大意义，而且对理解彗星观测结果也有重大意义，因为彗星观测结果提供了对早期太阳系形成的洞察力。这意味着我们有很大的机会重新审视过去的观测，并为未来的观测做好准备，这样我们就能更好地考虑尘埃的影响。

编译自/ScitechDaily