酷研究/科學家認為地球的水 可能並非來自彗星?

科學家認為地球的水可能並非來自彗星?

歐空局的太空船在環繞Churyumov-Gerasimenko彗星之後,研究者們認為他們可以基於登陸彗星的探測器幫助解決關於水是如何來到地球的這個問題——結論是,地球上的水很可能並非來自彗星。

根據煎蛋網報導,大約40億年前,隕石一再撞擊還處於萌芽狀態的地球,形成劇烈影響並且造成了一個稱為後期重轟炸期的時期。這件事發生在我們的星球的地殼已經開始冷卻之後,所以這些大塊的彗星和小行星登陸在我們的星球而不是燃燒和崩解成為舊地球的熔岩表面。在這個過程中它們可能為地球帶來了第一種有機分子——氧甚至還有足夠多,多到足以化形成海洋的水,這些都為日後地球出現生命打定了基礎。

由於普遍來說小行星和彗星都比經過幾十億年演變後的現今的地殼大得多,所以科學家們一直在尋找他們能更好的理解的方法去探尋地球上的生命是從什麼時候已經開始存在的。在迄今科學家們對八個彗星所做的分析中,水一直是一個核心的問題;透過分布於一些彗星從近及遠近的儀器的探測,我們可以查看這顆星球中冰的元素是否匹配我們在地球上可以檢測到的某些元素的濃度。但僅僅從幾個彗星中分析得出的資料,並不能讓所有的行星科學家們相信答案是如此簡單。

儘管羅塞塔探測器不是第一個在彗星上對冰元素做細致研究的,但是這項研究的發起者之一、 瑞士伯爾尼大學的天文學家,在羅塞塔探測中用質譜儀起到重要作用的凱薩琳仍然認為目前獲得的資料是為世人所知最令人吃驚的一次。『當我們10年前提出這一任務時,我認為我對任何可能產生的結果都不會感到吃驚,』她說。但之後,就在三年前,一次前往彗星哈特利2號的任務中出現了非常不同的結果——地球上的水是由彗星上沉積而來的。羅塞塔的研究結果並不支持這一結論。『不是一切都是像看起來的那麼簡單——在這裡,我們用科學來判定事實。』她說。

科學家們正在透過研究原子核中有相同數目的質子和電子,但不同數量中子的氫同位素分子來解決關於水是怎麼起源的爭論。儘管他們仍然是氫 — — 但一個被稱為氘的同位素中多出一個中子,這就意味著它比普通氫氣更重。在冰和水中發現了一種氫和氘。這種獨特的氘氫比例可以幫助科學家識別太陽系的水來自哪裡。他們在地球上是一個很小的比例系數,僅僅只有分子萬分之三的重量,阿爾特韋格這樣解釋到。但是,這僅僅是一個我們這個星球才有的特殊的比率系數。由於羅塞塔探測器是如此的接近彗星,所以科學家們能夠使用一種叫做質譜分析的技術來確定樣品中存在的化學物質的種類和數量。科學家們利用基於來自樣品的光波遠端觀察後認為對於那些距離較遠的彗星來說,這個比例同樣具有可行性。

在過去的30年中,天文學家一直在探究這種在彗星中的氫氘比,他們發現了在一個範圍內的一組比率,這意味著一些獨特的彗星是在非常不同的條件下形成的。研究人員分析完第一批次被發現的三顆彗星後發現上面的比例系數是那些降臨在地球上的彗星的兩倍,在奧蘭多市,佛羅里達大學的天文學和物理學教授,溫貝托坎普斯這樣解釋道。另兩個被發現的彗星與降臨在地球上的其他彗星具有一樣的比例。但在羅塞塔繞轉的Churyumov-Gerasimenko彗星上,這一比例甚至更高,與出現在地球上的彗星相比氘分子濃度高達三倍。

在Churyumov-Gerasimenko上的比例與其他類似的不可能將水運輸到地球的彗星相比是那麼的不同,的奧特維格說。『地球上的水更可能是由小行星而不是彗星帶來的,』奧特維格說。

但佛羅里達的坎普斯還不能得出任何結論。『羅塞塔的研究結果是有趣和重要的,但我不敢肯定這一資訊能使小行星成為水的來源地,”他說。少量的科學家們認為僅僅依靠從太陽系中獲取的這一部分的彗星的資料不足以作出任何明確的結論,特別是鑒於他們已經找到了雜誌匯中已經發生變化的資料,帕薩迪納說。同時,沒有人能真正知道到底什麼影響著氘與氫之間的比例。更重要的是,我們不知道我們認為的地球上的比例是否正確 — — 從地球的較低層獲取的水的資料,還沒有哪個科學家可以肯定獲取的過程是否改變了比例。『當你仔細觀察這些資料時,結論不是那麼的篤定,但它仍然是一個有趣的結果,』帕薩迪納說。

坎平斯和奧特維格同時認為他們需要更多的研究彗星和小行星來了解水是如何來到地球上的。奧特維格提到日本前往hayabusa-2的前瞻性任務(旨在從附近的小行星收集樣本並把它帶回地球)可能會提供更多的資料。『如果hayabusa-2的探測能夠帶來足夠多的樣本,那是最好的事情,』奧特維格說。這是因為這是因為地球上的測試比在太空中更為敏感,阿爾特韋格解釋道。

但坎普斯有更多的疑問。他在NASA的OSIRIS-Rex計劃中工作,這項計劃將在2016年實施,並且這個計劃有一個相似的目標,就是從附近的小行星回收樣品,幫助人們探究是否只有水是透過彗星載入地球,有機分子是不是也是透過這個途徑進入地球從而促使了地球生命的形成。『透過探究後了解生命是如何在地球形成的,我們可能會發現在其他地方是同樣存在著生命,』帕薩迪納說。