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美國國家航空航天局領導的團隊將彗星水與地球海洋聯系起來

美國

據美國國家航空航天局（Lonnie Shekhtman）：科學家們發現，彗星塵埃會影響對航天器測量結果的解釋，從而重新證明67P等彗星是早期地球的潛在水源 。
研究人員發現，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 。與最近的一些結果相矛盾的是 ， 這一發現重新證明了67P等木星家族彗星可能有助于向地球輸送水 。
水對于地球上生命的形成和繁榮至關重要 ， 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，因此大部分水都會蒸發 。地球最終是如何富含液態水的，這一直是科學家們爭論的焦點 。
研究表明，地球上的一些水來自火山噴發的蒸汽；那股蒸汽凝結后，如雨般灑落在海洋上 。但科學家們已經發現證據表明，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 。40億年前，彗星和小行星與太陽系內行星的碰撞浪潮使這成為可能 。

美國國家航空航天局領導的團隊將彗星水與地球海洋聯系起來


這張照片由歐洲航天局的羅塞塔導航相機拍攝，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 ， 經過裁剪和處理，可以顯示彗星活動的細節 。圖像：歐洲航天局/羅塞塔/導航攝像頭
雖然將小行星水與地球水聯系起來的理由很充分，但彗星的作用讓科學家們感到困惑 。對木星家族彗星的幾次測量表明，它們的水和地球之間存在很強的聯系 。木星家族彗星含有早期太陽系的原始物質，被認為是在土星軌道之外形成的 。這種聯系是基于科學家用來追蹤整個太陽系中水的起源的關鍵分子特征 。
這個特征是任何物體水中氘（D）與正氫（H）的比例 ， 它為科學家提供了關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系 。
因為含氘的水更有可能在寒冷的環境中形成，所以彗星等遠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 ， 對其他幾顆木星家族彗星水蒸氣中氘的測量顯示，其水平與地球上的水相似 。
美國國家航空航天局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心的行星科學家Kathleen Mandt說：“看起來這些彗星在向地球輸送水方面發揮了重要作用 ?！?。Mandt領導了這項研究，該研究于11月13日發表在《科學進展》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任務挑戰了木星家族彗星幫助填滿地球水庫的想法 。分析羅塞塔號水測量結果的科學家發現，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個氫原子約有1個氘原子 。
“這是一個巨大的驚喜 ， 它讓我們重新思考一切，”Mandt說 。
Mandt的團隊決定使用先進的統計計算技術，在16000多次羅塞塔測量中自動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”狀態下進行了這些測量 。Mandt的團隊，其中包括羅塞塔號的科學家，是第一個分析整個任務期間歐洲任務的所有水測量數據的團隊 。
研究人員想了解是什么物理過程導致了彗星上測量的氫同位素比值的變化 。實驗室研究和彗星觀測表明 ， 彗星塵?？赡軙绊懣茖W家在彗星蒸氣中檢測到的氫比讀數，這可能會改變我們對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發生這種情況的證據 ?！??！斑@只是你提出假設并實際發現它發生的極少數情況之一 ?！?br>事實上，Mandt的團隊發現67P彗發中的氘測量值與羅塞塔號航天器周圍的塵埃量之間存在明顯的聯系，這表明在彗發的某些部分在航天器附近進行的測量可能無法代表彗星身體的成分 。
當彗星在軌道上靠近太陽時，它的表面會變暖，導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 。當這些塵埃顆粒上的冰釋放到昏迷狀態時，這種效應可能會使彗星看起來比實際含有更多的氘 。
Mandt和她的團隊報告說，當塵埃到達距離彗星體至少75英里的昏迷外部時，它已經干涸 。隨著富氘水的消失 ， 航天器可以準確地測量來自彗星體的氘量 。
這篇論文的作者說，這一發現不僅對理解彗星在輸送地球水方面的作用具有重大意義，而且對理解彗星觀測也有重大意義，彗星觀測為早期太陽系的形成提供了見解 。
Mandt說：“這意味著有一個很好的機會重新審視我們過去的觀測結果，并為未來的觀測做準備 ， 這樣我們就可以更好地解釋塵埃效應 。” 。
作者：朗尼·謝克曼美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特 。