“罗塞塔”新发现，地球之水并非源自彗星
“罗塞塔”新发现，地球之水并非源自彗星
“罗塞塔”探测器对67P彗星上的水进行了分析，发现其中的氘氕比大约是地球上水的3倍。这一最新证据暗示，地球上的水可能并非源自彗星，而是来自小行星。图片来源：ESA
（艾麦乐/编译）欧洲空间局（ESA）的“罗塞塔”（Rosetta）探测器从67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星周围采集到的新数据暗示，在太阳系仍然年轻的时候，给我们的地球带来绝大多数水分的，或许是小行星，而非彗星。
彗星是太阳系中最原始的一些构建原料，许多彗星自形成后不久便再也没有发生过变化。科学家认为，这些脏雪球可能给地球带来了生命的关键成分，比如有机物。
“罗塞塔”探测器正在分析67P彗星的成分，帮助科学家进一步了解这些含冰的流浪者在太阳系演化过程中所起的作用。今年8月，“罗塞塔”成为首个环绕彗星运转的航天器。11月，它所携带的“菲莱”（Philae）着陆器则成为首个在彗星表面软着陆的探测器。“罗塞塔”还是首个伴随彗星环绕太阳运转的探测任务。
现在，“罗塞塔”已经帮助科学家揭开了一个谜题，即地球如何变成了现在这样一个水世界。今年8月，就在“罗塞塔”进入环绕67P彗星的轨道之前，它利用一台名为ROSINA（罗塞塔轨道器离子及中性分析光谱仪）的设备，分析了彗星气态包层里气体的化学指纹。科学家重点研究了其中的水，以确定将水带到地球上形成海洋的，究竟是小行星还是彗星。
地球和彗星上的重水
有关地球诞生的模型暗示，大约46亿年前地球在刚刚形成的时候相当炽热，因此科学家认为，地球表面现有的水不太可能回溯到地球创生之时。然而，此前的研究已经暗示，地球在形成大约8亿年之后，经历过一段被称为后期重轰炸期（LateHeavyBombardment）的动荡岁月，当时发生的天体碰撞能够轻易将水带到地球上来。
为了发现地球上水的源头，科学家在太阳系的其他系统都在寻找类似的水。在地球上，每10000个水分子当中，就有3个并非普通的水分子，而是所谓的重水分子。
普通的水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。而在重水分子中，一个普通氢原子被氘原子取代。氘与氢类似，只不过它的原子核内多出一个中子。（普通的氢原子，核内只有一个质子，又被称为氕。）
为了确认彗星是不是地球上水的源头，1986年，欧洲空间局的“乔托”（Giotto）探测器近距离飞掠哈雷彗星（Halley'sComet），成为首个近距离观测彗星的航天器。它发现，哈雷彗星上重水与普通水的比例是地球上的两倍。
1986年，“乔托”探测器对哈雷彗星展开了首次近距离探测，发现哈雷彗星上重水与普通水的比例是地球上的两倍。图片来源：ESA
哈雷彗星来自于奥尔特云（OortCloud），这是由万亿颗冰质小天体构成的巨大球状云团，向外延伸到距离太阳5000到10000倍日地间距的地方。“罗塞塔”ROSINA质谱仪首席研究员、瑞士伯尔尼大学的卡特琳·阿尔特韦格（KathrinAltwegg）说，哈雷彗星和其他奥尔特云彗星的数据“排除了地球上水来源于奥尔特云彗星的可能性”。
不过，奥尔特云并不是太阳系中彗星的唯一源头。这些脏雪球还有另一处家园——盘状的柯伊伯带，距离太阳大约30－55倍日地间距。2011年，欧洲空间局的赫歇尔空间天文台（HerschelSpaceObservatory）发现，来自柯伊伯带的103P/哈特雷2号彗星（103P/Hartley2）的氘氕比“与地球上的水完美吻合”，阿尔特韦格在12月9日召开的一场新闻发布会上说，“哈特雷2号的测量结果，确实让人大吃了一惊”。
并非所有彗星全都一样
现在，“罗塞塔”带来了67P彗星的数据，这颗彗星同样来自柯伊伯带。然而，“罗塞塔”发现，这颗彗星的氘氕比甚至比奥尔特云彗星还要更高，达到地球上重水与普通水比例的3倍。
如果地球上的水确实来自于柯伊伯带天体，哪怕其中的绝大多数都跟103P彗星一样，只要有一小部分与67P彗星相似，地球上的氘氕比就会远远高于今天。
阿尔特韦格说，“柯伊伯带彗星把水带到地球上的可能性，大概可以排除了。”相反，地球上大部分水可能是由小行星带来的。
“罗塞塔”探测器对67P彗星上水中的氢同位素比例进行了测量。图片来源：ESA
“今天的小行星几乎没有水——这很明显，”阿尔特韦格补充说，“但情况可能并非总是如此。在38亿年前的后期重轰炸期，小行星可能比现在拥有多得多的水分。”
现在我们看到的小行星“已经在太阳附近呆了46亿年”，阿尔特韦格说，“由于太阳，由于热量，它们已经丢失了水分。但在一开始，它们拥有的水分可能比现在多得多。”她说，未来对小行星带中富含冰的天体进行分析，应该能够为地球上的水是否真的来自于那里提供线索。
103P彗星和67P彗星之间的差异表明，柯伊伯带彗星的多样性要远远超过以往科学家的观念。阿尔特韦格说，这可能意味着“它们可能并不是全部在太阳系的同一区域形成的”。氘氕比较低的柯伊伯带彗星，可能形成于更靠近太阳的地方，而太阳的热量或许有助于它们损失氘原子，而那些氘氕比较高的彗星可能起源于更远的地方。
未来，当67P彗星更靠近太阳的时候，这颗彗星会变得更温暖也更活跃，科学家希望“罗塞塔”能够从彗星射出的气体喷流中穿过。这将帮助科学家确定，这颗彗星表面附近的水的氘氕比是否与核心附近的水相同。
“罗塞塔”的这项新发现，发表在12月10日出版的《科学》（Science）杂志上。（编辑：Steed）
编译来源Space.comMostofEarth'sWaterCamefromAsteroids,NotComets