羅塞塔初步考察或排除地球水體彗星起源

新浪科技訊 北京時間12月12日消息，據歐空局網站報導，歐空局羅塞塔探測器的初步考察結果已經發表。探測數據顯示，彗星67P/楚留莫夫-格拉希門克上噴射的水氣成分與地球上水的成分存在顯著差異。這一結果加劇了關於地球上水起源問題的爭論。

這一探測結果是根據今年8月6日羅塞塔飛船進入67P彗星軌道之后收集的考察數據得到的。這也是羅塞塔項目中最為人期待的探測結果之一，因為這直接有關地球上水的起源之謎。

有關地球上水體起源的一項主流理論認為，在大約46億年前地球形成時，由於溫度過高，其原始的水分會完全揮發。然而今天的地球表面有將近2/3的區域被水體覆蓋，那麼這些水從何而來？

因此，很顯然這些水應該都是在地球逐漸冷卻下來之后才來到地球上的，其中最有可能的來源便是彗星和小行星。不過對於具體這些不同來源中各自所占的貢獻比例則存在較大的爭議。

確定水的來源，一項極重要的指標便是它的同位素成分——在這種情況下就是指D/H比，也就是氘(一種原子核中含有一個中子的氫的同位素)與常規氫原子的比值。這一比值是了解太陽系早期演化的重要線索，理論模擬顯示，在太陽系形成最初的數百萬年內，隨時間推移，以及隨距離太陽的遠近，這一比值應當會出現規律性變化。科學家們希望通過對氫同位素比值的測量，並將其與地球上海洋水體的這一比值進行對比，從而來確定哪些類型的天體對地球上水體的起源機制中起到了作用。

而在對早期太陽系的考察中，彗星尤其具有重要意義：它們含有早期太陽系原行星盤的物質，行星便形成於這一吸積盤結構之中。由於這一原因，彗星的成分應當可以反映其形成區域的原始化學成分。

不過由於早期太陽系內劇烈的運動，這也並非是一個直截了當的過程。那些來自遙遠的奧爾特雲區域的長周期彗星，其起源地可能是在今天的海王星-天王星區域，在這裏，來自太陽的熱量已經足夠少，溫度足夠低，從而允許水冰的存在。

后來由於太陽系內那幾顆氣態巨行星的引力攝動影響，這些小天體被散落到了遙遠的太陽系邊緣地帶。

與之相反，木星族彗星，就比如此次羅塞塔飛船所考察的那顆，一般被認為形成於距離遠得多的區域位置上，大致位於海王星軌道外側的柯伊伯帶區域。這些小天體在這裏會時不時地受到引力擾動，進而離開原來所處的位置並落向內太陽系，在此過程中它們的軌道被木星強大的引力場所控制。

事實上，羅塞塔探測器所考察的67P彗星目前正運行在地球與火星軌道之間的區域，這屬於其軌道最靠近內側的一段，它的軌道最遠處位於木星軌道外側，整個運行周期約6.5年。

此前對其他幾顆彗星成分的氘/氫(D/H)比值顯示出較寬的數值範圍。目前已經得到測定結果的11顆彗星中，只有唯一一顆木星族彗星哈特利-2號彗星(103P/Hartley 2)被發現這一成分比例與地球上水體的同位素特徵相符。這是2011年歐空局赫歇爾望遠鏡獲得的測量結果。

而相比之下，主要來自小行星帶的隕石中的水份氫同位素測定結果也與地球上水的成分相一致。因此，盡管相比彗星，小行星的含水量要低得多，但如果有大量的小行星撞擊地球，仍然有可能為地球帶來大量的水體。

正是在這樣的背景之下，此次羅塞塔探測器獲得的測量結果就顯得非常重要。有趣的是，此次羅塞塔飛船上搭載的“羅塞塔軌道器離子與中性粒子分析光譜儀”(ROSINA)對67P彗星氫同位素比值的分析結果顯示其D/H比值超出地球水體以及與它同屬木星族的哈特利-2號彗星達3倍之多。實際上，這一測量值已經超過了任何已知的奧爾特雲天體。

ROSINA設備首席科學家，也是本周在《科學》雜誌上報導有關探測結果的論文第一作者凱斯林·奧特維格(Kathrin Altwegg)表示：“這項出人意料的發現可能暗示木星族彗星的來源是多樣化的——或許表明它們是在新生的太陽系各處形成的，其分佈範圍之廣超出了我們原先的設想。”

他：“我們的這項發現也排除了認為木星族彗星上的水冰成分完全與地球上的水體成分相同的觀點，而支持了認為小行星是地球上海洋水體主要來源的理論。”

奧特維格指出：“我們知道羅塞塔探測器對一顆彗星的考察結果將會帶來有關整個太陽系整體圖景的意外結果，而這一分析結果也必將加劇有關地球水體起源問題本已十分激烈的爭論。隨羅塞塔飛船繼續伴隨彗星沿軌道逐漸接近太陽一直工作到明年，我們還將繼續對其密切關注，觀察其如何發生變化，這將有助於我們加深對神秘的彗星世界，以及這些小天體在太陽系演化過程中所起作用的認識。”(晨風)