研究团队将彗星水与地球海洋联系起来

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研究人员发现 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上的水分子特征与地球海洋中的水相似。这一发现与最近的一些结果相矛盾，重新证明了 67P 等木星族彗星可能帮助将水输送到地球。
水是地球上生命形成和繁衍的必需品，如今它仍然是地球生命的核心。虽然大约 46 亿年前，我们的星球由气体和尘埃形成，其中可能存在一些水，但由于地球形成时靠近太阳的强烈热量，大部分水可能已经蒸发。地球最终如何富含液态水一直是科学家们争论的焦点。
研究表明，地球上的部分水来自火山喷出的蒸汽，这些蒸汽凝结成雨，降落到海洋上。但科学家发现，我们海洋的很大一部分来自撞击地球的小行星（可能是彗星）上的冰和矿物质。40亿年前彗星和小行星与太阳系内行星的碰撞浪潮可能使这种情况成为可能。
虽然小行星上的水与地球水之间存在联系，但彗星的作用却让科学家感到困惑。对木星族彗星的几次测量表明，它们的水与地球水之间存在着密切的联系。木星族彗星含有来自早期太阳系的原始物质，被认为是在土星轨道之外形成的。这种联系是基于科学家用来追踪整个太阳系水源的关键分子特征。
这一特征是任何物体的水中氘(D) 与常规氢 (H)的比率，它为科学家提供了有关该物体形成地点的线索。氘是一种罕见的较重氢（或同位素）。与地球上的水相比，彗星和小行星中的氢比率可以揭示是否存在联系。
由于含氘的水更容易在寒冷环境中形成，因此在远离太阳的物体（如彗星）中，氘同位素的浓度要高于在靠近太阳的物体（如小行星）中。
过去几十年来对其他几颗木星族彗星水蒸气中氘的测量表明，其含量与地球的水相似。
美国宇航局戈达德太空飞行中心行星科学家凯瑟琳·曼特 (Kathleen Mandt) 表示：“这些彗星在向地球输送水方面确实发挥了重要作用。”曼特领导的这项研究于 11 月 13 日发表在《科学进展》杂志上，该研究修正了 67P 中的氘丰度。
但 2014 年，欧洲航天局 (ESA) 的罗塞塔号彗星任务对 67P 提出了质疑，认为木星族彗星帮助填充了地球的水库。分析罗塞塔号水测量数据的科学家发现，该彗星的氘浓度是所有彗星中最高的，大约是地球海洋中氘含量的三倍，地球海洋中每 6,420 个氢原子中约有 1 个氘原子。
曼特说：“这是一个巨大的惊喜，它让我们重新思考一切。”
Mandt 的团队决定使用先进的统计计算技术，自动完成从 16,000 多个 Rosetta 测量结果中分离富含氘的水这一繁琐的过程。Rosetta 在 67P 周围的气体和尘埃“彗发”中进行这些测量。Mandt 的团队包括 Rosetta 科学家，是第一个分析整个任务期间欧洲任务所有水测量结果的团队。
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研究人员希望了解哪些物理过程导致了彗星测量的氢同位素比值的变化。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同位素比值读数，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。
“所以我很好奇我们是否能找到 67P 上发生这种情况的证据，”曼特说。“这只是那些非常罕见的情况之一，你提出一个假设，然后发现它确实发生了。”
事实上，Mandt 团队发现 67P 彗发中的氘测量值与罗塞塔号航天器周围的尘埃量之间存在明显的联系，这表明在彗发某些部分靠近航天器进行的测量可能无法代表彗星主体的成分。
当彗星在其轨道上靠近太阳时，其表面会变暖，导致气体从表面释放，包括带有少量水冰的尘埃。研究表明，含氘的水比普通水更容易粘附在尘埃颗粒上。当这些尘埃颗粒上的冰被释放到彗发中时，这种效应可能会使彗星看起来含有比实际更多的氘。
曼特和她的团队报告称，当尘埃到达彗发的外部，即距离彗星体至少 75 英里的地方时，尘埃就会干涸。富含氘的水消失后，航天器可以准确测量彗星体中氘的含量。
论文作者表示，这一发现不仅对于理解彗星在输送地球水方面的作用具有重大意义，而且对于理解彗星观测以深入了解早期太阳系的形成也具有重大意义。
曼特说：“这意味着我们有一个很好的机会重新审视过去的观察结果，并为未来的观察做好准备，以便我们能够更好地解释尘埃的影响。”