一颗小行星的水可能为地球生命起源提供线索

糸川(Itokawa)小行星出奇地湿润。

九年前,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)取得了历史性的成就,其隼鸟号(Hayabusa)探测器成功将小行星糸川的样本带回地球。这是我们首次登陆小行星,从其表面采集样本,并以完好无损的状态带回进行研究。

如今,根据 最近发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的研究结果,这些样本再次创造了历史:它们含有水。

亚利桑那州立大学的宇宙化学家 Maitrayee Bose 说:“没有人真正指望能在糸川的样本颗粒中发现哪怕是微量的水。” 众所周知,糸川(或者说,它所属的母体)曾被加热到高达 1500 华氏度(约 815 摄氏度),甚至在被太空中散落的其他岩石撞击时可能更高。在如此极端条件下,人们对任何水的保存都没有抱太大希望。Bose 说:“在我们开始这项工作之前,我们进行的初步估算表明,糸川的颗粒确实有可能保留了小行星形成时期的原始水量,并且比例恰当。这是第一次有人测量到这颗小行星中的水。”

糸川是一颗直径约 1800 英尺(约 550 米),宽约 1000 英尺(约 300 米)的岩石,每 18 个月绕太阳公转一周,距离太阳的距离约为地球的 1.3 倍。它是太阳系中最常见的小行星类型之一,是那个大约有 12 英里(约 19 公里)宽的更大行星体在经历一系列灾难性撞击后破碎成几块大碎片,其中两块在大约 800 万年前合并成现在形状的残骸。因此,在经历了太空真空中的所有严酷经历后,发现糸川中含有水痕迹具有非常诱人的启示意义。

Bose 的研究专门旨在研究太阳系中小天体的内部化学成分,以了解它们如何获取和维持生命的基本构成要素。他特别感兴趣的是了解小行星和其他小岩石是否能够向那些本应贫瘠的星球输送水和有机物。Bose 说:“我们发现自己身处这颗‘暗淡蓝点’上,一个充满水、富含有机物且能够支持生命的星球。我们不知道有其他这样的星球。我的目标是找出原因。”

Bose 撰写的一项提案成功说服了 JAXA,提供了 1500 颗糸川样本颗粒中的五颗(每颗的厚度大约是头发丝的一半)用于研究。研究团队发现,这五颗颗粒中有两颗含有矿物辉石。在地球上,辉石在其晶体结构中含有水,因此 Bose 怀疑小行星的辉石也应含有微量的水。

为了找到水,Bose 求助于他大学的 NanoSIMS(纳米二次离子质谱仪)仪器:一种离子质谱仪,具有罕见的、能够以非凡的灵敏度测量极小矿物颗粒的能力。结果发现这些辉石竟然富含水分,约占 0.1%。这听起来很少,Bose 强调与我们地球上习惯的相比,糸川是“干透了”的。但它仍然比预期湿润得多,而且要知道,这对于肉眼甚至看不见的矿物来说,已经是一个相当可观的水量了。这些发现足以让研究人员推测,像糸川这样干燥的小行星可能比之前认为的含有更多的水。

研究团队的发现还表明,如果化学成分理想,这些小行星的撞击可能负责了构成地球海洋水量的一半。这一点至关重要,因为许多理论认为,地球上的大部分水是在太阳系早期更加混乱的时期,通过反复的小行星轰击来到地球的。

Bose 说:“地球和其他行星(如火星)上的水源问题是行星科学界激烈争论的议题。最流行的设想是,地球上的水是在行星形成的不同时期,由来自外太阳系富含水的行星输送过来的。内太阳系的小型小行星体可能是地球和其他行星的水源。你可以将这些小天体……视为行星的基本构成要素,它们为行星带来了水和其他物质,比如有机物。”

这项最新研究的成功为 Bose 和他的实验室进行了后续更重要的发现铺平了道路。对另一种名为橄榄石的矿物的分析表明,还有其他方法可以发现像糸川这样的小行星中蕴藏的更多隐藏的水。他和他的团队还有兴趣研究将从本努小行星(Bennu,通过 NASA 的 OSIRIS-REx 任务,该任务计划于 2023 年返回)和龙宫小行星(Ryugu,通过 JAXA 的 Hayabusa-2 任务,该任务计划于 2020 年返回)获得的样本。这些最新的发现很可能只是涉及小行星和水的一系列新研究的序曲。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .