从尤利乌斯·凯撒上升的灵魂到黑死病的发生，人类从未停止过从 划过天空的彗星 中寻找意义。
然而，直到最近，天文学家们才揭开了这个奇怪的真相。与在天空中飞行的行星、小行星和其他岩石相比，彗星主要由冰和少量尘埃组成。这些各种各样的冰——冷冻的一氧化碳和甲烷分子，以及水和其他化合物——代表了太阳系早期的一个稀有记录，当时一个由化学物质和尘埃组成的平滑圆盘围绕着太阳旋转。行星们后来几乎扫除了形成它们的原始物质的所有痕迹，如今它们只存在于偶尔从 冥王星轨道之外 摆荡进来的数英里宽的雪球中。
“它们一生中的大部分时间都处于深度冷冻状态，”德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家 Anita Cochran 说。“当我们研究彗星时，我们基本上是在观察太阳系形成时的遗迹。”
现在，研究人员正试图将我们所知的一切关于彗星和早期太阳系的信息整合成一个连贯的起源故事。作为初步测试，一个团队对几颗彗星的观测数据进行了分析，并将其与他们对最终形成太阳系的所谓“原行星盘”中存在的化学物质的预测进行了比较。在对大约十几种现有彗星（它们的绕日轨道周期从不到十年到数千年不等）的广泛选择之下，研究人员发现了一个意想不到的趋势。
“所有这些彗星实际上都可能在相同的径向范围内形成，”维吉尼亚大学天文学家 Christian Eistrup 说，他作为其博士论文的一部分领导了这项研究。“在[太阳系]盘周围的一个环。”
要揭示这些天体的可能共同起源，需要将数十年的彗星观测与太阳系形成的新理论结合起来。在观测方面，Eistrup 梳理了研究文献，手动整理了一个目录，记录了哪些化学冰在哪些彗星中被发现。在理论方面，他和他的合作者采用了新兴的宇宙化学（太空化学）领域最前沿的成果。强大的近红外和红外望远镜，如 ALMA 和 斯皮策空间望远镜，已经帮助绘制了围绕其他恒星的行星盘发展过程中特定分子的分布图。地面实验室则试图模拟太空条件，填补了粒子如何结合成冰和尘埃，最终形成卵石和行星的舞蹈过程中的空白。
例如，其中一种理论认为，太阳系是由原子（而不是分子）种子生长而成的。Eistrup 解释说，最初的粒子可能来自星际之间飘散的原生冰分子，但他的彗星共同模式只有在假设它们从原子开始时才成立：这些原子是在年轻太阳的早期爆炸中被炸散的星际冰的碎片。
通过运行计算机模拟，Eistrup 测试了原行星盘中甲烷、二氧化碳和其他分子的假定分布如何导致在他的彗星群中看到的化学物质的量。他发现，一种条件范围最符合观测到的丰度：他的 14 颗彗星都可能在 21 到 28 开尔文（零下 422 到零下 409 华氏度）的温度范围内形成——这对应于太阳系冷却过程中从太阳向外移动的一段相对狭窄的空间带。从那里，未来的气态巨行星，如木星，会将其中大部分踢出太阳系，并使剩余的彗星获得今天那种长而弯曲的轨道。 这项研究结果 将发表在《天文学与天体物理学》杂志上。
其他研究人员对此很感兴趣，但对宣布彗星形成的问题已经解决持谨慎态度。Cochran 说，她没有参与这项研究，“我无法告诉你他（Eistrup）的结果是否正确，但他的方法——观察彗星并推断它们的形成地点——是正确的概念。”
她希望 Eistrup 能够扩大他的样本范围，涵盖更广泛的彗星，例如轨道更长或正在解体的彗星。特别是，她强调了一颗最近发现的“奇怪得要命”的彗星，这颗彗星可能会打破他的模型。Eistrup 则认为他的模型能够经受住新的异常值，但他也同意这项批评。“外面有数十亿颗彗星，”他说。“14 颗不算是一个很大的样本量。”
不知道 每颗彗星的确切成分 是另一个弱点。Eistrup 说，一颗彗星已知的化合物越多，模拟就能越精确地确定其形成位置。这有助于更好地理解像哈雷彗星和 67P 这样研究得很好的天体，后者曾接待了欧洲的罗塞塔号探测器，但对于不太出名的冰球来说，答案就更加模糊了。
为了真正巩固计算机模拟，彗星研究社区梦想着能够 采集样本并将其送回地球，就像日本隼鸟号任务对小行星尘埃所做的那样。然后，研究人员就可以将彗星的确切成分与其测量结果进行比对。但目前，研究人员不得不满足于模型构建者和天文学家之间逐渐进行的猜测和验证过程。“他们会逐渐建立起有效和无效的部分，”Cochran 说，“同时，我们这些观察者会发现挑战他们观点的彗星。”
