45 亿年前,太阳和地球刚刚从一次巨大的爆炸中诞生,太阳系也刚刚形成,非常炎热。所有这些热量很可能将地球表面的水都蒸发了。那么,我们这颗干涸的星球是如何变得被水覆盖的呢?目前最主流的解释是,水是由彗星和/或小行星带到地球上的。它们现在看起来可能又干又岩石,但年轻时的彗星和小行星会携带大量的水。
为了弄清楚我们的水来自哪里,科学家们会研究其分子构成。水可以由普通的氢原子组成,氢原子只有一个电子和一个质子。但有时,一个氢原子会带上一个额外的中子,这时它就被称为氘。氘的行为与氢相同,只是“更重”。它在地球上也极其罕见。
现在,在 3.25 亿英里(约 5.23 亿公里)之外,罗塞塔号探测器测量了彗星 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上氘与氢的比例——结果发现这颗彗星的水的构成与地球非常不同。
到目前为止,地球水源的三个主要候选者是:a) 来自围绕太阳系的奥尔特云的彗星;b) 来自柯伊伯带的彗星,它们绕太阳运行,位于海王星和冥王星之间;以及 c) 来自火星和木星之间小行星带的小行星。
30 年前,科学家们发现哈雷彗星(它起源于奥尔特云)的氘含量是地球水的两倍。罗塞塔任务科学家 Katherin Altwegg 在新闻发布会上说:“这相当令人惊讶,并且排除了奥尔特云彗星是我们陆地水源的来源。”
几年前,来自柯伊伯带的哈特利 2 号彗星的测量结果与地球的氢氘比完美匹配。因此,科学家们有证据表明,地球上的水可能来自柯伊伯带。
但现在,罗塞塔号任务传回了对另一颗柯伊伯带彗星的第二次测量结果,并得出了完全相反的结论。轨道器利用其质谱仪测量了氘含量,有效地称量了分子,以确定它们是否含有“重”或“轻”版本的氢。它发现彗星 67P 的重水含量几乎是地球上测量到的含量的三倍——比迄今为止测量的任何其他天体都高。
Altwegg 表示,这些结果很可能排除了柯伊伯带彗星作为地球水源的可能性。这是因为,即使很多柯伊伯带彗星都像哈特利 2 号一样,但 67P 彗星的氘含量如此之高,只需要几颗像它一样的彗星就会扰乱比例。
Altwegg 的团队通过排除法得出结论,现在最有可能的是小行星是地球水源的来源。Altwegg 也承认,彗星 67P 可能是柯伊伯带中一个独一无二的例子。“我们需要对柯伊伯带的彗星进行更多的探测任务,那将是极好的,”她说。
这些结果于今日在《科学》杂志上发表。