
45億年前,太陽和地球剛誕生於一場巨大的爆炸之中,當時的太陽系溫度極高。如此高溫很可能蒸發掉了地球表面的所有水分。那麼,我們這顆曾經乾涸的星球是如何被水覆蓋的呢?目前最主流的解釋是,水是由彗星和/或小行星攜帶而來。它們現在看起來或許乾燥多岩,但彗星和小行星在年輕的時候都攜帶了大量的水。
為了探究水的來源,科學家研究了水的分子組成。水可以由普通的氫原子構成,每個氫原子只有一個電子和一個質子。但有時,氫原子會獲得一個額外的中子,這種原子就被稱為氘。氘的性質與氫相同,但僅「更重」。它在地球上也極為稀少。
現在,在距離地球 3.25 億英里之外的羅塞塔任務測量了 67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星上氘與氫的比例——結果表明,這顆彗星的水成分與地球的水成分非常不同。
迄今為止,地球水源的三大候選者是:a) 來自環繞太陽系的奧爾特雲的彗星;b) 來自海王星和冥王星之間繞太陽運行的柯伊伯帶的彗星;以及 c) 來自火星和木星之間小行星帶的小行星。
三十年前,科學家發現哈雷彗星(起源於奧特雲)的氘含量是地球水的兩倍。 「這相當令人驚訝,也排除了奧爾特雲彗星是地球水來源的可能性,」羅塞塔號探測器科學家凱瑟琳·阿爾特韋格在新聞發布會上說道。
幾年前,來自柯伊伯帶的哈特利2號彗星的測量結果與地球上氫氘的比例完全吻合。因此,科學家們獲得了一些證據,表明地球上的水可能來自柯伊伯帶。
但現在,羅塞塔號探測器傳回了柯伊伯帶彗星的第二次測量結果,並得出了截然相反的結論。軌道飛行器利用質譜儀測量了彗星上的氘含量,實際上是對分子進行稱重,以確定其中是否含有「重」氫或「輕」氫。結果發現,67P彗星上的重水含量幾乎是地球上的三倍——比迄今為止測量過的任何其他天體都要高。
阿爾特韋格表示,研究結果可能排除了柯伊伯帶彗星是地球水來源的可能性。這是因為,即使許多柯伊伯帶彗星都像哈特利2號彗星一樣,67P彗星的氘含量也極高,只需要少數幾顆類似的彗星就能改變地球的氘氘比例。
阿爾特韋格的研究小組透過排除法得出結論,目前看來,小行星極有可能是地球水的來源。阿爾特韋格也承認,67P彗星可能是柯伊伯帶中獨一無二的彗星。 「我們需要更多探測柯伊伯帶彗星的任務,那將會非常棒,」她說。
研究結果今天發表在《科學》雜誌。