地球上的水到底從何而來(lái)？近期，《自然》雜志刊文稱，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱韋布望遠(yuǎn)鏡）的探測(cè)數(shù)據(jù)首次顯示，水蒸氣存在于太陽(yáng)系主帶里德彗星的周圍。

(相關(guān)資料圖)

“主帶彗星存在于火星和木星軌道之間的小行星帶?！卑拈T科技大學(xué)助理教授余亮亮告訴科普時(shí)報(bào)記者，主帶彗星是天文學(xué)家近30年發(fā)現(xiàn)的一類活躍小天體，是被認(rèn)為內(nèi)部含有水冰的主帶小天體，但之前一直缺少?gòu)?qiáng)有力的直接證據(jù)，韋布望遠(yuǎn)鏡的新發(fā)現(xiàn)證實(shí)了這一觀點(diǎn)。

富水彗星帶來(lái)新證據(jù)

地球所在的太陽(yáng)系位置，一開(kāi)始就不是沸點(diǎn)極低、比重極輕的水該待的地方，這是太陽(yáng)憑借高“體溫”定下的規(guī)矩。不料地球是個(gè)“釘子戶”，有著非常例外的水，甚至水占到地球表面積的71%。

那么問(wèn)題來(lái)了，地球形成時(shí)所在的太陽(yáng)原行星盤溫度很高，水汽應(yīng)該無(wú)法凝結(jié)到原始地球上。過(guò)去的主流觀點(diǎn)是，地球之水是彗星和一些小行星帶來(lái)的。彗星由冰、灰塵和巖石物質(zhì)組成，是富含水冰的小天體。當(dāng)彗星接近太陽(yáng)時(shí)，它的冰開(kāi)始升華產(chǎn)生氣體向外噴發(fā)并吹走表面的小顆粒塵埃，使它有一個(gè)朦朧或多云的光環(huán)，被稱作“彗發(fā)”，長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴則是“彗尾”。

余亮亮認(rèn)為，里德彗星彗發(fā)中的水分子，證明主帶中應(yīng)當(dāng)存在大量?jī)?nèi)部結(jié)冰的小天體。它們的水冰主要深埋地下，通常氣體產(chǎn)量很低。倘若發(fā)生撞擊事件，局部地區(qū)地下水冰暴露出來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生類似彗星的彗尾，于是變成了主帶彗星?！爸鲙√祗w比周期彗星更容易遷移到地球軌道附近，一定程度上支持了主帶結(jié)冰小天體為地球‘送水’的可能?！?/p>

主帶結(jié)冰小天體或也是“送水員”

主帶結(jié)冰小天體為地球“送水”同樣充斥著不確定性，挑戰(zhàn)來(lái)自氫同位素。

此前，科學(xué)家們分別統(tǒng)計(jì)了地球水以及三個(gè)著名的大彗星——哈雷、百武和海爾波普的氘氫比（D/H），發(fā)現(xiàn)彗星水的氘氫比居然比地球水高出兩倍多。如果地球上的水全是彗星帶來(lái)的，氘氫比值應(yīng)該一樣才對(duì)?！斑@意味著，地球水應(yīng)當(dāng)不完全來(lái)自彗星?！庇嗔亮琳f(shuō)。

有研究表明，來(lái)自小行星球粒隕石的氘氫比小于地球。“地球水的氘氫比介于小行星和彗星之間。原行星盤中的小行星在水的雪線（凝結(jié)點(diǎn)線）內(nèi)側(cè)形成，是缺水的，彗星在雪線外側(cè)形成，是富水的?！庇嗔亮练治觯欢ū壤男⌒行呛湾缧嵌甲矒舻厍蚝?，它們帶來(lái)的水混合后，可以解釋地球水的氘氫比介于小行星和彗星之間這個(gè)問(wèn)題。

余亮亮還提出了另一種可能?！翱赡艽嬖谀撤N物質(zhì)組分介于小行星和彗星之間的小天體，位于雪線附近。它們給地球輸送了水，所以氘氫比也介于小行星和彗星之間?！?/p>

太陽(yáng)系中，水的雪線位于主帶中間位置。“主帶彗星的發(fā)現(xiàn)及韋布望遠(yuǎn)鏡證明其確實(shí)存在水分子，證明了雪線附近確實(shí)存在物質(zhì)組分介于小行星和彗星之間的結(jié)冰小天體。它們可能給早期地球帶來(lái)了水源?！庇嗔亮琳f(shuō)。

沒(méi)有二氧化碳并不意外

通過(guò)韋布望遠(yuǎn)鏡的近紅外光譜儀，水被成功探測(cè)到。但也伴隨著一個(gè)新謎題：與其他彗星不同，里德彗星周圍沒(méi)有探測(cè)到二氧化碳。通常情況下，彗星的揮發(fā)性物質(zhì)中約10%是二氧化碳。

余亮亮認(rèn)為，這并不意外?！案鶕?jù)熱力學(xué)模型，主帶區(qū)域的溫度只能讓水在內(nèi)部保存的時(shí)間超過(guò)太陽(yáng)系的年齡，二氧化碳比水更易升華，沒(méi)法長(zhǎng)時(shí)間保存?！倍芷阱缧莵?lái)自柯伊伯帶或奧爾特云，那里溫度低，二氧化碳才得以保存。

美國(guó)馬里蘭大學(xué)天文學(xué)家、論文第一作者邁克爾·凱利對(duì)此解釋說(shuō)，一種是里德彗星在形成時(shí)含有二氧化碳，但后來(lái)由于溫度過(guò)高而最終失去二氧化碳。另一種可能是，里德彗星可能形成于太陽(yáng)系中一個(gè)比較溫暖的地方，而那里二氧化碳不能冷凝到星體上。

未來(lái)，主帶彗星或許可以告訴我們更多信息。

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