“大江大河”的地表水发源于彗星和小行星

　　罗塞塔飞行器项目团队的科学家比较了彗星水蒸气与地球水分子的异同，对比的结果令人鼓舞，点燃了一个科学问题的火焰，地球行星表面的海洋是如何形成的？科学家在小行星上找到了线索。罗塞塔航天器在彗星67P的邱留莫夫-格拉西缅科地点实现了登陆，在之后不到一个月的时间，科学家就检测到了彗星水蒸气。罗塞塔使命计划取得了初步的成果，有关地球水源起源的讨论随之兴起，其中不乏公开质疑的声音。

　　科学界主要流行一种有关地球形成的假设，在46亿年前的形成之初，地球处于高温炙热的“火球”状态，任何起源概念的水分都会蒸发到太空，然而，早期的地球状态不同于理论的推测，婴儿时期的地球已是一片“水上泽国”，地表的水域面积占到了陆地面积的三分之二，科学家预测了一种“万里海江”的水源从何而来的情景，随着地球行星的冷却，地表出现了“江海滔滔”的景观，大部分的地球水源可能来源于彗星、小行星与地球的撞击。彗星和小行星各自为地球带来了水分，这些不同类型的“水星”为地球供应了不同比例的水源。

　　氘和氢元素的比重是决定地球水源的一个关键性指标，氘是氢元素的同位素，它比正常的氢元素多了一个中子。氘氢元素的含量比重是一个重要的指示标，揭示了太阳系形成和早期演化的过程。理论模型的研究表明，地球和太阳的距离出现或大或小的变化，在最初太阳辐射的几百万年之后，氘氢元素的含量比重发生了相应变化，为了确定不同小天体为地球带来的水量，有一个关键性的技术手段，就是将不同“水星”的氘氢比重与地球海洋的同类指标进行比较。

　　彗星是探测早期太阳系的独特星体，彗星内部实际上保留了太阳系形成时原行星盘的物质，太阳系的八大行星诞生于原行星盘，而彗星包含了太阳系起源时期的原初成分。科学家探讨了早期太阳系的动力学机制，行星系的形成过程曲折而复杂，在从天王星—海王星区域发源的十分遥远的奥尔特云中潜藏了大量的彗星，它们与太阳的距离足够大，低温的彗星水分被冰冻或“封存”起来。大数量的彗星分散在太阳系遥远的外部区域，在大质量气体行星引力的作用下，它们进入了气体行星的轨道。

　　彗星67P属于木星家族的彗星，它被认为形成于十分遥远的太阳系区域，在远离海王星的柯伊伯带，在某种偶然性因素的作用下，彗星冲出了木星的“牢笼”，冲进了内太阳系，它们的移动轨迹受到木星引力的影响。目前，彗星67P沿着地球和火星之间最近的轨道和超越木星最远的轨道飞行，它绕着太阳公转的周期大约为6、5年。之前测量过其它彗星的氘氢比值(D/H)，测量值显示了较宽的范围，在已测量的11个彗星中，只有木星家族的103P/哈特利2与地球水分的氘氢比值相同。

　　2011年，依据欧洲航天局的赫歇尔卫星发布的观测数据，处在小行星带的陨星与地球水分的氘氢比重相同，事实上，小行星含有更低的水分，只有依靠大量小行星的撞击才能为地球带来巨量的水源。罗塞塔使命计划取得了一项重要的成果，测量出了彗星氘氢元素的比重。罗塞塔着陆器携带了轨道离子和中性分析光谱仪（ROSINA），对彗星的D/H 比值进行了检测，相当于地球海洋和木星家族的彗星哈特利2比值的3倍，彗星67P的D/H 比值任何已测的奥尔特云内的彗星都要高出了很多。

　　罗塞塔项目团队的主要研究员、在《科学》杂志发表成果的主要作者卡斯琳·阿尔特威格解释说，检测的成果令人倍感振奋，指示了木星家族的彗星多样性起源，有可能起源于范围更大的年轻太阳系，超出了科学家之前的想象。他们的发现排除了一种可能，即：木星家族的彗星是地球海洋的唯一源泉。他们的发现提高了一种理论模型的科学性，即：小行星在地球水源的输送中扮演了关键角色。欧航局罗塞塔项目的科学家马特·泰勒解释说，从现场的分析数据发现了令人吃惊的线索，地球水源可能来源于更大范围的太阳系。罗塞塔飞行器沿彗星67P转动，彗星67P沿太阳轨道转动，他们将分析彗星的路径和演变，罗塞塔使命计划加深了人们对彗星奥秘的认识，拓宽了人们对在太阳系演变过程中彗星形成和作用的理解。

　　（编译：2014-12-11）