與最近幾項研究的結果相矛盾，新發現重新證明了木星家族彗星喜歡的情況可以幫助將水輸送到地球。
這張偽彩色四張影像馬賽克由 2015 年 2 月 3 日在距離 67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星中心 28.7 公里處拍攝的影像組成。圖片來源：ESA / Rosetta / NAVCAM / CC BY-SA IGO 3.0。
水對於地球上生命的形成和繁榮至關重要，並且至今仍然是地球生命的核心。
雖然大約 46 億年前地球形成的氣體和塵埃中可能存在一些水，但由於地球形成時靠近太陽的高溫，大部分水都會蒸發。
地球最終如何富含液態水仍然是科學家爭論的焦點。
研究表明，地球上的一些水源自於火山噴出的蒸氣。蒸氣凝結並像雨點一樣落在海洋上。
但科學家發現的證據表明，我們海洋的很大一部分來自撞擊地球的小行星（可能還有彗星）上的冰和礦物質。
40 億年前，一波彗星和小行星與太陽系內行星的碰撞使這一切成為可能。
雖然小行星水與地球水相連的證據很充分，但彗星的作用讓科學家感到困惑。
對木星家族彗星的幾次測量表明，它們的水和地球的水之間存在著密切的聯繫。
這種聯繫是基於科學家用來追蹤整個太陽系水的起源的關鍵分子特徵。
這個特徵是任何物體水中氘 (D) 與普通氫 (H) 的比率，它為科學家提供了該物體形成位置的線索。
與地球上的水相比，彗星和小行星中的氫比率可以揭示是否存在關聯。
由於含有氘的水更有可能在寒冷的環境中形成，因此遠離太陽形成的物體（例如彗星）上的同位素濃度高於形成於離太陽較近的物體（例如小行星）上。
過去幾十年來其他幾顆木星家族彗星水蒸氣中氘的測量結果顯示，其含量與地球水相似。
「看起來這些彗星確實在向地球輸送水方面發揮了重要作用，」說博士。凱瑟琳·曼特是美國太空總署戈達德太空飛行中心的行星科學家。
但在 2014 年，歐空局前往 67P/Churyumov-Gerasimenko 的羅塞塔任務對木星家族彗星幫助填充地球水庫的觀點提出了挑戰。
科學家分析了羅塞塔的水測量結果，發現彗星中的氘濃度最高，大約是地球海洋中氘含量的三倍，地球海洋中大約每 6,420 個氫原子就有 1 個氘原子。
「這是一個很大的驚喜，它讓我們重新思考一切，」曼特博士說。
作者決定使用先進的統計計算技術，在超過 16,000 次 Rosetta 測量中自動化分離富含氘水的費力過程。
羅塞塔在 67P/Churyumov-Gerasimenko 周圍的氣體和塵埃彗髮中進行了這些測量。
曼特博士和他的同事是第一個分析歐洲任務整個任務期間所有水測量結果的人。
研究人員想了解是什麼物理過程導致了在彗星上測量的氫同位素比率的變化。
實驗室研究和彗星觀測表明，彗星塵埃可能會影響科學家在彗星蒸氣中檢測到的氫比率讀數，這可能會改變我們對彗星水來自何處以及它與地球水相比的理解。
「所以我只是好奇我們能否找到 67P/Churyumov-Gerasimenko 發生的證據，」Mandt 博士說。
“這只是極少數情況之一，你提出一個假設，然後發現它確實發生了。”
事實上，科學家發現67P/Churyumov-Gerasimenko 彗髮中的氘測量值與羅塞塔太空船周圍的塵埃量之間存在明顯的聯繫，這表明在太空船附近的彗髮某些部分進行的測量可能無法代表彗星身體的組成。
當彗星在其軌道上靠近太陽時，其表面會變暖，導致表面釋放氣體，其中包括帶有少量水冰的塵埃。
研究表明，含有氘的水比普通水更容易黏附在塵埃顆粒上。
當這些塵埃顆粒上的冰被釋放到彗髮中時，這種效應可能會使彗星看起來比實際含有更多的氘。
作者報告說，當塵埃到達彗髮外部（距離彗星體至少 75 英里）時，它已經乾燥了。
隨著富含氘的水消失，太空船可以準確測量來自彗星體的氘含量。
他們說：“這一發現不僅對於了解彗星在輸送地球水方面的作用具有重大意義，而且對於了解彗星觀測以深入了解早期太陽系的形成也具有重大意義。”
“這意味著我們有一個很好的機會重新審視過去的觀察結果，並為未來的觀察做好準備，這樣我們就可以更好地解釋灰塵的影響。”
這學習發表在雜誌上科學進步。
_____
凱瑟琳·E·曼特等人。 2024 年，彗星 67P/Churyumov-Gerasimenko 的近地 D/H。科學進步10（46）；二：10.1126/sciadv.adp2191
