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罗塞塔项目:地球上的水不是来自彗星

已有 5001 次阅读 2014-12-11 08:00 |个人分类:科普|系统分类:科研笔记| 彗星, 罗塞塔

欧洲的罗塞塔项目历尽艰辛,罗塞塔飞船历经10年太空飞行,行程64亿公里于今年8月份终于到达彗星67P并环绕其飞行,而上个月登陆器菲莱登陆该彗星后竟然稳定于一个阴影部分,使得充电不足,现在已经进入冬眠。就算这样,菲莱刚落地之后立即开展了紧张的工作,直至电池耗尽,取得了大量的宝贵数据,有关人员正在紧张分析中。第一批结果已经出来,发表在最新一期 Science.上,主题就是:根据菲莱上的两台质谱仪(Rosina )对彗星67P表面的水蒸汽分析得到的结果,该彗星上的水跟地球根本不同。

科学界有某种猜测:地球上的水来自彗星(comet)或者小行星(asteroids )。

水分子的组成是一氧化二氢(H2O),但是氢有三种:H, D, T,首先是普通的氢H,中文名叫做氕,其原子核只有一个质子; 氢D中文名字是氘,其原子核有一个质子和一个中子;氢T中文名字是氚,其原子核有一个质子和两个中子。相应的,就有三种水,普通水,重水和超重水。氕氘氚的原子核质量不同,使用质谱很容易分析出来。

地球上的水的特征是:一万个水分子中有三个分子含有氘D,就是说一万个水分子中有一个重水分子。这个比例经过上亿年都很难改变,所以这是地球上的水的特征比例。然而彗星67P的水中的重水的比例明显比地球上的高,三倍还多,这个比例是太阳系中最高的。因此可以推断,地球上的水不大可能来自彗星。

下图,彗星67P表面喷出的蒸汽。

Comet 67P

以前 的研究也有类似发现,来自太阳系边缘地区的奥尔特云(Oort Cloud) 的彗星上的水的组成比例也跟地球不同。

冥王星外有个柯伊伯带(Kuiper belt),来自这里的彗星到现在为止只有两个被分析:一个是现在的彗星67P,另一个是彗星Hartley 2。以前,赫歇尔太空望远镜(Herschel Space telescope哈特雷彗星(Hartley 2)的察数据的分析结果显示,其上的水和地球上严格一致。

对于这个观点,正反双方之间的争论很强烈。

反方认为,现在的结果分析的是彗星表面的蒸汽,而不是彗星固体,水从冰变成蒸汽(升华)过程中重水的比例会变化,所以要等待固体样品 中的数据。

反方还还认为,彗星起源处,柯伊伯带(Kuiper belt)那里的重水分布不均匀,从而导致各个彗星所携带的重水比例不同。

争论还会继续进行下去,同时需要更多试验探测数据。


参考资料:

Rosetta results: Comets 'did not bring water to Earth'

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-30414519

 



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