美国宇航局的新发现表明，地球的海洋可能起源于宇宙：彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科上的水与地球海洋中的水具有共同的分子特征，这一发现可能重新定义我们对地球水起源的理解，并揭示了彗星在地球水循环中的潜在关键作用。
这张图像由欧洲航天局的罗塞塔导航相机拍摄，于 2015 年 3 月 14 日在距离彗星 67P/丘留莫夫-格拉西缅科中心约 53 英里处拍摄。图像分辨率为每像素 24 英尺，经过裁剪和处理以突出彗星活动的细节。图片来源：ESA/Rosetta/NAVCAM
彗星 67P 的新研究表明，它的水可能与地球的水相似，这与罗塞塔任务的早期发现相矛盾，后者显示氘含量很高。
这表明彗星可能在向地球输送水方面发挥了作用，因为之前测量中的尘埃效应可能会使结果出现偏差。
地球水的起源
科学家们发现，彗星 67P/丘留莫夫-格拉西缅科上的水与地球海洋中的水具有共同的分子特征。这一发现挑战了最近的研究，并重新点燃了木星家族彗星（如 67P）可能在向地球输送水方面发挥作用的理论。
水对地球上的生命一直至关重要，无论是在它的形成还是持续存在方面。虽然一些水可能在 46 亿年前形成我们星球的气体和尘埃云中形成，但由于地球早期太阳的高温，其中大部分水已经蒸发了。地球是如何拥有如此丰富的液态水的，长期以来一直是科学争论的话题。
彗星和小行星的作用
研究表明，地球上的一些水源于火山活动，火山喷发释放的水蒸气凝结并以雨的形式落下，充满海洋。然而，证据也表明，地球水的很大一部分来自撞击地球的小行星（可能是彗星）携带的冰和矿物。大约 40 亿年前，小行星和彗星与太阳系内行星频繁相撞的时期可能对地球的供水做出了重大贡献。
虽然将小行星水与地球水联系起来的证据很充分，但彗星的作用一直困扰着科学家。对木星家族彗星的几次测量 — 其中包含来自早期太阳系的原始物质，并被认为是在
研究氘比
这个特征是任何物体水中氘 （D） 与常规氢 （H） 的比率，它为科学家提供了有关该物体形成位置的线索。氘是一种稀有的、较重的氢类型或同位素。与地球的水相比，彗星和小行星中的氢比例可以揭示是否存在联系。
由于含有氘的水更有可能在寒冷环境中形成，因此在远离太阳形成的物体（如彗星）上，同位素的浓度高于在离太阳较近的物体（如小行星）上形成的物体。
重新评估 Comet 水的贡献
在过去几十年中，对其他几颗木星家族彗星水蒸气中氘的测量显示，氘的含量与地球的水相似。
“这些彗星真的开始看起来在向地球输送水方面发挥了重要作用，”欧洲航天局）罗塞塔号对 67P 任务挑战了木星家族彗星帮助填满地球水库的观点。分析罗塞塔号水测量值的科学家发现氘的浓度最高
大约是地球海洋中氘的三倍，地球海洋中大约有 1 个氘
“这是一个很大的惊喜，它让我们重新思考一切，”Mandt 说。
Mandt 的团队决定使用一种先进的统计计算技术，在 16,000 多次 Rosetta 测量中实现分离富氘水的繁琐过程的自动化。Rosetta 在 67P 周围的气体和尘埃的“彗发”中进行了这些测量。Mandt 的团队（包括 Rosetta 科学家）是第一个分析欧洲任务在整个任务中所有水测量的团队。
彗星是由什么组成的？这是罗塞塔彗星 67P/丘留莫夫-格拉西缅科任务希望回答的问题之一。图片来源：NASA 喷气推进实验室
影响和未来研究
研究人员想了解哪些物理过程导致了彗星测量的氢同位素比值的变化。实验室研究和彗星观测表明，彗星尘埃会影响科学家在彗星蒸气中检测到的氢比读数，这可能会改变我们对彗星水的来源以及它与地球水的比较的理解。
“所以我只是很好奇我们是否能找到 67P 发生这种情况的证据，”Mandt 说。“而这只是你提出一个假设并真正发现它发生的非常罕见的情况之一。”
事实上，曼特的团队发现，67P 彗发中的氘测量值与罗塞塔号航天器周围的尘埃量之间存在明显的联系，这表明在彗发的某些部分在航天器附近进行的测量可能无法代表彗星体的组成。
当彗星在其轨道上靠近太阳时，它的表面会变暖，导致气体从表面释放出来，包括带有水冰碎片的尘埃。研究表明，含有氘的水比普通水更容易粘附在尘粒上。当这些尘埃颗粒上的冰被释放到彗发中时，这种效应可能会使彗星看起来比它拥有的氘更多。
曼特和她的团队报告说，当尘埃到达彗发的外部时，距离彗星体至少 75 英里，它已经干涸了。随着富含氘的水消失，航天器可以准确测量来自彗星体的氘量。
论文作者说，这一发现不仅对理解彗星在输送地球水方面的作用具有重大意义，而且对理解彗星观测具有重大意义，这些观测有助于深入了解早期太阳系的形成。
“这意味着有一个很好的机会来重新审视我们过去的观测并为未来的观测做准备，这样我们就可以更好地解释沙尘的影响，”曼特说。
参考资料：
Kathleen E. Mandt、Jacob Lustig-Yaeger、Adrienn Luspay-Kuti、Peter Wurz、Dennis Bodewits、Stephen A. Fuselier、Olivier Mousis、Steven M. Petrinec 和 Karlheinz J. Trattner 的“67P/Churyumov-Gerasimenko 的近地球 D/H”，2024 年 11 月 13 日，科学进展。
DOI： 10.1126/sciadv.adp2191