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赫歇爾提供地球海洋可能來自彗星的新證據

2011/10/08 | | 標籤:

由歐洲太空總署(ESA)和美國航太總署(NASA)合作的赫歇爾紅外太空望遠鏡(Herschel infrared space observatory)觀測資料分析結果,科學家發現彗星中的水,組成比例幾乎與地球海洋相同。這項發現讓「地球之水天上來」的理論再度復甦。

關於地球海洋的起源一直是熱門的爭議話題。我們的行星剛形成時溫度非常高,任何原始的水都會被蒸發掉。但在今日,約有2/3的地表都被水覆蓋,因此或許是在地球誕生後、經歷數百萬年的冷卻後,這些水才從太空中被運到地球上的。

由冰雪塵埃與石塊組成的彗星是宇宙中天然的超大型儲冰庫,這個巨大冰山環繞太陽公轉過程中,可能會穿越行星軌道,甚至可能撞擊到行星。,例如1994年的休梅克-李維9號彗星(Shoemaker-Levy 9)撞木星的事件便是如此。而在太陽系早期,那時彗星數量更多,撞擊行星的事件必定更頻繁。

然而在此之前,天文學家很難發現可以證明地球之水來自彗星的確切證據。其中一個關鍵是天文學家終於能測量水中的氘(deuterium)含量。氘是氫原子的同位素,在其原子核裡,比氫原子核多了顆中子。(譯註:氘音同刀)

宇宙中所有的氫和氘都是137億年前大霹靂後形成的,所以宇宙中的兩者整體比例是固定的。然而,水分子中的氘和氫比例會隨所在位置不同而異,這牽涉到太空中形成冰的化學反應對氘比較有利還是比較不利,能替換水分子中的1個或2個氫原子的程度等,都與周圍的環境狀況有關。

所有之前研究過的彗星都顯示氘含量為地球海洋的2倍左右。如果這類彗星撞擊地球,所提供的水量應該只佔了地球現有所有水量的百分之10而已。事實上,天文學家們之前本來想說地球上的水應該是流星帶來的,雖然它們含有的水量比彗星低得多了。

Heavy and Light Just Right. Image Credit: NASA/JPL-Caltech  因此德國普朗克研究所(Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung)Paul Hartogh等人,利用赫歇爾太空望遠鏡HIFI儀器觀測研究哈德利2號彗星(103P/Hartley 2)彗髮內的氘/氫比例。HIFI是迄今最強的水分子偵測儀器,而哈德利彗星在經過研究後,發現至少哈德利2號這個彗星的水分子氘/氫比例與地球海水相符。

Hartogh等人認為:哈德利2號彗星之所以結果不同,可能是因為它的出生地位在冥王星軌道以外、離太陽約30~50AU遠的的古柏帶(Kuiper Belt)中;而天文學家先前研究的其他彗星可能是在木星與土星附近形成的,之後才被這些巨行星的重力甩出去,集結在離太陽約10,000AU以外的歐特雲區(Oort Cloud),然後才在很久之後回歸到太陽系內側來。

Hartogh等人的研究結果指出:或許地球的海洋的確是來自彗星,只不過跟先前的想法不一樣的地方是:只來自特定族群的彗星。在太陽系外側陰暗寒冷的地方誕生的彗星,和比較靠近太陽內側溫暖區域誕生的彗星,其氘/氫比例這個彗星指紋或許差異很大。這些結果也顯示目前對太陽系早期歷史中,各種輕重元素如何分佈的瞭解相當貧乏。

為了驗證這個觀點,這些天文學家決定繼續利用赫歇爾研究其他彗星,看看是否有可佐證或反證之處。

資料來源:Did Earth’s oceans come from comets?

Space Observatory Provides Clues to Creation of Earth’s Oceans

NASA:Space Observatory Provides Clues to Creation of Earth’s Oceans

轉載自台北天文館之網路天文網網站

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