彗星為研究太陽系起源提供了難得的機會

【博科園-科學科普】為了更好地了解太陽系的早期歷史，科學家們迫切需要更多的彗星樣本，研究人員分析了2006年NASA的星塵任務帶回地球的彗星塵埃。這些塵埃顆粒來自彗星81P/Wild(也被稱為Wild 2)和太陽系起源的日期，包含了關於它最早的歷史的線索。《星塵科學的未來》(The future of Stardust science)是一篇發表於2017年6月的《隕石與行星科學》(Meteoritics &行星science)的論文，它總結了大約150篇基於星塵科學的科學出版物。

「星塵號」飛船的概念，由彗星81P/Wild飛行。圖片版權：NASA/JPL

這一點很重要的一點是，對太陽系形成的早期原始太陽圓盤的知識的限制。那就是其他柯伊伯帶彗星——那些來自海王星軌道之外的彗星——在我們的地球外物質樣本中表現不佳。與此形成對比的是，小行星在我們收集的隕石中有代表性，並且已經被記錄了一個多世紀，而月球的材料已經被收集，並被帶到科學家那裡，供阿波羅宇航員進行分析。安德魯·韋斯特法爾(Andrew Westphal)是星塵團隊的高級成員，也是加州大學伯克利分校的天體物理學家。他敦促調查人員在地球上尋找更多的柯伊伯帶材料，因為其獨特的起源。

該論文的主要作者Westphal說：在太陽系中越來越遠的地方，所採集的材料越來越原始。特別是當你從一顆彗星上得到一個樣本時，得到的樣本(已經)被深度凍結了46億年。一個典型的柯伊伯帶彗星大約有10%是未被改變的星際物質。其中的一些物質是由太陽系形成之前的其他恆星的流出(排放)所凝結的前太陽顆粒組成的。然而大部分星際物質可能是在星際介質中形成的。

2006年一顆星塵號的樣品返回艙在降落傘下成功著陸後返回。圖片版權：NASA

確定是否存在液態水也是彗星研究人員的一個重要目標。天文證據表明，彗星水可能有不同的氘和氫(D - H)比，並且平均比與地球上的水有差異。這是一個著名的例子，彗星67P/ Churyumov-Gerasimenko，從2014年到2016年被歐洲航天局的羅塞塔任務所研究。其他的彗星D到H比率是用地面望遠鏡測量的。如果彗星的水比地球的水有不同的D到H，這可能意味著彗星並沒有把大部分的水送到地球表面。相反研究人員推測是小行星帶著水，但是需要更多的研究來證實這一假說。

不幸的是，對於星塵研究人員來說，沒有「揮發分」——這些是低沸點的分子，比如水倖存下來，以6.1公里/秒的速度撞擊飛船的氣凝膠和鋁箔收集器(3.8英里/秒或13680英里/小時)。這種情況已經使科學研究在彗星與H比例上的發展變得困難。這些岩石倖存了下來，但是沒有水被保存下來，然而，一些稀有的有機物確實保存了它們的D/H比率。

在星塵的氣凝膠收集器中一個潛在的星際塵埃軌跡(圈)，圖片版權：UC Berkeley/Andrew Westphal

研究人員還尋找了層狀硅酸鹽，它們是保存在其中的水的粘土，但迄今為止對由星塵收集的微粒的研究並沒有產生任何層狀硅酸鹽。可能還有另一個研究彗星物質的機會。NASA提議的彗星集合，樣本採集，調查和返回(CORSAIR)任務是為了收集來自彗星88P/Howell的材料，包括有機物，這將為天體生物學提供更多的啟示。如果任務獲得批准，這些樣本將在2030年返回地球。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

作者：Elizabeth Howell

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Astrobio

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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