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韦伯望远镜在罕见彗星上发现水,激发新谜团

2023-5-15 未解之谜网

美国国家航空航天局(NASA)詹姆斯‧韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)上的NIRCam(近红外相机)仪器在2022年9月8日拍摄的雷德彗星(Comet 238P/Read)效果图。(NASA, ESA)

美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯‧韦伯太空望远镜在木星和火星之间的小行星带中发现了一颗罕见的彗星,而且在其周围出现了水蒸汽。

这是人类首次在主要小行星带中探测到水蒸汽,这表明太阳系早期的水可能以冰的形式存在于主要小行星带中。

天文学家通过韦伯的NIRSpec(近红外光谱仪)实现了这一突破。然而,水的成功探测,伴随着一个新的谜题:与其它彗星不同,这颗新发现的雷德彗星(238P/Read)没有可探测的二氧化碳。

NASA在周一(5月15日)的新闻稿中说,韦伯行星副项目科学家、报告这一发现的研究合著者史蒂芬妮‧米拉姆(Stefanie Milam)表示,这一发现可以帮助人类了解是否存在另外类似地球的行星。

“据我们所知,我们这个充满水的世界到处是生命,在宇宙中独一无二,这是一个谜——我们不确定这些水都从何而来。”她补充说道,“了解太阳系中水分布历史,将有助于我们了解其它行星系统,以及它们是否可能正在成为一颗类似地球的行星。”

雷德彗星是一颗主带彗星,即位于太阳系内介于火星和木星轨道之间的主要小行星带天体。但它会周期性显示出光晕或彗发,像彗星一样的尾巴。主带彗星本身是一个相当新的分类,雷德彗星是最初用于建立该类别的三颗彗星之一。

在此之前,人们认为彗星位于海王星轨道之外的柯伊伯带(Kuiper Belt)和奥尔特云(Oort Cloud)中。因为那里离太阳更远,它们的冰块得以保存下来。长期以来,科学家们一直推测水冰可以保存在木星轨道内较温暖的小行星带中,但最终的证据难以捉摸,直到韦伯有了新发现。

这张雷德彗星(Comet 238P/Read)照片是由美国国家航空航天局(NASA)詹姆斯‧韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)上的NIRCam(近红外相机)仪器在2022年9月8日拍摄的。

[NASA, ESA, CSA, M. Kelley (University of Maryland)]

该研究主要作者、马里兰大学天文学家迈克尔‧凯利(Michael Kelley)解释说:“过去,我们看到主带中的物体具有彗星所有特征,但只有通过韦伯提供的这些精确的光谱数据,我们才能肯定说,这绝对是水冰正在产生这种效果。”

彗星接近太阳时冷冻物质会蒸发,从而赋予彗星独特的彗发和彗尾,使它们与小行星区分开来。

“通过韦伯对雷德彗星的观测,我们现在可以证明早期太阳系的水冰可以保存在小行星带中。”凯利说。

这一研究结果已经发表在《自然》(Nature)杂志上。然而,此次新发现更大的惊喜是雷德彗星上探测不到二氧化碳。

通常,二氧化碳约占彗星挥发性物质的10%,这些物质很容易被太阳的热量蒸发。科学团队对二氧化碳缺失提出两种可能的解释。一种可能是雷德彗星在形成时含有二氧化碳,但由于温度升高而逐渐消失不见。

“在小行星带中待久了可能会这样——二氧化碳比水冰更容易蒸发,可以在数十亿年后逸出。”凯利说,还有一种可能是雷德彗星在太阳系一个特别温暖的区域形成,那里没有二氧化碳。

大学天文学研究协会(AURA)天文学家海蒂‧哈梅尔(Heidi Hammel)说,下一步的研究范围将扩展到雷德彗星之外,看看其它主带彗星情况如何。

“小行星带中的这些天体又小又暗,有了韦伯,我们终于可以看到它们的情况并得出一些结论。其它主带彗星是否也缺乏二氧化碳?无论哪种方式,找出答案都会令人兴奋。”哈梅尔说。

而米拉姆想得更远一些。她说,“既然韦伯已经确认在小行星带附近存有水,那么通过样本采集任务来跟进这一发现,并了解主带彗星还能告诉我们什么,这将是一件很有趣的事情。”

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