从彗星的化学物质解读太阳系初期长相

美国中佛罗里达大学发布研究结果,支持彗星喷发分子就是太阳系形成初期的物质。论文发布于《行星科学期刊》。

彗星是由尘埃、岩石和冰组成的小天体,当靠近太阳,受太阳加热发布气体。分析气体的化学分子组成和比例,提供科学家重要线索,可研究彗星形成、太阳系诞生与演化,除了理论符合物理模型,还加上观测资料佐证,让太阳系模型更完整。

作者收集25颗彗星的喷发气体观测资料:水、二氧化碳和一氧化碳气体含量。这些观测资料来自其他科学研究团队与不同天文望远镜的观测结果,作者仔细将各来源数据校正规整,分析后发现,半数彗星二氧化碳对一氧化碳比例较高。

研究彗星最有趣的地方是,距太阳十分遥远的欧特云带(Oort cloud)彗星,从来没有或极少绕到太阳附近,它们被阳光加热的彗发二氧化碳比一氧化碳多。相比平常轨道会绕过太阳附近的彗星,比例完全相反。这是以前从未有人注意到的特性。

还有一个有趣发现,二氧化碳和一氧化碳比例,与科学家预测太阳系外围环境一致。考虑彗星与太阳的距离,当彗星轨道到雪线(Snowline,雪线现在位置距太阳2.7个天文单位)之内,二氧化碳产生率也高于一氧化碳。研究团队认为,太阳系外侧欧特云带的彗星可能受宇宙射线强烈轰炸,甚至于彗星外层几乎无二氧化碳,等到接近太阳时,阳光和太阳风吹掉彗星外层,露出内部物质,释放更多二氧化碳。这也与其他科学家论点相同,一氧化碳和二氧化碳于彗发产生率(再转换成碳氧比),可为评估彗星产生地是何方的关键指数。

作者表示,研究计划的下一步是分析詹姆士韦伯太空望远镜(the James Webb Space Telescope)观测半人马小行星(Centaur)的二氧化碳和一氧化碳比,与这次彗星研究结果比较(半人马小行星为轨道不稳定的小行星,本质为小行星的岩石,兼具彗星喷发气体尘埃的特征)。

65P/Gunn彗星图片,由NASA广域红外线巡天探测卫星Wide-field Infrared Survey Explorer(WISE)拍摄。(Source:NASA)

(首图来源:Flickr/Jason HullingerCC BY 2.0)