韦伯在罕见的主带彗星中发现了水

神秘的老A天文新知韦伯望远镜主小行星带大约 3 分钟

韦伯在罕见的主带彗星中发现了水

天文学家使用韦伯近红外光谱仪(NIRSpec)首次在主小行星带中的一颗彗星周围发现了气体,其中竟有水蒸气

这意味着原始太阳系的水冰得以在此区域中保存。这是一项重大的发现,因为我们以前认为水冰只能在离太阳比较远的地方,如海王星轨道之外的古柏带和欧特云中才能被保存。

然而,这次的发现挑战了我们过去的认知,证明了在离太阳更近的地方,即木星轨道内的主小行星带中,也可能存在水冰。

238P/Read彗星:一个带着谜团的发现

然而,这项关于水的发现并非确凿无疑。彗星238P/Read,也被称为P/2005 U1,是一个特别的例子。

该彗星在2005年10月24日由美国天文学家Michael T. Read使用基特峰国家天文台的Spacewatch望远镜所发现。

艺术家对238P/Read彗星的想像图,水冰在其轨道接近太阳时蒸发,形成彗发和彗尾,这是彗星与小行星间的区别。图片来源:NASA, ESA

这颗彗星位于主小行星带,具有周期性的彗发和彗尾。然而,令人惊讶的是,韦伯望远镜在探测到这颗彗星的水蒸气的同时,并未探测到二氧化碳

这是一个令人困惑的发现,因为通常来说,二氧化碳约占彗星挥发性物质的10%,很容易被太阳的热量汽化。这颗彗星缺少二氧化碳,给我们带来了新的谜题。

研究团队对此提出了两种可能的解释:一种是238P/Read在形成时就包含了二氧化碳,但随着时间的推移和温度的升高,二氧化碳被蒸发掉了。

238P/Read彗星显示彗发及彗尾,2022年9月8日韦伯太空望远镜近红外相机拍摄。图片来源:NASA, ESA, CSA, M. Kelley (University of Maryland). Image processing: H. Hsieh (Planetary Science Institute), A. Pagan (STScI)

尤其是在小行星带这样的地方,二氧化碳比水冰更容易蒸发,并且可以在数十亿年后渗出。另一种可能是这颗彗星是在太阳系一个特别温暖的区域形成的,那里本来就没有二氧化碳。

未来的研究:主带彗星与水的秘密

韦伯望远镜的发现开启了一个新的研究方向。接下来,研究人员将把目光投向其他的主带彗星,看看它们是否也像238P/Read一样,缺乏二氧化碳。

同时,韦伯望远镜已经确认在小行星带附近保存着水,那么接下来通过样本采集来跟进这一发现,将能更深入地了解主带彗星。这对我们来说是非常令人兴奋的,因为我们生活在一个充满水的星球,而我们并不确定这些水是从哪里来的。

238P/Read彗星(2022年韦伯拍摄)与103P/Hartley 2彗星(2010年Deep Impact mission拍摄)光谱数据图。两者都在与水相关的光谱区域显示明显的峰值。但238P/Read彗星没有显示存在二氧化碳的特征。图片来源:NASA, ESA, CSA, and J. Olmsted (STScI)

通过了解太阳系中水的分布历史,我们可以更好地理解其他行星系统,以及它们是否有可能成为类似地球的行星。相关的研究成果已经发表在《Nature》期刊上。