科学家分析组成67P彗星的化学元素

一眼外星世界：当67P / Churyumov-Gerasimenko彗星接近太阳时，冰冻的气体从地表下方蒸发，将微小的尘埃颗粒与尘埃一起拖走（左图）。可以使用COSIMA仪器捕获并检查这些灰尘颗粒。诸如此类仅几厘米的目标就可以充当集尘器。它们保留了最大为100微米的灰尘颗粒（右）。OSIRIS团队的ESA / Rosetta / MPS

67P / Churyumov-Gerasimenko彗星散发到太空的尘埃约占有机分子的一半。尘埃也是我们太阳系中已知的最原始和最富碳的物质。自诞生以来，它几乎没有改变。这些是罗塞塔号航天器上的仪器COSIMA小组对彗星进行调查的结果。在他们目前的研究中，包括马克斯·普朗克太阳能系统研究所的科学家在内的参与研究人员前所未有地全面地分析了构成彗星粉尘的化学元素。

沿着高度椭圆轨道行进的彗星接近太阳时，它就会活跃起来：冻结的气体蒸发，将微小的尘埃颗粒拖入太空。捕获和检查这些谷物为追踪彗星本身的“建筑材料”提供了机会。迄今为止，只有很少的太空飞行任务成功完成了这一任务。其中包括欧空局的罗塞塔任务。与他们的前辈不同，Rosetta研究人员在当前的研究中，能够在大约两年的时间内收集和分析各种大小的尘埃颗粒。相比之下，早期的任务（例如乔托的1P /哈利彗星飞星或星尘号）甚至只是将彗星81P /野生2的彗星尘埃还给了地球，都只是提供了快照。以2004年飞越彗星的太空探测器“星尘”为例，其尘埃在捕获过程中发生了显着变化，因此只能在有限的程度上进行定量分析。

在执行罗塞塔任务期间，COSIMA收集了35,000多个尘粒。其中最小的直径仅为0.01毫米，最大的约为1毫米。该仪器可以首先用显微镜观察单个的灰尘颗粒。第二步，用高能的铟离子束轰击这些晶粒。然后，可以在COSIMA质谱仪中对以这种方式发射的二次离子进行“称重”和分析。对于当前的研究，研究人员将自己限制在30种具有确保能够进行有意义的分析的尘埃颗粒上。他们的选择包括来自Rosetta任务各个阶段的各种尺寸的尘粒。

“我们的分析表明，所有这些颗粒的组成非常相似，” MPS研究人员，COSIMA团队的首席研究员Martin Hilchenbach博士描述了结果。科学家得出的结论是，彗星的尘埃与彗星的核包含相同的“成分”，因此可以在其位置进行检查。

正如研究表明的那样，有机分子是这些成分中的首位。这些约占固体彗星材料重量的45％。MPS科学家和COSIMA团队成员Oliver Stenzel博士说：“罗塞塔的彗星因此属于我们在太阳系中知道的最富碳的物体。”总重量的另一部分（约55％）由矿物质（主要是硅酸盐）提供。令人惊讶的是，它们几乎完全是非水合矿物质，即缺少水化合物。

希尔兴巴赫说：“当然，罗塞塔的彗星也像其他任何彗星一样含水。”“但是由于彗星的大部分时间都花在了太阳系的冰冷边缘上，所以彗星几乎总是被冻结了，无法与矿物质发生反应。”因此，研究人员认为彗星尘埃中缺乏水合矿物质，这表明67P含有非常原始的物质。

该结论得到某些元素（例如碳与硅）之比的支持。大于5时，该值非常接近太阳的值，该值被认为反映了早期太阳系中的比率。

当前的发现也触及了我们关于地球生命如何产生的想法。在先前的出版物中，COSIMA团队能够证明罗塞塔彗星中发现的碳主要是大分子有机大分子的形式。连同当前的研究一起，很明显，这些化合物构成了彗星物质的很大一部分。因此，如果像许多研究人员所设想的那样，如果彗星确实为地球早期提供了有机物质，那么它可能多数会以这种大分子的形式存在。

由马克斯·普朗克太阳能系统研究所领导的COSIMA团队。该仪器是由马克斯·普朗克外星物理研究所牵头的财团开发和建造的。该财团的其他成员还包括：环境物理实验室和环境物理研究所，天体物理研究所，芬兰气象研究所，伍珀塔尔大学，联邦大学，塞伯斯多夫研究中心和空间科学研究所。奥地利科学院。

出版物：AnaïsBardyn等人，“由COSIMA / Rosetta测量的67P / Churyumov-Gerasimenko彗星中的富碳尘”，MNRAS，2017年； doi：10.1093 / mnras / stx2640