科学家详述了67P彗星中分子氧的起源

罗塞塔拍摄的彗星67P的视图。欧洲航天局

科学家发现，彗星67P周围的分子氧并不像某些人所暗示的那样在其表面上产生，而可能是从其体内产生的。

2014年8月至2016年9月，欧洲航天局的罗塞塔号飞船护送67P /丘留莫夫-格拉西缅科彗星绕太阳飞行，投下探测器并最终坠毁在其表面。

当彗星离太阳足够近时，其表面上的冰就会“升华”，即从固体转变为气体，从而形成一种称为昏迷的气体气氛。通过对Rosetta的仪器进行的昏迷分析显示，它不仅包含水，一氧化碳和二氧化碳（如预期的那样），而且还包含分子氧。

分子氧是连接在一起的两个氧原子，在地球上它是光合作用所必需的生命。先前已经在木星的一些冰冷的卫星周围发现了它，但预计不会在彗星周围发现它。

彗星形成罗塞塔的景色。

原始氧气或新氧气？

罗塞塔（Rosetta）科学小组最初报告说，氧气最有可能来自彗星的主体或核。这意味着它是“原始的”-当彗星本身在46亿年前的太阳系开始形成时就已经存在。

但是，一组外部研究人员建议，彗星中的分子氧可能有不同的来源。他们发现了一种由高能离子触发的，在空间中产生分子氧的新方法，即带电分子。他们提出，与彗星67P表面上的高能离子发生反应可以代替地成为检测到的分子氧的来源。

现在，Rosetta小组的成员根据新理论对67P的氧气数据进行了分析。在今天由《自然通讯》发表并由伦敦帝国理工学院的物理学家领导的一篇论文中，他们报告说，提议的在彗星表面产生氧气的机制不足以解释彗星观测到的水平。

能量离子不足

帝国理工大学物理系的主要作者凯文·赫瑞提尔先生说：“在67P昏迷中首次发现分子氧非常令人惊讶和激动。”

“我们利用对高能离子的观察测试了表面分子氧产生的新理论，这些离子触发了可能导致分子氧产生的表面过程。我们发现存在的高能离子量无法产生足够的分子氧，无法解释在昏迷中观察到的分子氧量。”

罗塞塔等离子体联合会帝国与科学共同研究者物理系的合著者玛丽娜·加兰德博士补充说：“在67P上可能仍会发生分子氧的表面生成，但昏迷中的大多数分子氧不是通过这种过程产生的。”

这项新的分析与研究小组最初的结论一致，即分子氧很可能是原始的。还提出了其他理论，但尚不能排除，但原始理论目前最适合数据。

最近的理论也支持了这一点，这些理论重新探讨了乌云中分子氧的形成以及早期太阳系中分子氧的存在。在此模型中，分子氧生成物冻结在细小的尘埃颗粒上。这些谷物收集了更多的物质，最终形成了彗星并将氧气锁定在原子核中。

出版物：K. L. Heritier等人，“论彗星彗星中分子氧的起源”，《自然通讯》第9卷，文章编号：2580 (2018)