韋伯望遠鏡在罕見彗星上發現水 激發新謎團

【2023年05月17日訊】(記者李言綜合報導)美國國家航空航天局(NASA)的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡在木星和火星之間的小行星帶中發現了一顆罕見的彗星,而且在其周圍出現了蒸汽。

這是人類首次在主要小行星帶中探測到蒸汽,這表明太陽系早期的水可能以冰的形式存在於主要小行星帶中。

天文學家通過韋伯的NIRSpec(近紅外光譜儀)實現了這一突破。然而,水的成功探測,伴隨著一個新的謎題:與其它彗星不同,這顆新發現的雷德彗星(238P/Read)沒有可探測的二氧化碳。

NASA在週一(5月15日)的新聞稿中說,韋伯行星副項目科學家、報告這一發現的研究合著者史蒂芬妮‧米拉姆(Stefanie Milam)表示,這一發現可以幫助人類了解是否存在另外類似地球的行星。

「據我們所知,我們這個充滿水的世界到處是生命,在宇宙中獨一無二,這是一個謎——我們不確定這些水都從何而來。」她補充說道,「了解太陽系中水分布歷史,將有助於我們了解其它行星系統,以及它們是否可能正在成為一顆類似地球的行星。」

雷德彗星是一顆主帶彗星,即位於太陽系內介於火星和木星軌道之間的主要小行星帶天體。但它會周期性顯示出光暈或彗髮,像彗星一樣的尾巴。主帶彗星本身是一個相當新的分類,雷德彗星是最初用於建立該類別的三顆彗星之一。

在此之前,人們認為彗星位於海王星軌道之外的柯伊伯帶(Kuiper Belt)和奧爾特雲(Oort Cloud)中。因為那裡離太陽更遠,它們的冰塊得以保存下來。長期以來,科學家們一直推測水冰可以保存在木星軌道內較溫暖的小行星帶中,但最終的證據難以捉摸,直到韋伯有了新發現。

這張雷德彗星(Comet 238P/Read)照片是由美國國家航空航天局(NASA)詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)上的NIRCam(近紅外相機)儀器在2022年9月8日拍攝的。
[NASA, ESA, CSA, M. Kelley (University of Maryland)]

該研究主要作者、馬里蘭大學天文學家邁克爾‧凱利(Michael Kelley)解釋說:「過去,我們看到主帶中的物體具有彗星所有特徵,但只有通過韋伯提供的這些精確的光譜數據,我們才能肯定說,這絕對是水冰正在產生這種效果。」

彗星接近太陽時冷凍物質會蒸發,從而賦予彗星獨特的彗髮和彗尾,使它們與小行星區分開來。

「通過韋伯對雷德彗星的觀測,我們現在可以證明早期太陽系的水冰可以保存在小行星帶中。」凱利說。

這一研究結果已經發表在《自然》(Nature)雜誌上。然而,此次新發現更大的驚喜是雷德彗星上探測不到二氧化碳。

通常,二氧化碳約占彗星揮發性物質的10%,這些物質很容易被太陽的熱量蒸發。科學團隊對二氧化碳缺失提出兩種可能的解釋。一種可能是雷德彗星在形成時含有二氧化碳,但由於溫度升高而逐漸消失不見。

「在小行星帶中待久了可能會這樣——二氧化碳比水冰更容易蒸發,可以在數十億年後逸出。」凱利說,還有一種可能是雷德彗星在太陽系一個特別溫暖的區域形成,那裡沒有二氧化碳。

大學天文學研究協會(AURA)天文學家海蒂‧哈梅爾(Heidi Hammel)說,下一步的研究範圍將擴展到雷德彗星之外,看看其它主帶彗星情況如何。

「小行星帶中的這些天體又小又暗,有了韋伯,我們終於可以看到它們的情況並得出一些結論。其它主帶彗星是否也缺乏二氧化碳?無論哪種方式,找出答案都會令人興奮。」哈梅爾說。

而米拉姆想得更遠一些。她說,「既然韋伯已經確認在小行星帶附近存有水,那麼通過樣本採集任務來跟進這一發現,並了解主帶彗星還能告訴我們什麼,這將是一件很有趣的事情。」

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