太阳系中的水之谜：科学家首次在小行星表面发现水分子

水是生命的源泉，也是太阳系中最常见的物质之一。然而，水是如何在太阳系中分布的，为什么地球上有如此丰富的水资源，这些问题一直困扰着科学家。最近，一项新的研究在太空中的小行星表面首次检测到水分子，为解开这些谜题提供了新的线索。

用飞机望远镜探测小行星

这项研究的数据来自于一架特殊的飞机，它搭载了一台红外望远镜，可以在平流层的高度观测太空中的天体。这架飞机就是平流层红外天文观测台（SOFIA），由美国国家航空航天局和德国航空航天中心共同运营，已于2023年退役。SOFIA 的 “微小天体红外照相机”（FORCAST）仪器可以探测到小行星表面的热辐射，从而揭示其成分和温度。

科学家利用 SOFIA 对四颗富含硅酸盐的小行星进行了研究，它们是 Iris、Massalia、Hygiea 和 Themis。硅酸盐是地球和其他岩石行星的主要成分，也是太阳系中最常见的矿物。科学家认为，这些小行星是在太阳星云中形成的，太阳星云是太阳系诞生时的一团旋转的气体和尘埃。因此，研究这些小行星可以帮助我们了解太阳系的历史和演化。

小行星上的水分子

科学家发现，其中两颗小行星–Iris 和 Massalia–显示出一种特定波长的光，表明其表面存在水分子。这是第一次在太空中的小行星表面发现水分子，以前只在返回地球的小行星样本中检测到过水分子。这一发现与 SOFIA 在月球表面发现水分子的研究有着相似之处，当时 SOFIA 在月球南半球最大的陨石坑之一–克卢斯陨石坑–附近探测到了水分子的存在。

"我们在小行星 Iris 和 Massalia 上探测到了一种可以明确归因于分子水的特征。"该研究的主要作者、圣安东尼奥西南研究所的阿尼西亚-阿雷东多在一份声明中说。“我们的研究基于在月球日光表面发现分子水的研究小组的成功经验。我们认为可以利用 SOFIA 在其他天体上发现这种光谱特征”。

那么，这些小行星上的水分子是怎么来的呢？科学家认为，这些水分子可能是由太阳的紫外线或宇宙射线照射小行星表面的氧原子和氢原子而形成的，或者是由撞击小行星的其他天体带来的。这些水分子并不是自由存在的，而是与矿物质发生化学结合，或者吸附在硅酸盐中。SOFIA 对月球的观测显示，在月球表面一立方米的土壤中，大约有相当于12盎司瓶装的水被困在矿物质中。在新的研究中，科学家们发现，这两颗小行星上的水量与月球上的水量相似。

太阳系中水的分布和起源

Iris 和 Massalia 的直径分别为199公里和135公里，它们的轨道相似，与太阳的平均距离为2.39天文单位（AU），即日地距离的2.39倍。这意味着它们是在靠近太阳的地方形成的，因为在内太阳系，太阳的热量会蒸发掉任何水分。而在更远的地方，冰质物质则可以在低温下凝聚，形成冰巨行星和冰卫星。因此，太阳系中水的分布与太阳星云中的温度和距离有关。

然而，在艾里斯和马萨利亚的发现表明，一些硅酸盐小行星可以在漫长的岁月中保存部分水分，而且在内层太阳系中的发现可能比以前想象的更为普遍。这对于理解水是如何被输送到地球的有着重要的意义。事实上，小行星被认为是地球水的主要来源，因为它们可以在太阳系的早期阶段与地球发生碰撞，将水带到地球表面。这为我们所知的生命提供了必要的元素。了解水在太空中的分布将有助于研究人员更好地评估在太阳系内外寻找其他形式潜在生命的地点