【寰宇天文】地球的水從何而來？
■歐洲太空總署(European Space Agency, ESA)的科學家利用Rosetta探測器研究了彗星中的水汽後，認為彗星可能不是地球上的水的主要來源。
撰文｜陳勁豪
太陽系形成初期，星際塵埃在太陽周圍形成了行星盤。比較近的部份形成了水星，金星，地球，及火星。除了地球之外，這三顆行星的表面都是一片乾燥，所以理論上來說，夾在金星與火星之間的地球似乎也應該是如此。但是目前的地球表面確有超過百分之七十被水覆蓋，究竟這些水是怎麼形成的，科學家一直沒有確切的答案。
一個相當流行的解釋認為，地球上的水是由彗星帶來的。彗星通常是在太陽系形成初期，由外層行星環上的冰塊所形成的。在外側行星環的地方，太陽的能量無法融化冰塊，因此這些冰塊保存了太陽系形成初期的星際塵埃的成份。當彗星撞擊地球的時候，彗星撞地球時所產生的能量會將彗星的冰核汽化而形成大量的水汽，進而留在地球表面上形成目前的海洋。所以，如果地球上的水是由彗星撞地球所形成的話，那地球上的水應該會和彗星上的水具有相同的化學成份。
科學家選定的標籤是測量水中氘(D)跟氫(H)的比值。氘是氫的同位素，由一個質子跟一個中子所組成。科學家測量過11個彗星上的水汽的氘氫含量比，發現除了彗星103P/Hartley 2帶有跟地球水汽相同的氘氫含量比，其他十個彗星不論形成的位置為何，全部都帶有比地球更高的氘氫含量比。
繞著彗星67P/Churyumov–Gerasimenko的Rosetta探測器利用它所攜帶的ROSINA探測器(Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis)來研究這個彗星的水汽成份組成。水是由兩個氫原子跟一個氧原子所組成。ROSINA測量的方法是利用HD0和H2O的含量比，也就是其中一個氫被換成氘的水分子跟真正水分子的含量比，之後來回推氘氫含量比。研究結果發現，彗星67P/Churyumov–Gerasimenko不但幾乎是地球的測量值的三倍大，而且還是所有目前已經量測過的彗星中最高的氘氫含量比。這表示彗星似乎不會是地球上水的主要來源。
既然地球上的水不太可能是從彗星得來，那還有其他來源嗎？答案或許是太陽系中的小行星(asteroids)。這些通常都帶有跟地球類似的氘氫含量，所以說不定地球的水是因為小行星撞上地球後所產生的。
儘管如此，這些測量的彗星樣本依舊太少。科學家可能要研究能夠更大規模測量彗星的氘氫含量，才能得到更準確的訊息。
原始論文：
Science 2014/12/10
67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio
Science DOI: 10.1126/science.1261952
參考資料：
ESA 2014/12/10: Rosetta Fuels Debate on Origin of Earth's Oceans
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作者：陳勁豪 科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位，研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」（Sciscape.org）總編輯。