美国国家航空航天局的韦布在罕见的主带彗星中发现了水和一个新的谜团

美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜实现了另一项长期寻求的科学突破，这一次是太阳系科学家研究地球丰富水的起源。天文学家使用韦布的NIRSpec（近红外光谱仪）仪器首次确认了主小行星带彗星周围的气体，特别是水蒸气，这表明原始太阳系的水冰可以保存在该地区。然而，成功探测到水带来了一个新的难题：与其他彗星不同，238P/Read彗星没有可探测到的二氧化碳。

这张光谱数据的图表突出了2022年美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRSpec（近红外光谱仪）仪器对238P/Read彗星的观测与2010年美国国家航天局深度撞击任务对103P/Hartley 2彗星的观测之间的关键相似性和差异。两者都在与水相关的光谱区域中显示出明显的峰值。在里德彗星上发现这一点对韦布来说是一项重大成就，因为它与哈特利2号等木星家族彗星属于不同的彗星类别，这标志着首次在这样的主带彗星中确认存在气体。然而，里德彗星并没有显示出特征，预期的撞击表明二氧化碳的存在。

这位艺术家对238P/Read彗星的概念展示了主带彗星在轨道接近太阳时升华其水冰蒸发。这一点意义重大，因为升华是彗星与小行星的区别，形成了它们独特的尾巴和朦胧的光晕或彗发。詹姆斯·韦伯太空望远镜对里德彗星水蒸气的探测是研究主带彗星和更广泛地调查地球丰富水来源的一个主要基准。

韦布负责行星科学的副项目科学家、报告这一发现的研究的合著者斯蒂芬妮·米拉姆说：“据我们所知，我们这个被水浸泡的世界充满了生命，在宇宙中是独一无二的，这是一个谜——我们不确定这些水是如何来到这里的。”。她补充道：“了解太阳系水分分布的历史将有助于我们了解其他行星系统，以及它们是否正在成为类地行星的宿主。”。

里德彗星是一颗主带彗星，它位于主小行星带，但会像彗星一样周期性地显示出光环或彗发和尾巴。主带彗星本身是一个相当新的分类，里德彗星是用于建立该分类的最初三颗彗星之一。在此之前，彗星被认为位于海王星轨道之外的柯伊伯带和奥尔特云中，在那里它们的冰可以保存在离太阳更远的地方。彗星在接近太阳时蒸发的冰冻物质赋予了它们独特的彗发和流动的尾巴，将它们与小行星区分开来。科学家们长期以来一直猜测，水冰可能保存在木星轨道内较温暖的小行星带中，但直到韦布，最终的证据都很难找到。

该研究的主要作者、马里兰大学的天文学家迈克尔·凯利解释道：“过去，我们在主带中看到过具有彗星所有特征的物体，但只有通过韦布的精确光谱数据，我们才能说是的，肯定是水冰造成了这种影响。”。

凯利说：“通过韦布对里德彗星的观测，我们现在可以证明早期太阳系的水冰可以保存在小行星带中。”。

失踪的二氧化碳是一个更大的惊喜。通常，二氧化碳占彗星中挥发性物质的10%左右，这些物质很容易被太阳的热量蒸发。科学小组对二氧化碳的缺乏提出了两种可能的解释。一种可能性是，里德彗星形成时含有二氧化碳，但由于温度升高而失去了二氧化碳。

凯利说：“长时间呆在小行星带可以做到这一点——二氧化碳比水冰更容易蒸发，并可能在数十亿年内渗出。”。或者，他说，里德彗星可能是在太阳系一个特别温暖的地方形成的，那里没有二氧化碳。

这张238P/Read彗星的图像于2022年9月8日由美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam（近红外相机）仪器拍摄。它显示了被称为彗发的朦胧光环和尾巴，这是彗星和小行星的特征。尘埃彗发和彗尾是由于太阳加热彗星主体时冰的蒸发造成的。

天文大学研究协会（AURA）的天文学家海蒂·哈梅尔（Heidi Hammel）是韦布太阳系天体保证时间观测的负责人，也是该研究的合著者，她说，下一步是将研究超越彗星读取，看看其他主带彗星的比较情况。哈梅尔说：“小行星带中的这些天体又小又暗，有了韦布，我们终于可以看到它们发生了什么，并得出一些结论。其他主带彗星也缺乏二氧化碳吗？不管怎样，发现它们都会很令人兴奋。”。

合著者Milam设想了将这项研究带到离家更近的地方的可能性。“既然韦布已经证实，在小行星带附近保存着水，那么通过采样任务来跟进这一发现，并了解主要带彗星还能告诉我们什么，将是一件令人着迷的事情。”

这项研究发表在《自然》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学观测站。韦布将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦布是由美国国家航空航天局及其合作伙伴欧空局和加拿大航天局领导的一个国际项目。