地球水的神秘来源一直困扰着一代又一代的科学家。了解这种液体——我们所知的生命的基础——是如何来到我们星球的具有深远的意义，不仅对于太阳系其他地方的外星生物圈的可能性，而且对于围绕其他恒星运行的世界也是如此。但是，理解水是如何到达地球的已经被证明出奇地困难。
在太阳从尘埃和气体云中形成之后，剩余的原行星盘物质可能富含水的原始成分，氢和氧。但是传统观点认为，新生恒星的光芒蒸发掉了内太阳系中的大部分挥发性气体，留下了大部分干燥的物质来构建地球和其他岩石行星。地球的大部分水分一定是在后来以其他方式到达的。
几十年来，科学家们一直认为外太阳系的冰彗星是最可能的嫌疑对象，直到观测表明，大多数彗星的成分与地球海洋的成分不太匹配。因此，共识转向小行星作为地球海洋的来源，因为这些岩石天体也含有大量的的水，并且位置便利，就在附近，它们本可以很容易地降落在年轻的地球上。然而，现在，对 46P/维尔塔宁彗星的一项调查表明，即使小行星可能仍然发挥了重要作用，地球的大部分水可能毕竟来自彗星。
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利用美国国家航空航天局的平流层红外天文台（SOFIA），这是一架安装在飞机上的望远镜，可以在地球大气层的大部分上方飞行，一组研究人员测量了 46P 彗星中重水或氘与普通水的比例。普通水的氢核包含一个孤立的中子，而氘核包含一个质子和一个中子，使其重量是普通水的两倍——更重要的是，使其比普通水蒸发得更慢。这意味着任何给定物体的氘氢比 (D/H) 预计会根据其形成和围绕年轻太阳停留的距离而变化，从而使该比率可以作为追踪水来源的指纹。找到一颗 D/H 比率与地球海水相同的彗星或小行星，您可能就找到了未交付海洋的一块碎片；获得多个物体的 D/H 比率可能会产生揭示早期太阳系水迁移模式的模式。在少数研究过 D/H 比率的彗星中，46P 彗星是第三颗已知具有与地球相似的 D/H 比率的彗星。
夏威夷大学天文研究所的彗星科学家凯伦·米奇说：“他们又获得了一个 D/H 比率，这真是太棒了。” 米奇没有参与这项新研究。“这对于试图了解正在发生的事情非常重要。”
D/H 可能可以追踪穿过年轻行星盘的水，但事实证明这是一个棘手的过程。一些模型表明，氘的丰度随着远离太阳线性增长；另一些模型表明，在相同的条件下，氘的丰度会缩小。一些试图复制早期太阳系中物质的混乱、湍流混合的模型预测，在不同的点，氘丰度的变化会很大，而且没有明显的原因。观测也确实表明，彗星——即使是那些显然在彼此附近诞生的彗星——也可能具有截然不同的 D/H 比率。加州理工学院的天体物理学家、团队负责人达里乌斯·利斯说：“到目前为止，我们有十几个看起来有点随机的测量结果。” 但 46P 揭示了一种令人惊讶的新关系，至少使一些测量结果看起来不那么随机。与 46P 一起，另外两颗已知 D/H 比率与地球海洋相似的彗星，103P/哈特利彗星和 45P/本田-马科斯-帕杜萨科娃彗星，都是“高活性”天体，这意味着它们喷射出的水量超过了根据其表面积预测的水量。“现在，我们第一次看到了 D/H 比率……与活性部分之间的相关性，”利斯说。
结果可能对所有彗星都有影响。高活性彗星中过量的活动来自其内部带出的水。正如利斯和他的合著者所建议的那样，如果来自高活性彗星核的水具有更像地球的 D/H 指纹，这可能意味着类似地球的水也可能隐藏在其他非高活性彗星的深处，从而再次将焦点放在彗星作为早期水源上。
这项即将发表在《天文与天体物理学》杂志上的结果不仅可以支持彗星作为地球水的输送者的观点，还可以调整导致生命起源的初始条件。南佛罗里达大学的彗星研究员玛丽亚·沃马克说：“如果你知道彗星在地球形成的早期阶段如雨点般降落，那将对生命早期阶段可用的物质产生深远的影响。” 沃马克没有参与这项新研究。
高活性彗星
当彗星靠近太阳时，它们冰冷的表面变暖，通过称为升华的过程从固态变为气态。然而，像 46P 彗星这样的高活性彗星会做更多的事情，不知何故会将大块冰块喷射到它们的彗发中，彗发是环绕彗核的模糊云雾。翻滚的冰块保持固体，在彗发中而不是在表面升华，并提供了“高活性”中的“高”。
这些固体冰块可以解释像 46P 这样的彗星中接近地球的 D/H 比率。利斯和他的同事们认为，即使彗星的表面物质被太阳加热和改变，其内部彗核也可能在亿万年间保持相对原始的状态。在表面，太阳热和辐射可能会蒸发掉一些普通水，从而改变普通水和重水的比例。然而，在深处，这些比率可能与其最初的指纹（可能与地球海洋相匹配）保持不变，该指纹是在数十亿年前太阳系形成期间设定的。彗星中热引起的压力触发了挥发性气体（如二氧化碳或一氧化碳）的释放，这些气体深埋在彗核中。当受热的挥发物上升时，它们可能会将物质从彗核推到表面，在那里它被炸飞并在彗发中升华，从而显示出与地球惊人相似的指纹。如果情况如此，研究人员认为，所有彗星的彗核中都可能携带着 D/H 比率更像我们星球的水。
米奇尚未被说服。2005 年，美国国家航空航天局的深度撞击任务在坦普尔 1 号彗星上炸出了一个陨石坑。米奇是该任务的成员，她说，这表明新鲜物质仅在表面下几厘米处，而不是隐藏在彗核深处。因此，从彗星中心吹出的物质应该与从近表面升华的物质相似。其他彗星任务似乎也支持这一发现。“根据深度撞击、EPOXI 和罗塞塔任务中看到的情况，我没有看到任何理由认为[高活性彗星]喷射出的物质会比任何其他彗星更原始或更不原始，”她说。
加州大学洛杉矶分校的彗星研究员大卫·朱威特等其他人更关心如何将水输送到地球。除了 D/H 比率之外，天体力学也为小行星作为地球水的主要来源提供了有力的论据。来自小行星带的小行星比外太阳系中最接近的彗星更容易撞击地球，研究表明，许多小行星含有与地球相似的指纹的水，这些水被锁定在矿物质中。而且，考虑到小行星可以相对容易地撞击内行星，很容易想象它们轰击地球的数量足以填满海洋——这对于彗星来说是无法轻易说出口的。根据朱威特的说法，地球海洋中的所有水将形成一个直径约 600 公里的球，或者大约十亿颗大小与 46P 大致相同的 1 公里大小的彗星。（彗星的平均直径小于 10 公里。）
所有彗星都在其彗核中携带类似地球的水的想法仍然是“一个非常具有挑衅性的想法，”法国波尔多天体物理实验室的早期太阳系演化模型研究员肖恩·雷蒙德说。“这绝对是一个值得检验的想法。” 朱威特说，更深入的实验室测试可能有助于揭示隐藏类似地球水的彗星是否会释放出不同的 D/H 比率，这可能会为早期太阳系中的水提供见解。但仅凭这一点是不够的。
目前，只有三颗高活性彗星和少数几颗普通彗星测量了 D/H 比率，两者之间的联系仍然模糊不清。从根本上说，检验所有彗星是否在其彗核中都蕴藏着类似地球的水的最重要方法是找到并研究更多的彗星。密歇根大学的研究员埃德温·伯金说：“我们必须走出去获取更多这些彗星，看看这个预测是否成立。” 伯金在其他恒星周围的原行星盘中寻找水，他没有参与这项新研究。
技术的进步应该会继续使从地面测量更多彗星的 D/H 比率变得更容易，而未来的任务可能会从太空进行更详细的观测。“我们需要更多的测量，”利斯说。“在过去的 25 年里，我们收集了略多于十几个的测量结果。这不足以进行统计研究。”