科学家说,太阳风可以在星际尘埃上形成水,有可能为地球上孕育生命的原始汤增添物质。
在地球上,几乎所有有水的地方都有生命。过去的研究表明,这些水很可能来自彗星,这些彗星如雨点般降落在地球上。但科学家们提出了太空中另一个水的来源——来自太阳的带电粒子的持续流动,一种被称为太阳风的流。
这种风主要由质子组成,质子是带正电的氢原子核。当这些粒子撞击富含氧的岩石(例如,被称为硅酸盐的矿物)时,理论上它们可以形成水分子。
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通过太阳风产生水可以帮助解释月球和小行星上存在水的原因。风也可能在星际尘埃上形成水,进而将水降落在地球和其他岩石行星上。
夏威夷大学的天体材料科学家、该研究的合著者霍普·石井说:“星际尘埃不断地降落在地球和其他太阳系天体上。”目前,地球每年接收到大约 30,000 到 40,000 吨星际尘埃。人们认为,在地球年轻的时候,这个数量要高得多,因为当时有更多的星际尘埃在太阳系中漂流。
有趣的是,已知星际尘埃所含的含碳有机分子也比任何其他已知的陨石物质都多。石井说,这种尘埃“很可能充当了含有水和有机物的微型反应容器的持续降雨,这些水和有机物是最终生命起源所必需的”。
然而,几十年来,科学家们一直在争论太阳风是否能在太空岩石的边缘或表面层产生水。
石井说:“这场争议持续了如此之久,是因为到目前为止,分析技术无法证实水的存在,因为产生的水量很少,而且它位于硅酸盐矿物表面的非常薄的边缘。”“通过研究月球的表层土壤来证实这一点也是一项挑战,因为那里产生的水不断地释放到太空中。”
现在,石井和她的同事可能已经通过检测到密封在星际尘埃表面层内的水解决了这一争议。
石井告诉 SPACE.com:“我们已经证明,太阳风产生水是真实发生的。”
科学家们分析了在海拔约 12 英里(20 公里)的干燥平流层中收集的星际尘埃。研究人员使用安装在 NASA 飞机机翼挂架上的涂有硅油的旗帜,收集了这些从天空中降落下来的粒子。
石井和同事们使用最先进的透射像差校正电子显微镜来分析这些星际尘埃的表面层。这一策略帮助他们在纳米级(十亿分之一米)的尺度上寻找这些粒子内部的水。(相比之下,人类头发的平均宽度约为 100,000 纳米。)
石井说:“我们最初是在星际尘埃粒子中寻找矿物边缘中植入的太阳风氦,却意外地发现了水。”
科学家们在通常被认为缺水的星际尘埃粒子的边缘检测到了水。
石井说:“我们首次证明了水和有机物是一起输送的。”
这些发现可能对遥远的行星和外星生命的前景产生影响。
石井说:“太阳风氢离子与硅酸盐矿物中的氧气发生反应的过程在我们整个太阳系中普遍存在,我们可以预期,任何其他产生含有氢离子的恒星风的恒星都会在其附近照射尘埃和无气天体中的硅酸盐矿物。”“因此,可以预期,含有有机物的尘埃中太阳风产生的水会到达与我们相似的系统中的其他行星。”
研究人员指出,由于科学家们不清楚星际尘埃粒子的表面面积有多少暴露在太阳风中,或者它们暴露在太阳风中多长时间,因此估计由于这种影响而沉积在地球上的水量仍然很困难。早期太阳的亮度以及过去降落到地球上的星际尘埃的数量仍然未知。这两个因素都会影响地球接收到的水量。
石井说:“我们绝不认为来自太阳风辐照尘埃的水量足以形成海洋。”尽管如此,“由于星际尘埃的降雨是持续的,因此太阳风产生的水的累积量可能相当可观。”
科学家们于 1 月 20 日在《美国国家科学院院刊》上在线详细介绍了他们的发现。
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