“罗塞塔”发现彗星上存在氧分子。图片来源：ESA/Rosetta

　　科学家日前在彗星67P/Churyumov Gerasimenko彗核周围的气体中探测到氧分子——这一意想不到的发现或许将挑战太阳系形成理论。10月28日出版的《自然》杂志刊登了由欧洲空间局（ESA）“罗塞塔”彗星探测器获得的这一发现。这是首次在彗星上发现氧气，或将帮助人类更好地理解太阳系的形成过程。

　　这篇论文的第一作者、美国安阿伯市密歇根大学物理学家AndréBieler说：“当我们足够接近这颗彗星时，我们立刻就发现了它。”Bieler表示，他对氧分子（O2）的存在及丰度均感到惊讶，因为这种分子通常都会迅速与其他化学物质发生反应。

　　彗星彗核释放出的气体蒸发物又称彗发，主要由水、一氧化碳和二氧化碳组成。过去一年，“罗塞塔”彗星探测器已在67P/Churyumov Gerasimenko彗星的彗发中探测到多种气体，包括水蒸气、一氧化碳、二氧化碳，以及其他含有氮、硫、碳分子的气体和某些稀有气体。尽管科学家曾证明木星和土星上存在氧气，但它从未在彗星上被发现。

　　从2014年9月至2015年5月，随着67P/Churyumov Gerasimenko逐渐接近太阳，Bieler及其团队成员使用“罗塞塔”彗星探测器携带的质谱仪对这颗彗星的彗发进行测量，并研究了3000多份测量结果，确认了大量氧分子的存在。他们测算出，在67P/Churyumov Gerasimenko彗发中，氧分子的平均丰度达3.8%，是水分子丰度的1%到10%。

　　此外，研究证明，在“罗塞塔”彗星探测器环绕67P/Churyumov Gerasimenko彗星一同追逐太阳的过程中，彗发中的氧分子和水分子的比例一直保持稳定，并未因彗星与太阳之间距离缩短或探测器轨道高低变化等原因发生变化。与之相反，氧分子的数量与一氧化碳和氮分子之间的关联却并不明显。

　　作为“罗塞塔”彗星探测器装载的另一个光谱仪的合作负责人，马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学天文学家Paul Feldman说：“这是一项杰作。我认为他们已经做了非常出色的工作。”

　　研究人员尚未搞清这些氧分子来自于何方。他们发现氧与水通常都是同时被发现的，这意味着类似的过程与这两种分子都有关系。但Bieler和同事排除了氧是高能粒子（例如光子和电子）分解水得到的一种副产品的假设。

　　事实上，研究人员推测，氧是彗星67P/Churyumov Gerasimenko在几十亿年前形成时的一种剩余物质——这一过程可能在聚合成为彗核的冰与岩石的小颗粒中捕获了气体。鉴于彗发中氧分子的高含量和其与水分子比例的长期稳定，研究人员认为这颗彗星上的氧和水一样来自彗核，且氧是在彗星形成初期就已融进了彗核。

　　然而许多关于太阳系早期的模型都排除这种可能性，这是因为大部分的氧都会与氢配对。鉴于这种亲和力，学院公园马里兰大学天文学家Mike A’Hearn认为，调整早期太阳系的模型，从而使气态氧能够存在是很棘手的工作。但他强调，这种情况在适当的化学丰度和温度条件下是有可能发生的。

　　Bieler赞同还需要进行更多的试验以确定发现氧气的真正意义是什么。他说：“我们认为这一结果的意义是超越彗星范围的，因为它迫使我们重新思考所有这些模型。”

　　“罗塞塔”彗星探测器于2004年3月发射升空，经过历时10年多、总长超过64亿公里的太空飞行，于去年8月6日按计划成功进入距离彗星67P/Churyumov Gerasimenko约100公里的轨道。“罗塞塔”探测器是人类首个近距离环绕彗星飞行的航天器，将在一年多时间里陪伴彗星67P/Churyumov Gerasimenko接近太阳。科学家认为，彗星就如同时间胶囊，蕴藏着太阳系形成时期留下的原始物质；对彗星发散出的气体、尘埃以及彗星核结构和其他相关有机物质进行详细研究，将有助人类探清与太阳系形成、地球上水的来源乃至生命起源有关的奥秘。