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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

探究彗星與水的起源

奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

探究彗星與水的起源

奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

探究彗星與水的起源

水分子由氫與氧構成,它們之間通過氫鍵結合成水

大質量恆星通常在星雲中形成,這裡散佈著大量氫原子和氧原子。恆星的形成伴隨著強烈的氣體和塵埃風擴散。當恆星形成過程中巨大的衝擊波向周圍擴散時,它會壓縮並加熱附近星雲中的氣體,其中的氫與氧大量結合迅速產生出水。這些由恆星能量產生出來的水氣會被繼續向遠處吹,隨著距離的增加,它們冷卻並聚集在一起,形成水冰。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

探究彗星與水的起源

奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

探究彗星與水的起源

水分子由氫與氧構成,它們之間通過氫鍵結合成水

大質量恆星通常在星雲中形成,這裡散佈著大量氫原子和氧原子。恆星的形成伴隨著強烈的氣體和塵埃風擴散。當恆星形成過程中巨大的衝擊波向周圍擴散時,它會壓縮並加熱附近星雲中的氣體,其中的氫與氧大量結合迅速產生出水。這些由恆星能量產生出來的水氣會被繼續向遠處吹,隨著距離的增加,它們冷卻並聚集在一起,形成水冰。

探究彗星與水的起源

太陽系中的水在太陽形成之初就產生了

水不僅在太陽系中大量存在,根據觀測,它在銀河系中也分佈廣泛。1998年,天文學家在距離地球1500光年的獵戶座大星雲附近的星際氣體雲中發現了大量的水蒸氣,這些水的總量足以填滿地球的所有海洋約100萬次,並且科學家懷疑其實際含有的水量可能有我們檢測量的50倍之多。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

探究彗星與水的起源

奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

探究彗星與水的起源

水分子由氫與氧構成,它們之間通過氫鍵結合成水

大質量恆星通常在星雲中形成,這裡散佈著大量氫原子和氧原子。恆星的形成伴隨著強烈的氣體和塵埃風擴散。當恆星形成過程中巨大的衝擊波向周圍擴散時,它會壓縮並加熱附近星雲中的氣體,其中的氫與氧大量結合迅速產生出水。這些由恆星能量產生出來的水氣會被繼續向遠處吹,隨著距離的增加,它們冷卻並聚集在一起,形成水冰。

探究彗星與水的起源

太陽系中的水在太陽形成之初就產生了

水不僅在太陽系中大量存在,根據觀測,它在銀河系中也分佈廣泛。1998年,天文學家在距離地球1500光年的獵戶座大星雲附近的星際氣體雲中發現了大量的水蒸氣,這些水的總量足以填滿地球的所有海洋約100萬次,並且科學家懷疑其實際含有的水量可能有我們檢測量的50倍之多。

探究彗星與水的起源

獵戶座星雲中存在大量水氣

2011年,科學家又在距離地球超過120億光年的一個類星體周圍發現大量水物質,它含有的水量相當於地球海洋中所有水的140萬億倍,這些水構成的雲團圍繞在一顆黑洞的四周。儘管可能是因為這個類星體周圍獨特的環境造就瞭如此多的水,但這個發現的本身就充分說明水不僅存在於我們的地球、太陽系、銀河系,它也在宇宙中普遍存在。與之相對應,依賴於水的智慧生命在宇宙中也有可能廣泛存在,人類並不孤獨。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

探究彗星與水的起源

奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

探究彗星與水的起源

水分子由氫與氧構成,它們之間通過氫鍵結合成水

大質量恆星通常在星雲中形成,這裡散佈著大量氫原子和氧原子。恆星的形成伴隨著強烈的氣體和塵埃風擴散。當恆星形成過程中巨大的衝擊波向周圍擴散時,它會壓縮並加熱附近星雲中的氣體,其中的氫與氧大量結合迅速產生出水。這些由恆星能量產生出來的水氣會被繼續向遠處吹,隨著距離的增加,它們冷卻並聚集在一起,形成水冰。

探究彗星與水的起源

太陽系中的水在太陽形成之初就產生了

水不僅在太陽系中大量存在,根據觀測,它在銀河系中也分佈廣泛。1998年,天文學家在距離地球1500光年的獵戶座大星雲附近的星際氣體雲中發現了大量的水蒸氣,這些水的總量足以填滿地球的所有海洋約100萬次,並且科學家懷疑其實際含有的水量可能有我們檢測量的50倍之多。

探究彗星與水的起源

獵戶座星雲中存在大量水氣

2011年,科學家又在距離地球超過120億光年的一個類星體周圍發現大量水物質,它含有的水量相當於地球海洋中所有水的140萬億倍,這些水構成的雲團圍繞在一顆黑洞的四周。儘管可能是因為這個類星體周圍獨特的環境造就瞭如此多的水,但這個發現的本身就充分說明水不僅存在於我們的地球、太陽系、銀河系,它也在宇宙中普遍存在。與之相對應,依賴於水的智慧生命在宇宙中也有可能廣泛存在,人類並不孤獨。

探究彗星與水的起源

在類星體周圍發現大量的水

總結:

水由氫和氧化合而成,這是兩種宇宙中所佔質量最多、分佈最為廣泛的元素,因此水極有可能在宇宙中普遍存在。

在恆星形成的過程中,它會向四周發射強大的衝擊波,這種衝擊波通過壓縮周圍稠密星雲中的氫和氧原子,使其結合為水分子。然後恆星風會將水分子吹送到更遠的地方冷卻聚集,從而形成固態的水冰。

"

還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

探究彗星與水的起源

哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

探究彗星與水的起源

柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

探究彗星與水的起源

從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

探究彗星與水的起源

哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

探究彗星與水的起源

奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

探究彗星與水的起源

水分子由氫與氧構成,它們之間通過氫鍵結合成水

大質量恆星通常在星雲中形成,這裡散佈著大量氫原子和氧原子。恆星的形成伴隨著強烈的氣體和塵埃風擴散。當恆星形成過程中巨大的衝擊波向周圍擴散時,它會壓縮並加熱附近星雲中的氣體,其中的氫與氧大量結合迅速產生出水。這些由恆星能量產生出來的水氣會被繼續向遠處吹,隨著距離的增加,它們冷卻並聚集在一起,形成水冰。

探究彗星與水的起源

太陽系中的水在太陽形成之初就產生了

水不僅在太陽系中大量存在,根據觀測,它在銀河系中也分佈廣泛。1998年,天文學家在距離地球1500光年的獵戶座大星雲附近的星際氣體雲中發現了大量的水蒸氣,這些水的總量足以填滿地球的所有海洋約100萬次,並且科學家懷疑其實際含有的水量可能有我們檢測量的50倍之多。

探究彗星與水的起源

獵戶座星雲中存在大量水氣

2011年,科學家又在距離地球超過120億光年的一個類星體周圍發現大量水物質,它含有的水量相當於地球海洋中所有水的140萬億倍,這些水構成的雲團圍繞在一顆黑洞的四周。儘管可能是因為這個類星體周圍獨特的環境造就瞭如此多的水,但這個發現的本身就充分說明水不僅存在於我們的地球、太陽系、銀河系,它也在宇宙中普遍存在。與之相對應,依賴於水的智慧生命在宇宙中也有可能廣泛存在,人類並不孤獨。

探究彗星與水的起源

在類星體周圍發現大量的水

總結:

水由氫和氧化合而成,這是兩種宇宙中所佔質量最多、分佈最為廣泛的元素,因此水極有可能在宇宙中普遍存在。

在恆星形成的過程中,它會向四周發射強大的衝擊波,這種衝擊波通過壓縮周圍稠密星雲中的氫和氧原子,使其結合為水分子。然後恆星風會將水分子吹送到更遠的地方冷卻聚集,從而形成固態的水冰。

探究彗星與水的起源

彗星“2014 MU69”的形成過程圖解

在遠離太陽的柯伊伯帶和奧爾特雲中就有大量的水冰和其它固體物質,這些物質受引力擾動的影響結合成彗星天體,其中一部分脫離它們原先的軌道,圍繞太陽做週期性運動直至消耗殆盡,這就是我們常見的拖著長長尾巴的彗星。

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還記得前段時間成為“網紅”的那顆花生狀的天體嗎?天文學家們給它起了個綽號“Ultima Thule”,也就是“天涯海角”的意思,它的正式名字叫“2014 MU69”,編號486958,因為它早在2014年就被發現了。2019年1月1日,新視野號探測器在距離地球65億公里的柯伊伯帶找到了Ultima Thule,對它進行了探測並拍下了照片。

探究彗星與水的起源

“天涯海角”,它的正式名字叫“2014 MU69”

這個長的既像花生又似雪人的傢伙個頭可不小,它長約35公里,最寬處也有20公里寬。並且,在它的表面已經發現水冰、甲醇和有機分子的光譜,科學家們判斷它主要由無定形水冰和岩石材料組成,這表明2014 MU69實際上是一顆彗星。

彗星與柯伊伯帶

一種成熟的理論認為地球上的水來自於太陽系外圍眾多的彗星,它們在與早期地球撞擊的過程中將攜帶的大量水留在了這裡。

與其它的一些彗星不同,“天涯海角”似乎從來沒有接近過太陽,它始終在遙遠寒冷的柯伊伯帶內遊蕩,因此我們不會看它拖著一條粗長的尾巴劃過夜空。而像哈雷彗星、哈爾波普彗星、以及著名的舒梅克列維9號彗星等等則有著典型的彗星特徵,那是因為它們內部的水分子、揮發性有機物以及氫氣在太陽光的加熱作用下逃逸出來成為彗發,然後在太陽風的吹拂下形成彗尾。

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哈爾波普彗星

我們肉眼所見的所有彗星都已經經歷了漫長的旅程,它們從距離地球60多億公里外的柯伊伯帶出發,有些甚至來自更遙遠與寒冷的奧爾特雲,沿著橢圓形軌道來到太陽附近,然後再次回到寒冷的太陽系外圍,如此往復,直到墜落到太陽上,或者與途中的某顆行星相撞而滅亡。舒梅克列維9號彗星就是在運行的過程中被木星吸引、被強大的潮汐力撕成碎片,然後墜落到木星上的。

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哈雷彗星的運動軌跡,最外圈的紫色圓為海王星軌道

有相當多彗星來自柯伊伯帶,這裡寂靜寒冷,散落著數以億計的星體殘片和冰冷天體。儘管它們的數量龐大,有些天體也有幾十千米大小,但你如果將它們聚攏在一起就會發現其總質量還不到地球的十分之一。由此可以看出,柯伊伯帶裡的天體之間有著相當大的距離。

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柯伊伯帶示意圖,黃色環為冥王星軌道

柯伊伯帶與小行星帶相類似,但它比小行星帶更寬闊,也更重一些,它是小行星帶寬度的20倍,總質量也達到了其20~200倍。它們都是太陽系形成初期的殘餘物,小行星帶裡大多是岩石碎屑和金屬,柯伊伯帶由於更加遠離太陽,它的主要成分是更輕的水、甲烷和氨凝結而成的冰。

在柯伊伯帶形成之初,它的質量是今天的100倍,並且離太陽更近,大約在木星和土星軌道附近。大約40多億年前,由於行星軌道共振的關係,木星和土星將海王星甩到了天王星軌道的外面,連著一甩出去的還有柯伊伯帶以及其中的矮行星,冥王星便是其中的一員。

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從不同角度看冥王星

彗星在柯伊伯帶真正的起源地被稱為“分散的圓盤”,由於當初海王星被甩出來時造成的引力擾動,這個距離太陽大約100AU(天文單位,1AU=太陽到地球的距離)的區域沒有其它地方穩定。在引力擾動的作用下,一些原本處於木星與海王星之間的冰體失去了角動量,它們得以從圓盤中脫離出來,進入到繞太陽運行的週期性橢圓軌道。這就是我們常說的拖著長長尾巴的彗星。

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哈雷彗星的天文照片

更大的奧爾特雲

奧爾特雲是我們太陽系中最遙遠的地區。與行星和柯伊伯帶的軌道不同,奧爾特雲更像是一個圍繞太陽系其餘部分的巨大球殼。它就像一個由冰冷的空間碎片組成的巨大厚壁泡沫,其中可能有數萬億個直徑大於1公里的物體,其中超過20公里直徑的達到數十億個,鄰近物體相距可能有數百萬公里。這裡是那些長周期彗星孕育的搖籃。

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奧爾特雲在太陽系位置的示意圖,非等比例

由於距離地球過於遙遠,人們對奧爾特雲的研究大多還只處於觀察、計算與推測階段。一般認為奧爾特雲中的物質主要於水冰、固態的甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫等物質組成,這些也是構成長周期彗星中的大部分物質。

水從哪裡來?

彗星的長尾裡被探測到大量的水分子,這說明彗星內部含有水,柯伊伯帶的眾多大小天體中也含有水。這些水是從哪裡來的?它們又是如何產生的呢?

我們知道水分子由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵連接而成,氫是宇宙中最豐富的化學物質,約佔所有重子質量的75%。氧產生於大質量恆星內部的核聚變反應,它在銀河系中的丰度居第三位,僅排在氫和氦之後。由此可見,水的主要原材料在宇宙中不但不稀缺,反而還極其豐富。氫氣可以很容易地在氧氣中燃燒,發出熱量並生成水,這說明氫與氧的化合作用所需的門檻並不高。

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水分子由氫與氧構成,它們之間通過氫鍵結合成水

大質量恆星通常在星雲中形成,這裡散佈著大量氫原子和氧原子。恆星的形成伴隨著強烈的氣體和塵埃風擴散。當恆星形成過程中巨大的衝擊波向周圍擴散時,它會壓縮並加熱附近星雲中的氣體,其中的氫與氧大量結合迅速產生出水。這些由恆星能量產生出來的水氣會被繼續向遠處吹,隨著距離的增加,它們冷卻並聚集在一起,形成水冰。

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太陽系中的水在太陽形成之初就產生了

水不僅在太陽系中大量存在,根據觀測,它在銀河系中也分佈廣泛。1998年,天文學家在距離地球1500光年的獵戶座大星雲附近的星際氣體雲中發現了大量的水蒸氣,這些水的總量足以填滿地球的所有海洋約100萬次,並且科學家懷疑其實際含有的水量可能有我們檢測量的50倍之多。

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獵戶座星雲中存在大量水氣

2011年,科學家又在距離地球超過120億光年的一個類星體周圍發現大量水物質,它含有的水量相當於地球海洋中所有水的140萬億倍,這些水構成的雲團圍繞在一顆黑洞的四周。儘管可能是因為這個類星體周圍獨特的環境造就瞭如此多的水,但這個發現的本身就充分說明水不僅存在於我們的地球、太陽系、銀河系,它也在宇宙中普遍存在。與之相對應,依賴於水的智慧生命在宇宙中也有可能廣泛存在,人類並不孤獨。

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在類星體周圍發現大量的水

總結:

水由氫和氧化合而成,這是兩種宇宙中所佔質量最多、分佈最為廣泛的元素,因此水極有可能在宇宙中普遍存在。

在恆星形成的過程中,它會向四周發射強大的衝擊波,這種衝擊波通過壓縮周圍稠密星雲中的氫和氧原子,使其結合為水分子。然後恆星風會將水分子吹送到更遠的地方冷卻聚集,從而形成固態的水冰。

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彗星“2014 MU69”的形成過程圖解

在遠離太陽的柯伊伯帶和奧爾特雲中就有大量的水冰和其它固體物質,這些物質受引力擾動的影響結合成彗星天體,其中一部分脫離它們原先的軌道,圍繞太陽做週期性運動直至消耗殆盡,這就是我們常見的拖著長長尾巴的彗星。

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一顆彗星被太陽摧毀過程的合成照片

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