水是生命的源泉，也是太陽系中最常見的物質之一。然而，水是如何在太陽系中分布的，爲什麽地球上有如此豐富的水資源，這些問題一直困擾著科學家。最近，一項新的研究在太空中的小行星表面首次檢測到水分子，爲解開這些謎題提供了新的線索。

用飛機望遠鏡探測小行星

這項研究的數據來自于一架特殊的飛機，它搭載了一台紅外望遠鏡，可以在平流層的高度觀測太空中的天體。這架飛機就是平流層紅外天文觀測台（SOFIA），由美國國家航空航天局和德國航空航天中心共同運營，已于2023年退役。SOFIA 的 “微小天體紅外照相機”（FORCAST）儀器可以探測到小行星表面的熱輻射，從而揭示其成分和溫度。

科學家利用 SOFIA 對四顆富含硅酸鹽的小行星進行了研究，它們是 Iris、Massalia、Hygiea 和 Themis。硅酸鹽是地球和其他岩石行星的主要成分，也是太陽系中最常見的礦物。科學家認爲，這些小行星是在太陽星雲中形成的，太陽星雲是太陽系誕生時的一團旋轉的氣體和塵埃。因此，研究這些小行星可以幫助我們了解太陽系的曆史和演化。

小行星上的水分子

科學家發現，其中兩顆小行星–Iris 和 Massalia–顯示出一種特定波長的光，表明其表面存在水分子。這是第一次在太空中的小行星表面發現水分子，以前只在返回地球的小行星樣本中檢測到過水分子。這一發現與 SOFIA 在月球表面發現水分子的研究有著相似之處，當時 SOFIA 在月球南半球最大的隕石坑之一–克盧斯隕石坑–附近探測到了水分子的存在。

"我們在小行星 Iris 和 Massalia 上探測到了一種可以明確歸因于分子水的特征。"該研究的主要作者、聖安東尼奧西南研究所的阿尼西亞-阿雷東多在一份聲明中說。“我們的研究基于在月球日光表面發現分子水的研究小組的成功經驗。我們認爲可以利用 SOFIA 在其他天體上發現這種光譜特征”。

那麽，這些小行星上的水分子是怎麽來的呢？科學家認爲，這些水分子可能是由太陽的紫外線或宇宙射線照射小行星表面的氧原子和氫原子而形成的，或者是由撞擊小行星的其他天體帶來的。這些水分子並不是自由存在的，而是與礦物質發生化學結合，或者吸附在硅酸鹽中。SOFIA 對月球的觀測顯示，在月球表面一立方米的土壤中，大約有相當于12盎司瓶裝的水被困在礦物質中。在新的研究中，科學家們發現，這兩顆小行星上的水量與月球上的水量相似。

太陽系中水的分布和起源

Iris 和 Massalia 的直徑分別爲199公裏和135公裏，它們的軌道相似，與太陽的平均距離爲2.39天文單位（AU），即日地距離的2.39倍。這意味著它們是在靠近太陽的地方形成的，因爲在內太陽系，太陽的熱量會蒸發掉任何水分。而在更遠的地方，冰質物質則可以在低溫下凝聚，形成冰巨行星和冰衛星。因此，太陽系中水的分布與太陽星雲中的溫度和距離有關。

然而，在艾裏斯和馬薩利亞的發現表明，一些硅酸鹽小行星可以在漫長的歲月中保存部分水分，而且在內層太陽系中的發現可能比以前想象的更爲普遍。這對于理解水是如何被輸送到地球的有著重要的意義。事實上，小行星被認爲是地球水的主要來源，因爲它們可以在太陽系的早期階段與地球發生碰撞，將水帶到地球表面。這爲我們所知的生命提供了必要的元素。了解水在太空中的分布將有助于研究人員更好地評估在太陽系內外尋找其他形式潛在生命的地點