科學家在2015年驚奇的發現從歐洲羅塞塔檢測器探測到67P彗星（丘留莫夫-格拉西緬科彗星）正向周圍的太空呼出分子氧。

67P彗星呼出的氧氣2015年7月7日（圖片來自羅塞塔号探測器）

分子氧是由兩個氧原子組成的（O2）。這就和我們在地球上的氧氣一樣，但在太空中卻很不穩定。O2 反應性很強, 非常迅速地附着在氫 (創造水) 和碳 (産生二氧化碳) 等其他化學物質上。在如冰冷的彗星一樣古老的東西中發現氧氣發出嘶嘶聲是沒有任何意義的。

圖解：水分子簇

星際空間是一個巨大的粒子加速器。帶電粒子不受阻礙的急速運動，彗星就如粒子的大型軌道望遠鏡。彗星誕生于46億年前建立我們太陽系的原始混沌星雲中，67P彗星也是如此。天文學家将羅塞塔号送到這個古老的冰體上，它的任務是了解彗星的組成，以便科學家們最終能夠将其用作時間膠囊, 看看早期太陽系是什麼樣子。

因此，發現彗星呼出氧氣意味着——這些氧氣存在于彗星表面冰層46億年，當接近太陽時，太陽的溫度加熱彗星内部原子核，使之向周圍空間噴發氧氣，彗星表面冰團釋放出古老的O2。

圖解：彗星的彗發

但是來自加州理工學院的化學工程師Caltech認為羅塞塔号檢測器發現的某些O2并不全是古老的，他認為，67P彗星本身就是一個氧氣工廠。

Konstantinos P. Giapis研究高能離子與半導體表面碰撞之間的化學反應。化學工程師通過對這些反應的實驗可以為桌上的電腦和口袋裡的智能手機制造更高效的微芯片。但當Giapis 聽說羅塞塔号在數百英裡外的深空中發現奇怪氧氣的時，他意識到答案就在他的實驗室裡。

在論文稿中，Giapis說：“我将興趣放在太空上，并正尋找離子對立表面加速的地方。在觀察了羅塞塔彗星的測量結果後,特别是關于撞擊彗星的水分子的能量全都點擊了。我多年來一直的研究就在這個彗星上發生了。

行星際空間是一個巨大的粒子加速器。帶電粒子不受阻礙地四處移動,在彗星中,它們會産生大量的粒子。當任何彗星接近太陽時,太陽加熱将導緻原子核中所含的冰顆粒升華——當揮發物如水等跳過液态直接從固體(冰)轉化為蒸汽。當水分子從彗星釋放并噴射到太空時,太陽的紫外線會使分子離水。當這種情況發生時,分子在太陽風中被卷起,高速吹回彗星表面。

在實驗室測試中,Giapis展示了當這些水粒子撞擊彗星表面時,它們會附着在其他分子中所含的氧原子上,如氧化鐵(鏽)和二氧化矽(沙)。在碰撞後,産生新的化學鍵,産生分子氧并排放到太空中。

此圖旨在解釋高速水分子(左圖)如何與彗星表面的鐵鏽和沙相互作用,形成含有分子氧的羽狀物(右圖)。(氧原子是紅色的,氫原子是藍色的。

同樣在加州理工學院工作的博士後學者 Yunxi Yao在報告中稱：我們已經通過實驗證明,在類似彗星表面的材料表面動态形成分子氧是可能的。Giapis補充道:"當我們建立實驗室設置時,我們不知道它們最終會應用于彗星的天體物理學。,Giapis和Yunxi Yao的發現發表在《自然通訊》雜志上。

因此,最初的羅塞塔觀測結果可能并非原始分子氧;這顆古老的彗星似乎正在從水冰中産生新的氧分子,這些氧分子正在升華并與其他化學物質碰撞。雖然這一發現可能解開羅塞塔的氧氣之謎,但它對天文學的其他領域提出了不同的挑戰。

當尋找銀河系其他地方的外星生命時,天體生物學家希望最終能有強大的望遠鏡和高分辨率光譜儀,可以用來探測遠在光年的系外行星的大氣層。這個裝備，将尋找與我們已知的生命體。

這些化學物質被稱為"生物标志物",在這些遙遠的大氣層中發現O2,可能讓我們相信某些生物正在産生分子,就像地球上的植物通過光合作用一樣。但現在我們知道,O2可以在太空中"非生物"(而不是通過生物過程)産生,而其他恒星系統可能同樣産生O2,在我們尋找外星生物标志物時可能産生"假象。

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. howstuffworks- IAN O'NEILL, PH.D.

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