抛射炮实验揭示小行星如何输送水学术资讯

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▲撞击实验中产生玻璃样品。在撞击实验中，这些样品捕捉到大量由类似小行星的撞击体输送的水。Credit: Terik Daly

高能抛射炮实验揭示含水小行星的撞击如何给其他行星输送水。近日，由美国布朗大学的科学家们所做的这项研究阐明了早期地球的水从何而来，也帮助人们认识月球和其他行星微量水的探测结果。

约翰霍普金斯大学博士后研究员特里克.戴利告诉我们：“水和其他挥发物的来源和输送是行星科学中的一个大问题。人们一直认为太阳系内部的行星形成之初非常干燥，其上的水是由后来的冰态彗星通过撞击输送而来。同位素测定认为地球的水与碳质的富含水的小行星相同。这也表明小行星可能是地球水的一个来源，但还没有很好地了解这种输送的量级有多大。

文章共同作者、布朗大学教授彼得.舒尔茨说：“以太阳系常见的撞击速度碰撞后就可以使得撞击粒子完全除去其挥发物质，这也意味着在激烈的撞击作用下所有的水将会汽化。然而自然状态要比模式更加复杂，因此我们也需要实验。”

在这项研究中，戴利和舒尔茨使用了弹珠大小成分类似于碳质球粒陨石的抛射物，这种陨石来源于古老的富含水的小行星。利用美国宇航局艾姆斯研究中心的垂直火炮靶场，以大约5km/s的速度与由浮石粉制成的极端干燥的目标物进行碰撞。研究人对撞击后的碎片进行分析，寻找是否有水被吸入在其中。

他们发现，以太阳系中常见的撞击速度和撞击角度进行实验，撞击器中30%的水被保留到撞击后的碎片当中。大多数的水被保留在撞击融化物和撞击岩当中。科学家给出了撞击器中的水是如何被保留下来的线索：当撞击器部分被撞击热破坏后，撞击器中的水蒸气就会形成。撞击融化物和撞击岩在水蒸汽中形成，水分会在这个过程中被吸收。所以尽管撞击器失去了水，但是由于融化物快速冷浸使得水被重新捕获。

这个发现对于理解地球上水的出现有重要意义，碳质小行星被认为是太阳系最早的天体。当富含水的小行星猛烈冲击正在形成中的地球时，那么如戴利和舒尔茨实验那样现象就可能发生在地球形成过程中。小行星输送水的机制也能解释水星极区的冰沉积和月球地幔中水的出现。

舒尔茨说：这个实验让我们了解了在小行星撞击后水逗留在周围的机制，也向我们展示了实验的重要性，因为模型会错失这些东西。。

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编译：安谧审稿：三水编辑：张梦

来源：

https://phys.org/news/2018-04-projectile-cannon-asteroids.html#jCp