由NASA收集的彗星贝努样本正在揭示关于我们太阳系约45亿年前形成的惊人新细节。一项新的化学分析挑战了早期关于彗星出生地的理论，并建议木星在塑造贝努及其他古老天体的物质方面发挥了重要作用。贝努每1.2年绕太阳公转一次，并大约每六年与地球进行相对接近，最近距离大约为300,000公里（186,000英里）。NASA的OSIRIS-REx任务前往彗星，收集了其表面的物质，并在2023年成功将样本送回地球。2023年9月23日，一个装载约120克彗星材料的胶囊在犹他州沙漠着陆。全球科学家随后收到少量珍贵材料进行详细研究。其中包括来自苏黎世联邦理工学院的同位素地球化学教授玛丽亚·舍恩巴赫勒，她的实验室收到了半克的贝努材料。她的团队立即开始检查样本，以寻找关于彗星历史的线索。这项研究现已发表在《科学进展》上，揭示出一种独特的化学特征，不仅有助于识别贝努的起源，还提供了关于塑造早期太阳系过程的新证据。贝努的化学指纹揭示其宇宙亲属为了调查贝努的起源，苏黎世联邦理工学院的研究人员检查了三种元素的同位素：铁、钛和铬。同位素是同一化学元素的不同形式，含有不同数量的中子，因此质量略有不同。通过测量这些同位素的相对量，科学家可以识别材料的化学指纹。这些模式提供了关于彗星成分来源的线索，并在某些情况下揭示它们形成的时间。分析显示，铁和钛在贝努材料中分布的相当均匀。它还揭示了贝努、龙宫彗星和一种罕见的原始陨石群体CI陨石之间的密切化学关系。CI陨石是早期太阳系的富碳残骸，在数十亿年中经历了相对较少的变化。它们在地球上恢复的陨石中极为罕见。贝努、龙宫和CI陨石分享惊人相似的同位素指纹，这表明它们的原始材料来自同一古老宇宙尘埃的储存库。它们的化学特征也与其他已知的彗星、陨石群和行星有显著不同。这些相似之处为这些物体的形成地点以及太阳系最早阶段存在的条件提供了重要线索。科学家发现贝努意外的出生地多年来，研究人员普遍认为像贝努这样的原始彗星起源于外太阳系，也许是在彗星形成的同一遥远地区。他们还怀疑贝努的原始材料在太阳系发展过程中相对较晚才结合在一起。新的发现挑战了这两个假设。相反，研究人员提出形成贝努、龙宫及CI陨石的材料是在被称为水冰线的边界附近累积的。这个边界标志着年轻太阳周围的盘面区域，在这个地方温度足够低，水蒸气可以冻结成冰。大约45亿年前，这可能是来自太阳系不同部分的物质相遇的重要地点。来自内外区域的尘埃在这个边界附近混合。水冰帮助最小颗粒粘合在一起，使它们逐渐聚集成更大的天体。“贝努是一个混合体：材料并不明显匹配内太阳系或外太阳系，”舍恩巴赫勒说。其不寻常的化学成分表明，贝努形成于来自两个区域的材料组合，而不是来自单一、孤立的来源。木星可能在贝努的形成中发挥了关键作用研究人员还提出了一种解释这种混合发生机制的情景，其中木星成为关键角色。木星在太阳系历史上形成得非常早，大约在太阳诞生后的一百万年内。那时，年轻的太阳被旋转的气体、尘埃和冰的盘面所包围。在这个盘面内，无数小颗粒逐渐碰撞并粘合在一起，通过一种称为聚集的过程构建出更大的物体。随着时间的推移，这些不断增长的天体有些变成了彗星和行星。随着木星迅速增加质量，它巨大的引力开始重塑这个盘面内的物质分布。