日本隼鳥號宇宙飛船在小行星樣本中發現了微小的鹽粒，這表明在太陽系最大的小行星群中，液態水的存在可能比以前想像的更為普遍。氯化鈉，也就是人們熟知的食鹽，並不是那種能吸引科學家想像力的礦物質。然而，亞利桑那大學月球與行星實驗室的研究人員卻對在小行星樣本中發現的一些微小的鹽晶體產生了濃厚的興趣。這是因為這種晶體只有在存在液態水的情況下才能形成。

隼鳥號宇宙飛船看到的小行星”絲川”。這顆花生形狀的S型小行星直徑約為1100英尺，每12小時旋轉一圈。圖片來源：日本宇宙航空研究開發機構

據研究小組稱，更令人感興趣的是，該樣本來自一顆S型小行星，眾所周知，該類小行星大多缺乏水合礦物或含水礦物。這一發現有力地表明，在太陽系中急速飛行的大量小行星可能並不像以前認為的那樣乾燥。這一發表在《自然-天文學》上的發現再次推動了一種假設，即地球上的大部分（如果不是全部）水可能是在地球動蕩的幼年時期通過小行星到達地球的。

這項研究的資深作者、亞利桑那大學月球與行星實驗室行星科學教授湯姆-澤加（Tom Zega）和研究的主要作者、月球與行星實驗室博士後車少帆（Shaofan Che）對日本隼鳥號飛行任務於2005年從小行星”絲川”採集並於2010年帶到地球的樣本進行了詳細分析。

2005年日本”隼鳥”號航天器在小行星”絲川”著陸時的藝術印象。亞利桑那大學研究人員車少凡和湯姆-澤加分析了隼鳥號任務於2010年帶到地球上的一顆粒子。圖片來源：JAXA/池下昭宏

這項研究首次證明了鹽晶體起源於小行星母體，排除了樣本到達地球後受污染而形成的可能性，而這個問題一直困擾著之前在類似起源的隕石中發現氯化鈉的研究。

澤加說：”這些顆粒看起來就像你把家裡的食鹽放在電子顯微鏡下看到的一樣。它們是漂亮的方形晶體。這也很有趣，因為我們在小組會議上就它們進行了多次熱烈的討論，因為這太不真實了。”

這些樣本代表了一種被稱為普通軟玉的地外岩石。這種隕石來源於所謂的S型小行星，如”絲川”，佔地球上收集到的隕石的87%。其中只有極少數被發現含有含水礦物。

“長期以來，人們一直認為普通隕石不太可能是地球上水的來源，”月球與行星實驗室柯伊伯材料成像與表徵設施主任澤加說。”我們發現的氯化鈉告訴我們，這個小行星群蘊藏的水可能比我們想像的要多得多。”

在實驗室裡，切和澤加將來自小行星”絲川”的塵埃粒子嵌入環氧樹脂中，準備對其進行薄切。刻度顯示的是200 微米，大約是並排放置的兩三根人類頭髮的寬度。圖片來源：車少凡和湯姆-澤加/亞利桑那大學

車少帆說，今天，科學家們基本上都同意，地球以及金星和火星等其他岩質行星，是在年輕太陽周圍、漩渦狀氣體和塵埃雲（即太陽星雲）的內部區域形成的，那裡的溫度非常高–太高了，水蒸氣無法從氣體中凝結出來。

換句話說，地球上的水必須從太陽星雲的外部輸送過來，那裡的溫度要低得多，允許水的存在，而且很可能是以冰的形式存在。最有可能的情況是，彗星或另一種被稱為C型小行星的小行星在太陽星雲的更遠處向內遷移，並通過撞擊年輕的地球來運送它們的水貨物。

發現水可能存在於普通的軟玉中，因此其來源比”更濕潤”的同類更接近太陽，這對任何試圖解釋向早期地球輸送水的情況都有影響。

研究中使用的樣本是一個微小的塵埃粒子，直徑約為150微米，大約是人的頭髮直徑的兩倍，研究小組從中切下了約5微米寬的一小部分進行分析，其大小僅夠覆蓋一個酵母細胞。

利用各種技術，研究人員能夠排除氯化鈉是由人體汗液、樣品製備過程或暴露於實驗室濕氣等污染源造成的。

由於樣本已經存放了五年，研究小組拍攝了樣本前後的照片並進行了對比。照片顯示，樣品內氯化鈉顆粒的分佈沒有變化，排除了在此期間任何顆粒沉積到樣品中的可能性。此外，他們還進行了一項對照實驗，對一組與”絲川”樣本相同的陸地岩石樣本進行了處理，並用電子顯微鏡對其進行了檢查。

研究人員用金剛石刀切開環氧樹脂，露出塵埃粒子內部的切片，這是在電子顯微鏡下看到的切片。圖片來源：車少帆和湯姆-澤加/亞利桑那大學

他說：”陸地樣本不含任何氯化鈉，這讓我們確信我們樣本中的鹽是小行星’絲川’的原生鹽。我們排除了所有可能的污染源。”

澤加說，每天都有成噸的地外物質降落在地球上，但大部分都在大氣層中燃燒，從未到達地表。需要一塊足夠大的岩石，才能在進入地球後存活下來，並輸送這些水。”

已故的月球與行星實驗室前主任邁克爾-德雷克（Michael Drake）在上世紀90年代領導的研究提出了一種機制，早期太陽系中的水分子可能被困在小行星礦物中，甚至在撞擊地球後存活下來。

澤加說：”這些研究表明，僅僅通過這種機制，就可以提供價值數個大洋的水。如果現在證明最常見的小行星可能比我們想像的要’濕潤’得多，那將使小行星運水假說變得更加可信”。

絲川是一顆花生形狀的近地小行星，長約2000英尺，直徑約750英尺，據信是從一個大得多的母體上分離出來的。切和澤加認為，可以想像，冰凍的水和冰凍的氯化氫可能積聚在那裡，太陽系早期放射性元素的自然衰變和隕石的頻繁轟擊可能提供了足夠的熱量來維持涉及液態水的熱液過程。最終，母體會屈服於撞擊，碎裂成更小的碎片，導致”絲川”的形成。

澤加說：”一旦這些成分聚集在一起形成小行星，就有可能形成液態水。而一旦有液體形成，我們就可以認為它們佔據了小行星的空腔，並有可能進行水化學作用”。

然而，”絲川”樣本中的鹽晶體自太陽系誕生之初就存在的證據並沒有到此為止。研究人員在樣本中發現了一條富含氯化鈉的斜長石脈，這是一種富含鈉的矽酸鹽礦物。

車少帆說：”當我們在陸地樣本中看到這種蝕變礦脈時，我們知道它們是由水蝕變形成的，這意味著其中一定有水的參與。我們看到這種與鈉和氯有關的紋理是另一個有力的證據，證明這發生在小行星上，因為水在這種含鈉矽酸鹽中流動。”