地球水的神秘來源一直困擾著一代又一代的科學家。瞭解這種液體——我們所知的生命的基礎——是如何來到我們星球的具有深遠的意義，不僅對於太陽系其他地方的外星生物圈的可能性，而且對於圍繞其他恆星執行的世界也是如此。但是，理解水是如何到達地球的已經被證明出奇地困難。
在太陽從塵埃和氣體雲中形成之後，剩餘的原行星盤物質可能富含水的原始成分，氫和氧。但是傳統觀點認為，新生恆星的光芒蒸發掉了內太陽系中的大部分揮發性氣體，留下了大部分乾燥的物質來構建地球和其他岩石行星。地球的大部分水分一定是在後來以其他方式到達的。
幾十年來，科學家們一直認為外太陽系的冰彗星是最可能的嫌疑物件，直到觀測表明，大多數彗星的成分與地球海洋的成分不太匹配。因此，共識轉向小行星作為地球海洋的來源，因為這些岩石天體也含有大量的的水，並且位置便利，就在附近，它們本可以很容易地降落在年輕的地球上。然而，現在，對 46P/維爾塔寧彗星的一項調查表明，即使小行星可能仍然發揮了重要作用，地球的大部分水可能畢竟來自彗星。
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利用美國國家航空航天局的平流層紅外天文臺（SOFIA），這是一架安裝在飛機上的望遠鏡，可以在地球大氣層的大部分上方飛行，一組研究人員測量了 46P 彗星中重水或氘與普通水的比例。普通水的氫核包含一個孤立的中子，而氘核包含一個質子和一箇中子，使其重量是普通水的兩倍——更重要的是，使其比普通水蒸發得更慢。這意味著任何給定物體的氘氫比 (D/H) 預計會根據其形成和圍繞年輕太陽停留的距離而變化，從而使該比率可以作為追蹤水來源的指紋。找到一顆 D/H 比率與地球海水相同的彗星或小行星，您可能就找到了未交付海洋的一塊碎片；獲得多個物體的 D/H 比率可能會產生揭示早期太陽系水遷移模式的模式。在少數研究過 D/H 比率的彗星中，46P 彗星是第三顆已知具有與地球相似的 D/H 比率的彗星。
夏威夷大學天文研究所的彗星科學家凱倫·米奇說：“他們又獲得了一個 D/H 比率，這真是太棒了。” 米奇沒有參與這項新研究。“這對於試圖瞭解正在發生的事情非常重要。”
D/H 可能可以追蹤穿過年輕行星盤的水，但事實證明這是一個棘手的過程。一些模型表明，氘的丰度隨著遠離太陽線性增長；另一些模型表明，在相同的條件下，氘的丰度會縮小。一些試圖複製早期太陽系中物質的混亂、湍流混合的模型預測，在不同的點，氘丰度的變化會很大，而且沒有明顯的原因。觀測也確實表明，彗星——即使是那些顯然在彼此附近誕生的彗星——也可能具有截然不同的 D/H 比率。加州理工學院的天體物理學家、團隊負責人達裡烏斯·利斯說：“到目前為止，我們有十幾個看起來有點隨機的測量結果。” 但 46P 揭示了一種令人驚訝的新關係，至少使一些測量結果看起來不那麼隨機。與 46P 一起，另外兩顆已知 D/H 比率與地球海洋相似的彗星，103P/哈特利彗星和 45P/本田-馬科斯-帕杜薩科娃彗星，都是“高活性”天體，這意味著它們噴射出的水量超過了根據其表面積預測的水量。“現在，我們第一次看到了 D/H 比率……與活性部分之間的相關性，”利斯說。
結果可能對所有彗星都有影響。高活性彗星中過量的活動來自其內部帶出的水。正如利斯和他的合著者所建議的那樣，如果來自高活性彗星核的水具有更像地球的 D/H 指紋，這可能意味著類似地球的水也可能隱藏在其他非高活性彗星的深處，從而再次將焦點放在彗星作為早期水源上。
這項即將發表在《天文與天體物理學》雜誌上的結果不僅可以支援彗星作為地球水的輸送者的觀點，還可以調整導致生命起源的初始條件。南佛羅里達大學的彗星研究員瑪麗亞·沃馬克說：“如果你知道彗星在地球形成的早期階段如雨點般降落，那將對生命早期階段可用的物質產生深遠的影響。” 沃馬克沒有參與這項新研究。
高活性彗星
當彗星靠近太陽時，它們冰冷的表面變暖，透過稱為昇華的過程從固態變為氣態。然而，像 46P 彗星這樣的高活性彗星會做更多的事情，不知何故會將大塊冰塊噴射到它們的彗發中，彗發是環繞彗核的模糊雲霧。翻滾的冰塊保持固體，在彗發中而不是在表面昇華，並提供了“高活性”中的“高”。
這些固體冰塊可以解釋像 46P 這樣的彗星中接近地球的 D/H 比率。利斯和他的同事們認為，即使彗星的表面物質被太陽加熱和改變，其內部彗核也可能在億萬年間保持相對原始的狀態。在表面，太陽熱和輻射可能會蒸發掉一些普通水，從而改變普通水和重水的比例。然而，在深處，這些比率可能與其最初的指紋（可能與地球海洋相匹配）保持不變，該指紋是在數十億年前太陽系形成期間設定的。彗星中熱引起的壓力觸發了揮發性氣體（如二氧化碳或一氧化碳）的釋放，這些氣體深埋在彗核中。當受熱的揮發物上升時，它們可能會將物質從彗核推到表面，在那裡它被炸飛並在彗發中昇華，從而顯示出與地球驚人相似的指紋。如果情況如此，研究人員認為，所有彗星的彗核中都可能攜帶著 D/H 比率更像我們星球的水。
米奇尚未被說服。2005 年，美國國家航空航天局的深度撞擊任務在坦普爾 1 號彗星上炸出了一個隕石坑。米奇是該任務的成員，她說，這表明新鮮物質僅在表面下幾釐米處，而不是隱藏在彗核深處。因此，從彗星中心吹出的物質應該與從近表面昇華的物質相似。其他彗星任務似乎也支援這一發現。“根據深度撞擊、EPOXI 和羅塞塔任務中看到的情況，我沒有看到任何理由認為[高活性彗星]噴射出的物質會比任何其他彗星更原始或更不原始，”她說。
加州大學洛杉磯分校的彗星研究員大衛·朱威特等其他人更關心如何將水輸送到地球。除了 D/H 比率之外，天體力學也為小行星作為地球水的主要來源提供了有力的論據。來自小行星帶的小行星比外太陽系中最接近的彗星更容易撞擊地球，研究表明，許多小行星含有與地球相似的指紋的水，這些水被鎖定在礦物質中。而且，考慮到小行星可以相對容易地撞擊內行星，很容易想象它們轟擊地球的數量足以填滿海洋——這對於彗星來說是無法輕易說出口的。根據朱威特的說法，地球海洋中的所有水將形成一個直徑約 600 公里的球，或者大約十億顆大小與 46P 大致相同的 1 公里大小的彗星。（彗星的平均直徑小於 10 公里。）
所有彗星都在其彗核中攜帶類似地球的水的想法仍然是“一個非常具有挑釁性的想法，”法國波爾多天體物理實驗室的早期太陽系演化模型研究員肖恩·雷蒙德說。“這絕對是一個值得檢驗的想法。” 朱威特說，更深入的實驗室測試可能有助於揭示隱藏類似地球水的彗星是否會釋放出不同的 D/H 比率，這可能會為早期太陽系中的水提供見解。但僅憑這一點是不夠的。
目前，只有三顆高活性彗星和少數幾顆普通彗星測量了 D/H 比率，兩者之間的聯絡仍然模糊不清。從根本上說，檢驗所有彗星是否在其彗核中都蘊藏著類似地球的水的最重要方法是找到並研究更多的彗星。密歇根大學的研究員埃德溫·伯金說：“我們必須走出去獲取更多這些彗星，看看這個預測是否成立。” 伯金在其他恆星周圍的原行星盤中尋找水，他沒有參與這項新研究。
技術的進步應該會繼續使從地面測量更多彗星的 D/H 比率變得更容易，而未來的任務可能會從太空進行更詳細的觀測。“我們需要更多的測量，”利斯說。“在過去的 25 年裡，我們收集了略多於十幾個的測量結果。這不足以進行統計研究。”