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“海尔-波普彗星”（C/1995 O1, Comet Hale-Bopp）一直是彗星研究的“宠儿”，部分原因是它是人们看到的最明亮的彗星之一。
（图片来源：美国宇航局）
上图为从美国哥伦比亚号航天飞机上看到的海尔-波普彗星。
彗星——那些环绕太阳运行的冰冻小天体——就像漂浮的时间胶囊，为我们提供了一个了解太阳系形成早期的窗口，并掌握着地球生命起源的线索。
在最近美国弗吉尼亚大学的一项研究中，科学家们建立了一个突破性的模型，来追踪海尔-波普彗星的化学成分是如何随着时间的推移而演变的。
最终，这项研究成功揭示了行星形成过程的一些最新线索——它甚至还可能揭示了地球之外存在生命的可能性。
您很难找到两颗完全相同的彗星，海尔-波普彗星之所以一直是彗星研究的“宠儿”，部分原因是它是人们看到的最明亮的彗星之一——它甚至被称为“1997年大彗星”。
因此，科学家有大量的观测数据可以用来检验新模型的结论。
海尔-波普彗星起源于“奥尔特云”，这是太阳系外围环绕太阳的冰质“星子”（“星子”可理解为原始行星的“种子”）的理论外壳，据信包含了形成太阳系的原始星云的一些最原始、保存最完好的“边角料”。
奥尔特云是太阳系中离太阳最远的地方。
但在遥远的过去，海尔-波普彗星被撞出了奥尔特云，开始向太阳靠近。
现在，它大约需要2400年的时间才能完成1次围绕太阳的公转。
换句话说，我们现在有了一个离我们相对较近的天体，它不仅包含了太阳系外围的信息，还包含了我们的宇宙邻居早期的信息。
图片来源：E. Kolmhofer，H. Raab；
Johannes-Kepler-Observatory/
Wikimedia Commons
（CC BY-SA 3.0）
因此，科学家们利用多年来收集到的观测数据，对海尔-波普彗星进行了研究——特别是它的化学成分以及它可能是如何随着时间的推移而演变的——从而为了解远古太阳系的状况提供了宝贵的资料。
这些数据还得到了计算机模型的补充，这些模型能帮助我们了解彗星内部发生的化学反应和动态转化，模拟复杂的有机分子是如何随着时间的推移而形成、留存和分解的。
了解这些彗星内部的相互作用非常重要，因为它揭示了太阳系诞生之初可能存在的分子种类，从而可能暗示生命是如何诞生的。
然而，在研究像海尔-波普彗星这样具有典型结构的彗星时，这种分析具有挑战性，尤其当彗星接近太阳时，分析就变得更加棘手。
因为彗星会在太阳附近急剧升温，并喷出尘埃和气体，形成巨大发光的“彗发”。
该研究面临的主要问题之一，是如何区分彗星本体冰层中的化学物质与彗发中由高能过程形成的化学物质。
科学家们之前已经建立了一类“气相化学模型”（models of gas-phase chemistry）来研究彗发中发生的化学过程，但目前这些模型的应用只侧重于活跃阶段的彗星，而没有考虑冰封彗核中发生的化学过程。
因此，这些模型无法充分捕捉到彗星在整个生命周期中所经历的全部条件和过程。
研究小组的新模型跟踪了海尔-波普彗星的轨道，从它在奥尔特云中的“冷藏阶段”开始，到它围绕太阳的5个不同阶段的轨道。
该模型将彗星本体分为25个不同的冰层和尘埃层，不同深度的冰层和尘埃层发生着复杂的化学反应，这使科学家能够更好地看到彗星化学反应的真实情况。
当彗星接近太阳时，它并不是均匀受热的——它的外部首先变热，然后热量才进入彗星深处。
同样，紫外线和宇宙射线也只能到达一定的深度，并且它们对彗星内部每个深度的影响也不同。
（图片来源：John Goldsmith/ESA）
海尔-波普彗星的彗核由冰冻的水、气体、尘埃和岩质物质组成，含有复杂的有机分子，如甲酰胺、甲酸甲酯、乙二醇、甲醇和乙腈——科学家认为这些物质很可能与地球生命的起源有关。
有趣的是：该研究表明，海尔-波普彗星中的大多数复杂有机分子很可能是从它“诞生”时候就存在了，而不是在后来的“旅程”中形成的。
虽然尘粒在星际介质中无处不在，但在致密的恒星形成区域，当最初温度依然较低时，它们会用周围气体中的物质形成“冰幔”（icy mantles）。
科学家认为，复杂的有机分子正是在这些冰幔中形成的。
韦伯太空望远镜的观测结果也证实了这一观点，即这些分子存在于寒冷的冰层中。
最终，这些冰粒聚集在一起，形成越来越大的天体——我们称之为“彗星”。
因此，彗星中许多复杂的有机分子看起来都源自星际（而非行星际）。
图片来源：Philipp Salzgeber
/Wikimedia Commons
（CC BY-SA 2.0 at）
上图为在克罗地亚帕钦（Pazin）附近拍摄到的海尔-波普彗星，当时它正在近日点附近，彗星下方偏右隐约可见仙女座星系。
然而，彗星是否是地球上有机分子的来源是一个非常有争议的话题。
科学家并不能确定早期彗星对早期地球有多大影响（如果有的话），该研究中的新发现也不会对太阳系形成的理论产生太大影响。
但它表明：太阳系确实是一个非常复杂的环境，其中有各种化学物质，包括有机成分。
但是，彗星向早期地球运送的有机分子可能形成于太阳形成之前——这是一个发人深思的问题，科学家将继续研究。
该研究小组计划进一步完善其模型，以更准确地模拟真实的彗星，从而对新彗星做出更可靠的预测，并深入了解它们的进化史。
上图为“丘留莫夫-格拉西缅科彗星”的真实色彩“全身照”，由“罗塞塔号”探测器摄于2014年9月19日。
为此，他们目前正在准备对“丘留莫夫-格拉西缅科彗星”（67P/Churyumov–Gerasimenko）进行模型研究——这颗“木星族彗星”创造了历史，是第一颗被来自地球的探测器绕行并着陆的彗星。
注：
短周期彗星中，周期短于20年和低倾角（不超过30度）的彗星，被称为“木星族彗星”。
在观测方面，人类目前甚至还没有观测到太阳系中彗星的1%——大多数彗星都太遥不可及了。
如果我们能观测到更多的彗星，并发现它们没有我们想象的那么复杂，那么它们的成分也许完全是在太阳系内形成的。
然而也有可能，我们会发现化学成分更复杂的彗星，这就将进一步巩固“复杂有机分子比太阳系形成还要早”这一观点。
问
那么，到底是——先有鸡还是先有蛋呢？
答
只有时间才能给出答案。
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参考：https://www.space.com/the-universe/comets/how-comet-hale-bopp-can-reveal-the-origins-of-life-on-earth-and-maybe-beyond
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