Чому в Комети 67P / Чурюмов-Герасименко (67P) так мало азоту? Це питання задавали вчені, коли вони переглядали дані космічного корабля ESA на розетці. Насправді це питання, яке вони задають собі кожен раз, коли вимірюють гази в кометі комети. Коли Розетта відвідала комету в 2014 році, вона виміряла гази і виявила, що азоту дуже мало.
У двох нових роботах, опублікованих у Nature Astronomy, дослідники припускають, що азот взагалі зовсім не вистачає, він просто прихований у будівельних блоках життя.
Rosetta була запущена в 2004 році і знадобилося 10 років, щоб досягти своєї мети, Comet 67P. На вивчення його пройшло близько двох років, перш ніж закінчити свою місію, врізавшись у комету. Розетта також розіслала землю Філа на поверхню, і, незважаючи на складну посадку, яка покалічила її місію, земляка все-таки змогла знімати зображення з поверхні комети.
Це було три роки тому, і вчені все ще працюють над даними.
"Хоча операції" Розетта "закінчилися понад три роки тому, вона все ще пропонує нам неймовірну кількість нової науки і залишається справді новаторською місією".
Метт Тейлор, науковий співробітник ESA Rosetta Project.
Комети - це в основному крижані кулі, і коли Комета 67П наблизилась до Сонця, тепло сублімувало матеріал з комети в її кому, газоподібну, туманну краплину, яка оточує комету. Коли Розетта аналізувала кому, вона містила очікувані кількості хімічних речовин, таких як кисень та вуглець, але виснажувалась азотом.
"Причина цього виснаження азоту залишається головним відкритим питанням в кометарній науці", - сказала Катрін Алтвегг з університету Берна, Швейцарія, головний дослідник спектраметра орбіт-орбіт Rosetta для іонного та нейтрального аналізу (ROSINA) та головний автор нове дослідження.
У минулому стикаючись з цим відсутнім азотом, вчені вважали, що N2 (молекулярний азот) був занадто летючим, щоб конденсуватися в кометарний лід при утворенні комети. Іншим можливим поясненням є те, що вона, можливо, була втрачена протягом приблизно 4,6 мільярда років життя Сонячної системи. Але ці нові дослідження представляють докази, які ці пояснення не враховують.
"Використовуючи спостереження ROSINA щодо комети 67P, ми виявили, що цей" відсутній "азот насправді може бути пов'язаний з амонієвими солями, які важко виявити в космосі", - заявив Альтвегг у прес-релізі.
"Пошук амонієвих солей на кометі надзвичайно захоплюючий з точки зору астробіології".
Катрін Альтвегг, головний дослідник, спектрометр орбіт-орбіт Розетта для іонного та нейтрального аналізу (ROSINA)
Одна з нових робіт має назву «Докази амонієвих солей у кометі 67P як пояснення виснаження азоту в кометарних комах». Летючий азот у коматозній комі, як правило, міститься в NH3 (Аміак) та HCN (ціаністий водень). Аміак легко поєднується з іншими кислотами, такими як HCN, HNCO (ізоціанова кислота) та HCOOH (мурашина кислота), утворюючи солі амонію. Солі амонію містяться при низьких температурах в комедовому льоду та в міжзоряному середовищі.
Солі амонію можуть відігравати ключову роль у складових життєвого блоку. Вони вважаються попередниками життя і є вихідними сполуками для більш складних молекул, таких як сечовина та амінокислота гліцин. Але їх важко виявити в космосі Вони летючі і нестабільні як газ, і їх інфрачервоний сигнал може бути прихованим і важко виявити.
Ідея про те, що комети містять будівельні блоки життя і відіграють якусь роль у розповсюдженні їх по всій Сонячній системі, - стара. У перші роки Землю обстрілювали комети, які принесли на Землю воду - і, можливо, будівельні блоки. У 2016 році ця ідея була підтверджена, коли Розетта виявила і гліцин, і фосфор у комі 67P.
Ця ідея відома як "молекулярна панспермія", і вона говорить про те, що будівельні блоки життя були вироблені в космосі і були включені в сонячну туманність. Коли з цієї туманності конденсувалися планети, ці будівельні блоки вирушили на прогулянку. Вони також поширювалися по всій Сонячній системі безперервно кометами та іншими органами.
"Пошук амонієвих солей на кометі надзвичайно захоплюючий з точки зору астробіології", - додав Альтвегг. "Це відкриття підкреслює, скільки ми можемо дізнатися з цих інтригуючих небесних об'єктів".
За цим відкриттям були кілька драматичних моментів для Альтвегга та інших вчених. Вони використовували дані найбільш близького підходу Розетти до комети, коли вона знаходилась над 1,9 км (1,18 миль) над нею, добре всередині самої пильної, туманної коми. Поміщення космічного корабля в таке положення було ризикованим маневром, і вони не могли спілкуватися з Розеттою на той час.
"Через запилене середовище комети і обертання Землі нам не вдалося в той час легко спілкуватися з Розеттою через наші антени, і нам довелося чекати наступного ранку, щоб відновити наш зв'язок", - сказав Альтвегг прес-реліз.
«Ніхто з нас не спав добре тієї ночі! Але і Розетта, і РОСИНА повели себе прекрасно, бездоганно вимірювали найпоширеніші та найрізноманітніші мас-спектри поки що, і виявляючи багато сполук, яких ми ніколи не помічали на 67P ”.
Друге нове дослідження має назву «Інфрачервоне виявлення аліфатичної органіки на кометному ядрі». Головний автор - Андреа Рапоні з Національного інституту астрофізики в Італії. Він зосереджений на даних, зібраних за допомогою інструмента видимого та інфрачервоного теплового зображення Rosetta (VIRTIS) Rosetta.
У цій роботі дослідники представляють відкриття аліфатичних органічних сполук на 67P. Вони є ланцюгами водню та вуглецю, і вони також будують блоки життя. Це вперше ці органічні сполуки виявлені на поверхні ядра комети.
"Звідки - і коли - ці аліфатичні сполуки походять надзвичайно важливо, оскільки, як ми знаємо, вони є важливими будівельними елементами життя", - пояснив головний автор Рапоні.
"Походження такого матеріалу, який міститься в кометах, має вирішальне значення для нашого розуміння не тільки Сонячної системи, але і планетарних систем у Всесвіті", - сказав Рапоні.
Підтверджена молекулярна панспермія?
Ці аліфатичні будівельні блоки не формувалися на самій кометі. Вчені вважають, що вони утворилися в міжзоряному середовищі, або в молодому ще утворюючому Сонці.
"Натхненні відкриття, подібні цим, допомагають нам зрозуміти набагато більше не лише про комети, але про історію, характеристики та еволюцію всього нашого космічного сусідства".
Метт Тейлор, науковий співробітник ESA Rosetta Project
Автори другої статті також виявили сильну композиційну схожість між 67P та іншими багатими вуглецем об'єктами Сонячної системи.
"Ми виявили, що ядро Комети 67P має склад, подібний до міжзоряного середовища, що вказує на те, що комета містить незмінений досонячний матеріал", - каже співавтор дослідження Фабрізіо Капакчоні, також INAF та головний дослідник VIRTIS.
"Ця композиція поділяється також на астероїди та деякі метеорити, які ми знайшли на Землі, що дозволяє припустити, що ці стародавні, скелясті тіла зафіксували різні сполуки з первісної хмари, що продовжувала формувати Сонячну систему".
"Це може означати, що принаймні частина органічних сполук у ранній Сонячній системі надходила безпосередньо з більш широкого міжзоряного середовища - і, таким чином, інші планетарні системи також можуть мати доступ до цих сполук", - додає Рапоні.
Незважаючи на те, що місія Розетта закінчилася більше трьох років тому, коли космічний корабель був відправлений, врізавшись у комету, вчені все ще розчісують дані та мають сенс. Це відображає інші місії, такі як місія Кассіні до Сатурна. Цей космічний корабель був відправлений в смерть понад два роки тому, і вчені досі публікують нові документи на основі його даних.
"Хоча операції" Розетта "закінчилися понад три роки тому, вона все ще пропонує нам неймовірну кількість нової науки і залишається справді новаторською місією", - додає Метт Тейлор, науковий співробітник проекту ESR Rosetta.
«Ці дослідження вирішили декілька відкритих питань кометарічної науки: чому комети виснажені азотом і звідки комети отримали свій матеріал. Натхненні відкриття, подібні цим, допомагають нам зрозуміти набагато більше не тільки про комети, але й про історію, характеристики та еволюцію всього нашого космічного сусідства », - сказав Тейлор.
Одного разу NASA збиралася відправити свій космічний корабель до 67P. Він називався CAESAR (повернення зразків астробіологічних досліджень комети), і як видно з назви, він збирався повернути зразок для вивчення. Це було б дивовижно. Але ця місія була одним із двох фіналістів у процесі відбору місії. Іншою була місія "Dragonfly", яка відправляла роторне судно до місячного титану Сатурна. У червні 2019 року над CAESAR було обрано місію Dragonfly.
В даний час НАСА не планує місій на комети. Але ЄКА планує свою місію перехоплювача комет. Це буде перша місія відвідати незайману комету, яка раніше не відвідувала внутрішню Сонячну систему. Точна ціль ще не обрана.
Більше:
- Прес-реліз: БУДІВЕЛЬНІ БЛОКИ ЖИТТЯ, ПІДТРИМАНІ НА КОМЕТІ РОСЕТТА НА СОВІДІ СКЛАДУ ЇЇ НАРОДЖЕННЯ
- Дослідження: Докази солей амонію в кометі 67P як пояснення виснаження азоту в кометарних комах
- Дослідження: Інфрачервоне виявлення аліфатичної органіки на кометному ядрі
