Почему в комете 67P / Чурюмов-Герасименко (67P) так мало азота? Это вопрос, который задают себе ученые, когда они смотрят на данные космического корабля ESA Rosetta. На самом деле, это вопрос, который они задают себе каждый раз, когда измеряют газы в коме. Когда Розетта посетила комету в 2014 году, она измерила газы и обнаружила, что азота было очень мало.
В двух новых статьях, опубликованных в журнале Nature Astronomy, исследователи предполагают, что азот на самом деле не пропадает вообще, он просто спрятан в строительных блоках жизни.
Rosetta была запущена в 2004 году и потребовалось 10 лет, чтобы достичь своей цели, Comet 67P. Он провел около двух лет, изучая его, прежде чем закончить свою миссию, врезавшись в комету. Розетта также отправила посадочный аппарат Philae на поверхность, и, несмотря на трудную посадку, которая нанесла урон его миссии, посадочный аппарат все еще был в состоянии сделать снимки с поверхности кометы.
Это было три года назад, и ученые все еще работают с данными.
«Хотя деятельность Rosetta закончилась более трех лет назад, она по-прежнему предлагает нам невероятное количество новой науки и остается поистине новаторской миссией».
Мэтт Тейлор, научный сотрудник ESA в Розетте.
Кометы в основном представляют собой ледяные шарики, и когда комета 67P приблизилась к Солнцу, тепло сублимировало материал из кометы в ее кому, газообразный, туманный шарик, который окружает комету. Когда Розетта проанализировала кому, она содержала ожидаемое количество химических веществ, таких как кислород и углерод, но не содержала азота.
«Причина этого истощения азота остается главным открытым вопросом в кометологии», - сказала Катрин Альтвегг из Бернского университета, Швейцария, главный исследователь прибора Rosetta Orbiter Spectrometer для ионного и нейтрального анализа (ROSINA) и ведущий автор новое исследование.
Столкнувшись с этим отсутствующим азотом в прошлом, ученые думали, что N2 (молекулярный азот) был слишком летучим, чтобы конденсироваться в кометный лед, когда образовалась комета. Другое возможное объяснение состоит в том, что он мог быть потерян в течение приблизительно 4,6 миллиардов лет жизни Солнечной системы. Но эти новые исследования представляют доказательства, которые игнорируют эти объяснения.
«Используя наблюдения ROSINA по комете 67P, мы обнаружили, что этот« отсутствующий »азот может быть фактически связан с солями аммония, которые трудно обнаружить в космосе», - сказал Альтвегг в пресс-релизе.
«Поиск солей аммония на комете очень интересен с точки зрения астробиологии».
Катрин Альтвегг, главный исследователь, Rosetta Orbiter Spectrometer для ионного и нейтрального анализа (ROSINA)
Одна из новых работ называется «Доказательства наличия солей аммония в комете 67P как объяснение истощения азота в кометных комах». Летучий азот в коме комы обычно переносится в NH3 (Аммиак) и HCN (цианистый водород). Аммиак может легко сочетаться с другими кислотами, такими как HCN, HNCO (изоциановая кислота) и HCOOH (муравьиная кислота), с образованием солей аммония. Соли аммония обнаруживаются при низких температурах в кометном льду и в межзвездной среде.
Соли аммония могут играть ключевую роль в строительных блоках жизни. Считается, что они являются предшественниками жизни и являются исходными соединениями для более сложных молекул, таких как мочевина и аминокислота глицин. Но их трудно обнаружить в космосе. Они нестабильны и нестабильны, как газ, и их инфракрасный сигнал может быть скрыт и их трудно обнаружить.
Идея о том, что кометы содержат строительные блоки жизни и играют определенную роль в распространении их по всей Солнечной системе, является старой. В первые годы Землю бомбардировали кометы, которые доставляли воду - и, вероятно, строительные блоки - на Землю. В 2016 году эта идея была подтверждена, когда Розетта обнаружила глицин и фосфор в коме 67P.
Эта идея известна как «молекулярная панспермия» и говорит о том, что строительные блоки жизни были созданы в космосе и включены в солнечную туманность. Когда планеты сгущались из этой туманности, эти строительные блоки пошли вместе. Они также постоянно распространялись по всей Солнечной системе кометами и другими телами.
«Поиск солей аммония на комете чрезвычайно интересен с точки зрения астробиологии», - добавил Альтвегг. «Это открытие подчеркивает, как много мы можем извлечь из этих интригующих небесных объектов».
За этим открытием были некоторые драматические моменты для Альтвегга и других ученых. Они использовали данные ближайшего к Розете приближения к комете, когда она находилась всего в 1,9 км над ней, в самой пыльной и туманной коме. Поместить космический корабль в такое положение было рискованным маневром, и в то время они не могли общаться с Розеттой.
«Из-за запыленной среды кометы и вращения Земли мы не могли в то время легко общаться с Розеттой через наши антенны, и нам пришлось ждать до следующего утра, чтобы восстановить нашу линию связи», - сказал Альтвегг в пресс-релиз.
«Никто из нас не спал хорошо в ту ночь! Но и Розетта, и РОЗИНА в итоге вели себя отлично, безошибочно измеряя самые обильные и самые разнообразные масс-спектры, и выявили многие соединения, которые мы никогда раньше не видели на 67P ».
Второе новое исследование называется «Инфракрасное обнаружение алифатических органических веществ в ядре кометы». Ведущий автор - Андреа Рапони из INAF, Национального института астрофизики в Италии. Он основан на данных, собранных с помощью прибора Rosetta Visible and Inframal Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS).
В этой статье исследователи представляют открытие алифатических органических соединений на 67P. Это цепочки водорода и углерода, а также строительные блоки жизни. Это первый раз, когда эти органические соединения были обнаружены на поверхности ядра кометы.
«Откуда и когда эти алифатические соединения произошли, чрезвычайно важно, так как считается, что они являются основными строительными блоками жизни, какими мы их знаем», - объяснил ведущий автор Raponi.
«Происхождение материала, подобного этому, найденного в кометах, имеет решающее значение для нашего понимания не только нашей Солнечной системы, но и планетных систем во всей Вселенной», - сказал Рапони.
Молекулярная панспермия подтверждена?
Эти алифатические строительные блоки не были сформированы на самой комете. Ученые считают, что они образовались в межзвездной среде или на молодом, еще формирующемся Солнце.
«Вдохновляющие открытия, подобные этим, помогают нам лучше понять не только самих комет, но и историю, характеристики и эволюцию всего нашего космического соседства».
Мэтт Тейлор, научный сотрудник ESA в Розетте
Авторы второй статьи также обнаружили сильное композиционное сходство между 67P и другими богатыми углеродом объектами внешней Солнечной системы.
«Мы обнаружили, что ядро кометы 67P имеет состав, сходный с межзвездной средой, что указывает на то, что комета содержит неизмененный пресолярный материал», - говорит соавтор исследования Фабрицио Капаччони, также ИНАФ и главный исследователь VIRTIS.
«Эту композицию также разделяют астероиды и некоторые метеориты, которые мы обнаружили на Земле, что позволяет предположить, что эти древние каменистые тела заперли различные соединения из первичного облака, которое впоследствии сформировало Солнечную систему».
«Это может означать, что, по крайней мере, часть органических соединений в ранней Солнечной системе произошла непосредственно из более широкой межзвездной среды - и, следовательно, что другие планетные системы также могут иметь доступ к этим соединениям», добавляет Рапони.
Несмотря на то, что миссия Rosetta закончилась более трех лет назад, когда космический корабль врезался в комету, ученые все еще прорабатывают данные и осмысливают их. Это отражает другие миссии, такие как миссия Кассини на Сатурн. Этот космический корабль был отправлен на гибель более двух лет назад, и ученые до сих пор публикуют новые документы на основе его данных.
«Хотя деятельность Rosetta закончилась более трех лет назад, она по-прежнему предлагает нам невероятное количество новой науки и остается поистине новаторской миссией», - добавляет Мэтт Тейлор, исследователь ESA в Rosetta Project.
«Эти исследования позволили решить пару открытых вопросов в области кометологии: почему кометы истощены азотом и откуда кометы получили свой материал. Вдохновляющие открытия, подобные этим, помогают нам лучше понять не только самих комет, но и историю, характеристики и эволюцию всего нашего космического соседства », - сказал Тейлор.
В какой-то момент НАСА обдумывала отправку собственного космического корабля на 67Р. Он назывался CAESAR (возвращение образца для исследования кометной астробиологии), и, как понятно из его названия, он собирался вернуть образец для исследования. Это было бы удивительно. Но эта миссия была одним из двух финалистов в процессе выбора миссии. Другая была миссия «Стрекоза», которая отправила бы роторный корабль на луну Сатурна Титан. В июне 2019 года миссия Dragonfly была выбрана над CAESAR.
У НАСА в настоящее время нет запланированных миссий кометам. Но ЕКА планирует свою миссию по перехвату кометы. Это будет первая миссия, чтобы посетить нетронутую комету, которая раньше не посещала внутреннюю Солнечную систему. Точная цель еще не выбрана.
Больше:
- ПРЕСС-РЕЛИЗ
- Исследовательская работа: Доказательства солей аммония в комете 67P как объяснение истощения азота в кометных комах
- Научная статья: Инфракрасное обнаружение алифатических органических веществ на кометном ядре
