444
Нове дослідження комети 67P показує, що її вода може бути схожою на земну, що суперечить попереднім висновкам місії Rosetta, яка показала високий рівень дейтерію. Це свідчить про те, що комети могли зіграти певну роль у доставляння води на Землю, оскільки вплив пилу в попередніх вимірюваннях міг спотворити результати.
Походження води на Землі
Вчені виявили, що вода на кометі 67P/Чурюмова–Герасименко має спільний молекулярний підпис з водою в океанах Землі. Це відкриття ставить під сумнів нещодавні дослідження та повертає теорію про те, що комети сімейства Юпітера, такі як 67P, могли зіграти певну роль у доставці води на Землю.
Вода завжди мала вирішальне значення для життя на Землі, як у його формуванні, так і в його постійному існуванні. Хоча деяка кількість води, ймовірно, утворилася в хмарі газу та пилу, яка породила нашу планету 4,6 мільярда років тому, більша її частина випарувалася через інтенсивне нагрівання Сонця в перші дні існування Землі. Як на Землі виникла така кількість рідкої води, довгий час було предметом наукових дискусій.
Роль комет і астероїдів
Дослідження показують, що частина води на Землі утворилася в результаті вулканічної діяльності, коли водяна пара, що вивільнялася в результаті вивержень, конденсувалася і випадала у вигляді дощу, наповнюючи океани. Однак докази також вказують на те, що значна частина води на Землі надходить із льоду та мінералів, які переносяться астероїдами та, можливо, кометами, які врізалися в планету. Близько 4 мільярдів років тому період частих зіткнень астероїдів і комет із внутрішніми планетами Сонячної системи міг значно вплинути на водопостачання Землі.
Хоча докази зв’язку астероїдної води з земною є переконливими, роль комет спантеличила вчених. Кілька вимірювань комет сімейства Юпітера, які містять примітивний матеріал із ранньої Сонячної системи та, як вважають, сформувалися за орбітою Сатурна, показали тісний зв’язок між їхньою водою та земною. Цей зв’язок базувався на ключовій молекулярній сигнатурі, яку вчені використовують для визначення походження води в Сонячній системі.
Дослідження співвідношення дейтерію
Ця ознака є співвідношенням дейтерію (D) до звичайного водню (H) у воді будь-якого об’єкта, і вона дає вченим підказки про те, де цей об’єкт утворився. Дейтерій є рідкісним, більш важким типом або ізотопом водню. У порівнянні з водою на Землі це співвідношення водню в кометах і астероїдах може виявити, чи існує зв’язок. Оскільки вода з дейтерієм частіше утворюється в холодному середовищі, існує вища концентрація ізотопу на об’єктах, які утворилися далеко від Сонця, наприклад кометах, ніж на об’єктах, які утворилися ближче до Сонця, наприклад астероїдах.
Переоцінка водних внесків Comet
Вимірювання дейтерію у водяній парі кількох інших комет сімейства Юпітера, проведені протягом останніх кількох десятиліть, показали рівні, подібні до земної води.
«Дійсно починало здаватися, що ці комети відіграють важливу роль у доставці води на Землю», — сказала Кетлін Мандт, планетолог із Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд. Мандт очолив дослідження, опубліковане в Science Advances 13 листопада, яке переглядає вміст дейтерію в 67P.
Нове розуміння результатів Розетти
Але у 2014 році місія ESA (Європейського космічного агентства) Rosetta до 67P поставила під сумнів ідею про те, що комети сімейства Юпітера допомогли наповнити водний резервуар Землі. Вчені, які проаналізували вимірювання води Rosetta, виявили найвищу концентрацію дейтерію будь-якої комети, і приблизно в три рази більше дейтерію, ніж в океанах Землі, де приблизно 1 атом дейтерію припадає на кожні 6420 атомів водню.
«Це був великий сюрприз, і це змусило нас переосмислити все», — сказав Мандт.
Команда Мандта вирішила використати вдосконалену статистичну обчислювальну техніку для автоматизації трудомісткого процесу виділення багатих на дейтерій води в більш ніж 16 000 вимірювань Rosetta. Rosetta зробила ці вимірювання в «комі» газу та пилу навколо 67P. Команда Мандта, до складу якої входили вчені Rosetta, першою проаналізувала всі вимірювання води європейської місії, які охоплювали всю місію.
Наслідки та майбутні дослідження
Дослідники хотіли зрозуміти, які фізичні процеси спричинили мінливість співвідношення ізотопів водню, виміряного на кометах. Лабораторні дослідження та спостереження за кометами показали, що кометний пил може впливати на показники співвідношення водню, які вчені виявляють у парах комет, що може змінити наше розуміння того, звідки береться кометна вода та як вона порівнюється з водою на Землі.
«Тож мені було цікаво, чи зможемо ми знайти докази того, що це відбувається в 67P», — сказав Мандт. «І це лише один із тих дуже рідкісних випадків, коли ви висуваєте гіпотезу й насправді виявляєте, що це відбувається».
Дійсно, команда Мандта виявила чіткий зв’язок між вимірюваннями дейтерію в комі 67P і кількістю пилу навколо космічного корабля Rosetta, показуючи, що вимірювання, зроблені поблизу космічного корабля в деяких частинах коми, можуть не відображати склад комети. тіло.
У міру наближення комети по своїй орбіті до Сонця її поверхня нагрівається, в результаті чого з поверхні виділяється газ, у тому числі пил із шматочками водяного льоду. Дослідження показують, що вода з дейтерієм прилипає до частинок пилу легше, ніж звичайна вода. Коли лід на цих частинках пилу потрапляє в кому, цей ефект може призвести до того, що комета має більше дейтерію, ніж вона є.
Мандт та її команда повідомили, що до того часу, коли пил потрапляє до зовнішньої частини коми, принаймні на відстані 75 миль від тіла комети, вона висохне. Коли багата на дейтерій вода зникає, космічний корабель може точно виміряти кількість дейтерію, що надходить з тіла комети. Автори статті кажуть, що це відкриття має велике значення не тільки для розуміння ролі комет у доставляння води на Землю, але й для розуміння спостережень за кометами, які дають уявлення про формування ранньої Сонячної системи.
«Це означає, що є чудова можливість переглянути наші минулі спостереження та підготуватися до майбутніх, щоб ми могли краще пояснити вплив пилу», — сказав Мандт.
