Dlaczego w komecie 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P) jest tak mało azotu? To pytanie zadali sobie naukowcy, patrząc na dane z sondy Rosetta ESA. W rzeczywistości to pytanie zadają sobie za każdym razem, gdy mierzą gazy w śpiączce komety. Kiedy Rosetta odwiedziła kometę w 2014 roku, zmierzyła gazy i stwierdziła, że jest bardzo mało azotu.
W dwóch nowych artykułach opublikowanych w Nature Astronomy badacze sugerują, że azotu tak naprawdę wcale nie brakuje, jest on po prostu ukryty w podstawowych elementach życia.
Rosetta została wydana w 2004 roku i zajęła 10 lat, aby osiągnąć swój cel, kometę 67P. Spędził około dwóch lat studiując go, zanim zakończył swoją misję, wpadając na kometę. Rosetta wysłała również lądownik Philae na powierzchnię i pomimo trudnego lądowania, które utrudniało jego misję, lądownik nadal był w stanie robić zdjęcia z powierzchni komety.
To było trzy lata temu, a naukowcy wciąż pracują nad danymi.
„Chociaż operacje Rosetta zakończyły się ponad trzy lata temu, wciąż oferują nam niesamowitą ilość nowej nauki i pozostają naprawdę przełomową misją”.
Matt Taylor, naukowiec projektu ESA Rosetta.
Komety są w dużej mierze kulami lodowymi, a kiedy Kometa 67P zbliżyła się do Słońca, sublimowany materiał z komety zamienił się w śpiączkę, gazową, zamgloną kroplę otaczającą kometę. Kiedy Rosetta przeanalizowała śpiączkę, zawierała oczekiwane ilości substancji chemicznych, takich jak tlen i węgiel, ale wyczerpała się w niej azot.
„Przyczyna tego wyczerpania azotu pozostaje głównym otwartym pytaniem w naukach kometarnych” - powiedziała Kathrin Altwegg z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii, główny badacz spektrometru Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) i główny autor nowe badanie.
W przeszłości w obliczu braku tego azotu naukowcy myśleli, że N2 (azot cząsteczkowy) był zbyt lotny, aby skroplić się w lodzie kometarnym, gdy kometa się utworzyła. Innym możliwym wyjaśnieniem jest to, że mogła zostać utracona w ciągu około 4,6 miliarda lat życia Układu Słonecznego. Ale te nowe badania przedstawiają dowody, które pomijają te wyjaśnienia.
„Korzystając z obserwacji ROSINA dotyczących komety 67P, odkryliśmy, że ten„ brakujący ”azot może w rzeczywistości być związany z solami amonowymi, które są trudne do wykrycia w przestrzeni kosmicznej”, powiedział Altwegg w komunikacie prasowym.
„Znalezienie soli amonowych w komecie jest niezwykle ekscytujące z punktu widzenia astrobiologii.”
Kathrin Altwegg, główny badacz, spektrometr Orbitera Rosetta do analizy jonowej i neutralnej (ROSINA)
Jeden z nowych artykułów zatytułowany jest „Dowody na obecność soli amonowych w komecie 67P jako wyjaśnienie ubytku azotu w kometach”. Lotny azot w śpiączce komety jest zwykle przenoszony w NH3 (Amoniak) i HCN (cyjanowodór). Amoniak można łatwo łączyć z innymi kwasami, takimi jak HCN, HNCO (kwas izocyjanowy) i HCOOH (kwas mrówkowy), tworząc sole amonowe. Sole amonowe znajdują się w niskich temperaturach w lodzie kometowym i w ośrodku międzygwiezdnym.
Sole amonowe mogą odgrywać kluczową rolę w budowaniu życia. Uważa się, że są one prekursorami życia i są związkami wyjściowymi dla bardziej złożonych cząsteczek, takich jak mocznik i aminokwas glicyna. Ale trudno je wykryć w kosmosie. Są lotne i niestabilne jak gaz, a ich sygnał podczerwieni może być ukryty i trudny do wykrycia.
Pomysł, że komety zawierają elementy życia i odgrywają jakąś rolę w rozprzestrzenianiu ich w całym Układzie Słonecznym, jest stary. We wczesnych latach Ziemia była bombardowana przez komety, które sprowadzały wodę - i prawdopodobnie bloki budulcowe - na Ziemię. W 2016 r. Ten pomysł został potwierdzony, gdy Rosetta odkryła zarówno glicynę, jak i fosfor w śpiączce 67P.
Pomysł ten znany jest jako „panspermia molekularna” i mówi, że cegiełki życia zostały wykute w przestrzeni i zostały włączone do mgławicy słonecznej. Gdy planety skondensowały się z tej mgławicy, te bloki konstrukcyjne ruszyły w drogę. Były one również rozmieszczone w całym Układzie Słonecznym w sposób ciągły przez komety i inne ciała.
„Znalezienie soli amonowych w komecie jest niezwykle ekscytujące z punktu widzenia astrobiologii”, dodał Altwegg. „To odkrycie podkreśla, jak wiele możemy się nauczyć od tych intrygujących obiektów niebieskich”.
Od odkrycia Altwegga i innych naukowców wydarzyły się dramatyczne chwile. Wykorzystali dane z najbliższego podejścia Rosety do komety, gdy znajdowała się ona zaledwie 1,9 km (1,18 mi) nad nią, wewnątrz samej zakurzonej, mglistej śpiączki. Ustawienie statku kosmicznego w tej pozycji było ryzykownym manewrem i nie mogli wówczas nawiązać komunikacji z Rosettą.
„Z powodu zapylonego środowiska w komecie i rotacji Ziemi nie byliśmy wtedy w stanie łatwo komunikować się z Rosettą za pośrednictwem naszych anten i musieliśmy czekać do następnego ranka, aby ponownie ustanowić nasze łącze komunikacyjne”, powiedział Altwegg informacja prasowa.
„Żaden z nas nie spał dobrze tej nocy! Ale zarówno Rosetta, jak i ROSINA zachowywały się doskonale, bezbłędnie mierząc najliczniejsze i najbardziej różnorodne widma masowe, i ujawniając wiele związków, których nigdy wcześniej nie zauważyliśmy na 67P. ”
Drugie nowe badanie zatytułowane jest „Wykrywanie w podczerwieni organicznych związków alifatycznych w jądrze komety”. Głównym autorem jest Andrea Raponi z INAF, Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech. Koncentruje się na danych zebranych za pomocą spektrometru termicznego z widzialnym i podczerwonym obrazem Rosetty (VIRTIS).
W tym artykule naukowcy przedstawiają odkrycie alifatycznych związków organicznych na 67P. Są łańcuchami wodoru i węgla, a także budują elementy życia. Po raz pierwszy te związki organiczne znaleziono na powierzchni jądra komety.
„Skąd - i kiedy - pochodzą te związki alifatyczne, jest niezwykle ważne, ponieważ uważa się je za niezbędne budulce życia, jakie znamy” - wyjaśnił główny autor Raponi.
„Pochodzenie materiału takiego jak ten znaleziony w kometach ma kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia nie tylko naszego Układu Słonecznego, ale także układów planetarnych w całym Wszechświecie”, powiedział Raponi.
Potwierdzona molekularna panspermia?
Te alifatyczne bloki konstrukcyjne nie powstały na samej komecie. Naukowcy uważają, że utworzyli się w ośrodku międzygwiezdnym lub w młodym, wciąż formującym się Słońcu.
„Inspirujące odkrycia, takie jak te, pomagają nam lepiej zrozumieć nie tylko same komety, ale także historię, cechy i ewolucję całego naszego kosmicznego sąsiedztwa”.
Matt Taylor, naukowiec projektu ESA Rosetta
Autorzy drugiego artykułu odkryli również silne podobieństwa kompozycyjne między 67P a innymi bogatymi w węgiel obiektami zewnętrznego Układu Słonecznego.
„Odkryliśmy, że jądro komety 67P ma skład podobny do ośrodka międzygwiezdnego, co wskazuje, że kometa zawiera niezmieniony materiał przedtrzonowy”, mówi współautor badania Fabrizio Capaccioni, również z INAF i główny badacz VIRTIS.
„Tę kompozycję dzielą również asteroidy i niektóre meteoryty, które znaleźliśmy na Ziemi, co sugeruje, że te starożytne, skaliste ciała blokowały różne związki z pierwotnej chmury, która następnie uformowała Układ Słoneczny.”
„Może to oznaczać, że co najmniej część związków organicznych we wczesnym Układzie Słonecznym pochodzi bezpośrednio z szerszego ośrodka międzygwiezdnego - a zatem inne układy planetarne również mogą mieć dostęp do tych związków”, dodaje Raponi.
Mimo że misja Rosetty zakończyła się ponad trzy lata temu, kiedy statek kosmiczny został rozbity na kometę, naukowcy wciąż przeczesują dane i rozumieją je. Odzwierciedla to inne misje, takie jak misja Cassini na Saturnie. Ten statek kosmiczny został wysłany na śmierć ponad dwa lata temu, a naukowcy wciąż publikują nowe artykuły na podstawie jego danych.
„Chociaż operacje Rosetta zakończyły się ponad trzy lata temu, wciąż oferują nam niesamowitą ilość nowej nauki i pozostają naprawdę przełomową misją”, dodaje Matt Taylor, naukowiec projektu Rosetta z ESA.
„Badania te obejmowały kilka otwartych pytań w nauce o kometach: dlaczego komety są pozbawione azotu i skąd pochodzą komety. Inspirujące odkrycia takie jak te pomagają nam lepiej zrozumieć nie tylko same komety, ale także historię, cechy i ewolucję całego naszego kosmicznego sąsiedztwa ”- powiedział Taylor.
W pewnym momencie NASA rozważała wysłanie własnego statku kosmicznego na 67P. Nazywał się CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return) i jak sama nazwa wskazuje, zamierzał przynieść próbkę z powrotem do badań. To byłoby niesamowite. Ale ta misja była jednym z dwóch finalistów w procesie wyboru misji. Drugą była misja Dragonfly, która wysłałaby wirnik-statek do księżyca Saturna, Tytana. W czerwcu 2019 r. Misję Dragonfly wybrano zamiast CAESAR.
NASA obecnie nie planuje misji na komety. Ale ESA planuje misję Comet Interceptor. Będzie to pierwsza misja, by odwiedzić dziewiczą kometę, która wcześniej nie odwiedziła wewnętrznego Układu Słonecznego. Dokładny cel nie został jeszcze wybrany.
Więcej:
- Informacja prasowa: BUDUJĄCE BLOKI ŻYCIA WYKRYTE NA KOMETĘ ROSETTY WSKAZÓWKA W SKŁADZIE JEGO URODZENIA
- Artykuł badawczy: Dowody na obecność soli amonowych w komecie 67P jako wyjaśnienie ubytku azotu w kometach
- Artykuł badawczy: Wykrywanie w podczerwieni organicznych związków alifatycznych w jądrze komety
