Zakaj je v kometu 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P) tako malo dušika? To vprašanje so se znanstveniki vprašali, ko so si ogledali podatke vesoljskega plovila Rosetta. V resnici je to vprašanje, ki si ga zastavijo vsakič, ko merijo pline v kometovi komi. Ko je Rosetta leta 2014 obiskala komet, je izmerila pline in ugotovila, da je dušika zelo malo.
V dveh novih prispevkih, objavljenih v reviji Nature Astronomy, raziskovalci trdijo, da dušik sploh ne manjka, ampak je samo skrit v gradnikih življenja.
Rosetta je bila predstavljena leta 2004 in je trajalo 10 let, da je dosegel cilj, Comet 67P. Približno dve leti ga je preučeval, preden je končal svoje poslanstvo z vdorom v komet. Rosetta je tudi poslala lander Philae na površje in kljub težkemu pristajanju, ki je osakatil njegovo poslanstvo, je lander še vedno lahko fotografiral s površine kometa.
To je bilo pred tremi leti in znanstveniki še vedno delajo s pomočjo podatkov.
"Čeprav se je operacija Rosetta končala pred tremi leti, nam še vedno ponuja neverjetno količino nove znanosti in ostaja resnično revolucionarna misija."
Matt Taylor, ESA-jev projekt Rosetta.
Kometi so v veliki meri ledene kroglice, in ko se je Komet 67P približal Soncu, je toplota sublimirala material iz kometa v njegovo komo, plinasto, megleno piko, ki obdaja komet. Ko je Rosetta analizirala komo, je ta vsebovala pričakovane količine kemikalij, kot sta kisik in ogljik, a je bil dušik izčrpan.
"Razlog za izčrpavanje dušika je še vedno pomembno odprto vprašanje v znanosti o kotarstvu," je dejala Kathrin Altwegg z univerze v Bernu, Švica, glavna preiskovalec instrumenta Rosetta Orbiter Spectrometer za ionske in nevtralne analize (ROSINA). nova študija.
Znanstveniki so se v preteklosti soočali s tem manjkajočim dušikom, da je N2 (molekularni dušik) je bil preveč hlapljiv, da se je kondenziral, kondenzirajoč. Druga možna razlaga je, da se je morda izgubila v približno 4,6 milijarde let življenjske dobe osončja. Toda te nove študije predstavljajo dokaze, ki te razlage popustijo.
"Z uporabo opazovanj ROSINA nad kometom 67P smo ugotovili, da se lahko ta" manjkajoči "dušik v resnici veže v amonijeve soli, ki jih je težko zaznati v vesolju," je dejal Altwegg v sporočilu za javnost.
"Najdba amonijevih soli na kometu je iz astrobiološke perspektive izjemno navdušujoča."
Kathrin Altwegg, glavna preiskovalka, spektrometer orbitera Rosetta za ionsko in nevtralno analizo (ROSINA)
Eden od novih prispevkov je z naslovom "Dokazi o amonijevih solih v kometu 67P kot razlaga o izčrpanju dušika v kometarnih komah." Hlapljivi dušik v kometovi komi se običajno prenaša v NH3 (Amoniak) in HCN (Cianid vodik.) Amonijak se lahko zlahka kombinira z drugimi kislinami, kot so HCN, HNCO (Izocijanska kislina) in HCOOH (mravljična kislina), da tvori amonijeve soli. Amonijeve soli najdemo v nizkih temperaturah v kometskem ledu in v medzvezdnem mediju.
Amonijeve soli lahko igrajo ključno vlogo v gradnikih življenja. Zdi se, da so predhodniki življenja in so izhodiščne spojine za bolj zapletene molekule, kot sta sečnina in aminokislina glicin. Toda v vesolju jih je težko zaznati So hlapni in nestabilni kot plin, njihov infrardeči signal pa je lahko skrit in ga je težko zaznati.
Zamisel, da kometi vsebujejo gradnike življenja in igrajo nekakšno vlogo pri njihovem širjenju po celotnem Osončju, je stara. V svojih zgodnjih letih so Zemljo bombardirali kometi, ki so na Zemljo prinesli vodo - in verjetno gradnike. Leta 2016 se je ta ideja znova potrdila, ko je Rosetta v 67P komi odkrila glicin in fosfor.
Ta ideja je znana kot "molekularna panspermija" in pravi, da so gradniki življenja kovani v vesolju in bili vključeni v sončno meglico. Ko so se planeti zgostili iz meglice, so se ti gradniki odpravili na pot. Prav tako so jih kometi in druga telesa nenehno distribuirali po Osončju.
"Najdba amonijevih soli na kometu je iz astrobiološke perspektive izjemno navdušujoča," je dodal Altwegg. "To odkritje poudarja, koliko se lahko naučimo iz teh zanimivih nebesnih predmetov."
Za tem odkritjem Altwegga in drugih znanstvenikov je bilo nekaj dramatičnih trenutkov. Uporabili so podatke iz najbližjega pristopa Rosette do kometa, ko je bil le 1,9 km nad njim, znotraj same prašne, meglene kome. Postavitev vesoljskega plovila v ta položaj je bil tvegan manevar, in takrat niso mogli komunicirati z Rosetto.
"Zaradi prašnega okolja kometa in vrtenja Zemlje takrat nismo mogli hitro komunicirati z Rosetto prek naših anten, zato smo morali počakati do naslednjega jutra, da smo ponovno vzpostavili komunikacijsko povezavo," je dejal Altwegg v izjava za javnost.
"Nobeden od nas ni dobro spal tisto noč! Toda tako Rosetta kot ROSINA sta se obnašali odlično, brezhibno merili najbolj bogate in najrazličnejše masne spektre doslej in razkrivali številne spojine, ki jih še nikoli nismo opazili na 67P. "
Druga nova raziskava je z naslovom "Infrardeče odkrivanje alifatičnih organskih snovi na kometarnem jedru." Glavna avtorica je Andrea Raponi iz INAF-a, nacionalnega inštituta za astrofiziko v Italiji. Osredotočeno je na podatke, zbrane z Rosettinim vidnim in infrardečim termičnim spektrometrom (VIRTIS).
V tem prispevku raziskovalci predstavljajo odkritje alifatskih organskih spojin 67P. So verige vodika in ogljika, prav tako so gradniki življenja. To so prvič, da so bile te organske spojine najdene na površini jedra kometa.
"Od kod - in kdaj - so te alifatske spojine izhajale izredno pomembne, saj se jim zdi, da so bistveni gradniki življenja, kot ga poznamo," je pojasnil glavni avtor Raponi.
"Izvor materiala, kakršen je bil v kometih, je ključnega pomena za naše razumevanje ne samo našega Osončja, temveč tudi planetarnih sistemov po vsem vesolju," je dejal Raponi.
Potrjena molekularna panspermija?
Ti alifatski gradniki niso bili oblikovani na samem kometu. Znanstveniki menijo, da so se oblikovali v medzvezdnem mediju ali v mladem še tvorjenem Soncu.
"Navdihujoča odkritja, kakršna so ta, nam pomagajo razumeti veliko več ne samo o kometih, ampak o zgodovini, značilnostih in evoluciji celotne vesoljske soseske."
Matt Taylor, ESA-jev projekt Rosetta
Avtorji drugega prispevka so našli tudi močne kompozicijske podobnosti med 67P in drugimi zunanjimi objekti sončnega sistema.
"Ugotovili smo, da ima jedro kometa 67P sestavo, podobno medzvezdnemu mediju, kar kaže, da komet vsebuje nespremenjeno predsolarno snov," pravi soavtor študije Fabrizio Capaccioni, tudi INAF in glavni raziskovalec VIRTIS.
"To sestavo delijo tudi asteroidi in nekateri meteoriti, ki smo jih našli na Zemlji, kar kaže na to, da so ta starodavna, skalnata telesa zapirala različne spojine iz prvotnega oblaka, ki so šli naprej v Sončni sistem."
"To lahko pomeni, da je vsaj del organskih spojin v zgodnjem Osončju prišel neposredno iz širšega medzvezdnega medija - in da imajo lahko tudi drugi planetarni sistemi dostop do teh spojin," dodaja Raponi.
Čeprav se je misija Rosetta končala pred več kot tremi leti, ko je vesoljsko plovilo poslalo strmoglavljenje v komet, znanstveniki še vedno prebijajo podatke in imajo smisel za to. To je ogledalo drugih misij, kot je Cassinijeva misija v Saturn. To vesoljsko plovilo je bilo poslano v smrt pred dvema letoma, znanstveniki pa na podlagi njegovih podatkov še vedno objavljajo nove prispevke.
"Čeprav se je operacija Rosetta končala pred tremi leti, nam še vedno ponuja neverjetno količino nove znanosti in ostaja resnično prelomna misija," dodaja Matt Taylor, ESA-jev Rosetta projektni znanstvenik.
"Te študije so obravnavale nekaj odprtih vprašanj v kotarijski znanosti: zakaj so kometi osiromašeni z dušikom in od kod so kometi dobili svoje gradivo. Navdihujoča odkritja, kakršna so ta, nam pomagajo razumeti veliko več ne samo o kometih, ampak o zgodovini, značilnostih in evoluciji celotne vesoljske soseske, "je dejal Taylor.
V nekem trenutku je NASA nameravala poslati svoje vesoljsko plovilo v 67P. Imenovali so ga CAESAR (vzorec vračanja vzorca astrobiološke raziskave kometa), in kot je jasno že njegovo ime, bo vzel vzorec nazaj v študijo. To bi bilo neverjetno. Toda to poslanstvo je bilo eno od dveh finalistov v postopku izbire misije. Druga je bila misija Dragonfly, ki je poslala rotor na ladjo Saturn na Luno Titan. Junija 2019 je bila za CAESAR izbrana misija Dragonfly.
Nasa trenutno nima načrtovanih misij na komete. Toda ESA načrtuje svojo misijo prestreznika Comet. To bo prva misija obiskati neokrnjen komet, ki še ni obiskal notranjega Osončja. Natančen cilj še ni izbran.
Več:
- Sporočilo za javnost: ZGRADBA ŽIVLJENJSKIH BLOKOV, KI JIH JE NASTAVLJENO NAVODILO ROSETTA V SESTAVI NJEGOVEGA BOLNIKA
- Raziskovalni članek: Dokazi o amonijevih solih v kometu 67P kot pojasnilo za izčrpavanje dušika v kometarnih komah
- Raziskovalni članek: Infrardeče odkrivanje alifatske organske snovi na jedru kotarjev
