Вид сбоку на завесу выброса, созданную во время эксперимента по удару на сверхскорости на полигоне вертикальной пушки НАСА в Эймсе. Эксперимент был разработан для изучения последствий ударов по органике Цереры. Фото: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.
Одним из самых интересных открытий миссии НАСА Dawn является то, что Церера, крупнейший объект в поясе астероидов, расположенный между Марсом и Юпитером, содержит сложную органику. Открытие алифатических молекул, состоящих из углеродных и водородных цепочек, в сочетании с доказательствами того, что на Церере много водяного льда и что она, возможно, была океаническим миром, означает, что эта карликовая планета могла когда-то содержать основные ингредиенты, связанные с жизнью, какой мы ее знаем. .
То, как алифатическая органика возникла на Церере, было предметом интенсивных исследований с момента ее открытия в 2017 году. Некоторые исследования пришли к выводу, что комета или другой богатый органикой ударный объект доставил их на Цереру; другие указывают на молекулы, образовавшиеся на карликовой планете после того, как ее первичные материалы были изменены соленой водой. Но независимо от происхождения, органические вещества на Церере подверглись воздействию повсеместных ударов, поразивших ее поверхность.
Теперь новое исследование, которое будет представлено во вторник на встрече GSA Connects 2023 Геологического общества Америки, расширяет понимание учеными того, как удары повлияли на алифатические молекулы Цереры — и каковы последствия для определения их происхождения и оценки обитаемости карликовой планеты.
«Органика изначально была обнаружена вблизи большого ударного кратера, и именно это побудило нас посмотреть, как удары повлияют на эту органику», — говорит Терик Дейли, планетолог из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса, который руководил этим исследованием. «Мы обнаруживаем, что органические вещества могут быть более распространены, чем сообщалось вначале, и что они, по-видимому, устойчивы к воздействиям условий, подобных условиям Цереры».
Использование нескольких наборов данных
Из данных Dawn Дейли знал, что Церера покрыта ударными кратерами разных размеров, образовавшимися в результате столкновения с Церерой других астероидов. Но чего он еще не понимал, так это того, как эти воздействия влияют на алифатические соединения — информация, которая была необходима, чтобы помочь определить, откуда возникла органика и как их характеристики могли измениться после воздействия множественных воздействий на протяжении миллиардов лет.
«Хотя в прошлом исследователи проводили эксперименты по ударам и ударам различных типов органики, — говорит Дейли, — не хватало исследования, посвященного типу органики, обнаруженной на Церере, с использованием того же типа аналитического метода, который использовался космическим кораблем Dawn. чтобы их обнаружить». Это, по его словам, позволит проводить прямое сравнение экспериментальных данных и данных космического корабля.
Дейли работал с командой, в которую входили Джессика Саншайн, астроном из Университета Мэриленда, и Хуан Ризос, постдокторант из Университета Мэриленда, который сейчас работает астрофизиком в Институте астрофизики Андалусии в Испании, над проведением серии исследований. эксперименты на вертикальном артиллерийском полигоне НАСА в Эймсе. Эксперименты имитировали условия удара, типичные для Цереры: скорость удара составляла 2–6 км/с (4 400–13 000 миль в час), а углы удара варьировались от 15 до 90 градусов относительно горизонтали.
Ударный кратер, образовавшийся в результате эксперимента со сверхскоростным ударом на полигоне вертикальной пушки НАСА в Эймсе. Эксперимент был разработан для изучения последствий воздействия на органику Цереры. Фото: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.
Ризос и Саншайн также провели новый анализ, в котором объединились данные двух разных инструментов — камеры и спектрометра изображений, которые летали на космическом корабле Dawn, — а затем использовали алгоритм для экстраполяции композиционной информации со спектрометра до более высокого пространственного разрешения камеры. Результаты позволили им исследовать органику более детально, чем это было возможно ранее.
«Люди рассматривали данные камеры Dawn и данные спектрометра Dawn отдельно, но никто больше не воспользовался подходом, который использовала наша команда для экстраполяции данных с одного прибора на другой, что дало нам новые возможности в нашем поиске для картирования и понимания происхождения органики на Церере», — говорит Саншайн.
Доказательства внутреннего происхождения
В целом анализ команды указывает на некоторые потенциально интересные результаты.
«Используя сильные стороны двух разных наборов данных, собранных с Цереры, мы смогли нанести на карту потенциально богатые органикой области Цереры с более высоким разрешением», — говорит Ризос. «Мы можем видеть очень хорошую корреляцию органики с единицами более древних ударов и с другими минералами, такими как карбонаты, которые также указывают на присутствие воды. Хотя происхождение органики остается плохо изученным, теперь у нас есть убедительные доказательства того, что она образовалась на Церере и вероятно, в присутствии воды».
«Существует вероятность того, что внутри Цереры может быть найден большой внутренний резервуар органики», — добавляет Ризос. «Итак, с моей точки зрения, этот результат увеличивает астробиологический потенциал Цереры».
Исследователи надеются, что результаты другой миссии НАСА под названием «Люси» вскоре прольют больше света на органику Солнечной системы. Саншайн также является частью команды этой миссии и думает о том, как применить результаты текущего исследования к астероидам, которые Люси будет изучать в окрестностях Юпитера.
«Скорее всего, мы обнаружим различия, поскольку троянские астероиды испытали совершенно разные истории столкновений с Церерой, а также потому, что существует два типа троянских астероидов, отличающихся по составу. Сравнение с Церерой поможет нам понять распределение органики во внешней солнечной системе». » она говорит.
Для всех членов команды эти результаты усилили ожидания от еще одной миссии на Цереру. В последнем десятилетнем обзоре планетарной науки и астробиологии «Национальная академия наук США включила возвращение образца с Цереры в короткий список высокоприоритетных целей миссии», — говорит Ризос. «Если это произойдет, то это произойдет через несколько десятилетий. Новый анализ существующих данных — отличный способ сделать новые открытия».
Информация от: Геологическим обществом Америки.
