Возможно, было бы оксюмороном сказать, что чем больше мы о чем-то узнаем, тем более загадочным это становится. Но если это верно в отношении чего-либо в нашей Солнечной системе, то это может быть справедливо и в отношении Цереры, самого большого тела в главном поясе астероидов.
НАСА запустило свою миссию Dawn в 2007 году для изучения двух самых тяжелых тел в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Одна — Веста, другая — Церера. Оба представляют собой интересные миры и сильно отличаются друг от друга. Веста — меньшая из двух, она сухая и неактивная — характеристики, которые можно ожидать от астероида.
Но Церера другая. Доун обнаружила свидетельства криовулканической активности на богатом льдом теле и гидратированные минералы, указывающие на присутствие воды. Что еще более важно, миссия обнаружила на карликовой планете сложную органику.
Как они туда попали? Что они говорят нам о происхождении Цереры? О его потенциальной обитаемости?
Когда речь идет о Церере, первое, что нам нужно учитывать, это то, что, хотя она и находится в главном поясе астероидов, она, скорее всего, не там образовалась. Вероятно, это сохранившаяся протопланета с первых дней существования Солнечной системы, зародившаяся дальше в Солнечной системе. Когда Юпитер мигрировал внутрь, Церера оказалась в главном поясе. Доказательством этого являются аммиачные соли Цереры, которых гораздо больше за пределами пояса астероидов.
Это предыстория. Но самое интригующее в Церере — это ее сложные органические химические вещества. В нем находятся алифатические молекулы, состоящие из атомов водорода и углерода. Из-за этих химикатов, обилия водяного льда, гидратированных минералов и доказательств того, что это мог быть водный мир, ученые полагают, что на этом маленьком мире было все необходимое для жизни.
Новое исследование, представленное сегодня на встрече GSA Connects 2023 Геологического общества Америки, посвящено этим органическим химическим веществам и изучает их происхождение.
Есть два конкурирующих объяснения органических химических веществ на Церере: они либо образовались там на месте, либо были доставлены, либо, возможно, созданы или изменены в результате ударов. Если ученые смогут выяснить, какой метод ответственен за это, они смогут более точно расшифровать происхождение Цереры и даже определить, была ли она когда-либо обитаемой.
Исследование называется «ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СПЕКТРЫ ОТРАЖЕНИЯ АЛИФАТИЧЕСКОЙ ОРГАНИКИ: ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ЦЕРЕРЫ». Терик Дейли руководил исследованием, а Дейли — планетолог из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса. Дейли и его коллеги использовали вертикальный полигон Эймса НАСА, чтобы имитировать удары по Церере.
Церера покрыта ударными кратерами, а рядом с одним из них, называемым Эрнутет, находится необычайно высокая концентрация органического вещества. Это, естественно, заставило ученых задуматься о возможном происхождении этого явления, связанном с ударом.
«Органика изначально была обнаружена вблизи большого ударного кратера, и именно это побудило нас посмотреть, как удары повлияют на эту органику», — сказал Дейли. «Мы обнаруживаем, что органические вещества могут быть более распространены, чем сообщалось вначале, и что они, по-видимому, устойчивы к воздействиям условий, подобных Церере».
Церера, как и многие миры без атмосферы, покрыта ударными кратерами. Таким образом, независимо от того, как возникли органические химические вещества, со временем они столкнулись с шквалом ударов. Важным шагом в понимании их происхождения и истории Цереры является понимание того, как воздействия могли повлиять на эти химические вещества.
«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». Именно это и делает исследование Дейли, и оно позволяет проводить более прямое сравнение экспериментальных данных с данными космического корабля.
Эксперименты имитировали условия на Церере во время столкновений. Скорость удара варьировалась от 2–6 км/с (4 400–13 000 миль в час). Углы удара варьировались от 15 до 90 градусов. Но это было нечто большее.
Двое соавторов Дейли — Джессика Саншайн, астроном из Университета Мэриленда, и Хуан Ризос, астрофизик из Института астрофизики Андалусии в Испании. Эта пара помогла в экспериментах с ударным пистолетом, но также внесла еще один важный вклад.
Они новым способом объединили данные двух инструментов Dawn — камеры и спектрометра визуализации. Камера имела более высокое разрешение, чем спектрометр, что делало объединенные данные немного громоздкими. Используя алгоритм, они экстраполировали композиционную информацию со спектрометра на более высокое пространственное разрешение камеры. Это дало исследователям новое представление об органических химических веществах Цереры.
«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.
Результат почти похож на новый набор данных, и он дал некоторые заманчивые 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», — сказал Ризос. «Мы можем видеть очень хорошую корреляцию органики с единицами более древних воздействий 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».
Если эти результаты верны, это расширяет условия, в которых могут формироваться строительные блоки жизни. Но, по словам Ризоса, это еще не все.
«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».
Органические химические вещества являются одними из наиболее важных ключей к разгадке наличия жизни в нашей Солнечной системе и ее происхождения. Это вдвойне верно в отношении их присутствия на телах, отличных от Земли. Если ученые смогут собрать воедино более широкую картину, то, возможно, однажды мы сможем понять происхождение жизни более определенно. Это исследование является шагом к более полной картине, но две миссии, одна в процессе, а другая запланированная на будущее, могут раскрыть еще больше подсказок.
«Люси» НАСА находится всего два года в своем долгом, 12-летнем путешествии, чтобы посетить восемь различных астероидов, два в главном поясе и шесть троянов Юпитера. Миссия дополнит наше понимание органики Солнечной системы в зависимости от того, что она обнаружит на этих двух разных популяциях астероидов.
Джессика Саншайн, соавтор этого исследования, также входит в команду Люси. «Мы, вероятно, 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», — сказала она.
Еще одна предложенная миссия может еще больше развеять тайну Цереры. «Национальная академия наук США включила возвращение образца с Цереры в короткий список высокоприоритетных целей миссии», — сказал Ризос. «Если это произойдет, то это произойдет через несколько десятилетий».
В каком-то смысле эти результаты только углубляют тайну Цереры. Может ли он быть обитаемым? Является ли ее органика внутренней и есть ли резервуар органики внутри карликовой планеты? Чем он отличается от других астероидов?
На эти вопросы, вероятно, невозможно ответить, пока мы не получим образец. Но это исследование с его новым подходом к объединению данных показывает, что в существующих данных еще предстоит обнаружить больше доказательств.
«Новый анализ существующих данных — отличный способ одновременно сделать новые открытия», — сказал Ризос.
