В следующий раз, когда вы посетите побережье или большое озеро, или даже потягивая ледяной стакан воды, подумайте о том, откуда все это взялось. Существует много путей, по которым вода могла попасть на молодую Землю: через кометы, «мокрые астероиды» и выделение газа из раннего вулканизма. У Астера Тейлора, аспиранта Мичиганского университета, есть еще одна идея: темные кометы. Они представляют собой нечто среднее между астероидами и кометами и могли сыграть роль в доставке воды на нашу планету.
Темные кометы — это небольшие тела Солнечной системы. Они имеют короткие периоды вращения благодаря негравитационным толчкам сублимации, создающим струи. Эти загадочные объекты, вероятно, составляют более половины всех околоземных объектов.
Темные кометы и астероиды
Планетологи рассматривают темные кометы как популяцию активных астероидов. Тем не менее, они не относятся к той же категории, что и обычные астероиды и кометы. Они находятся на околоземных орбитах, поэтому, когда они проходят близко к Солнцу, у них не образуется кома. Отсутствие комы — вот почему их называют «темными кометами». Тем не менее, их сублимационные струи, по-видимому, являются реакцией на излучение Солнца. Они, вероятно, богаты водяным льдом, поэтому возникает интересный вопрос. Могут ли эти также были источником воды для Земли в далеком прошлом?
«Мы не знаем, доставили ли эти темные кометы воду на Землю», — сказал Тейлор. «Но мы можем сказать, что все еще ведутся споры о том, как именно вода Земли попала сюда», — сказал Тейлор. «Проделанная нами работа показала, что это еще один путь попадания льда откуда-то из остальной части Солнечной системы в окружающую среду Земли».
Доставка воды из малых водоемов
История о том, как Земля получила свою воду, все еще разворачивается. Одна теория гласит, что молодая Земля образовалась из молекулярных предшественников воды. Другая гласит, что наполненные водой астероиды и кометы принесли воду на Землю во время или сразу после формирования. Это интересно, потому что большинство астероидов находятся вблизи так называемой «ледяной линии» — области далеко за пределами Земли, где замерзают жидкости. Что-то вытолкнуло их во внутреннюю часть Солнечной системы. Когда они приблизились к Солнцу, их лед сублимировался. На самом деле то же самое происходит и с кометами. Так что, возможно, и кометы, и планетезимали были носителями воды во время формирования Земли. Вулканическая активность могла высвободить захваченную ими воду в виде пара.
А как насчет мокрых астероидов? Откуда они взялись? Мы знаем, что кометы образовались в более прохладных областях протосолнечной туманности. Каким-то образом они прокладывают себе путь (через гравитационные возмущения и динамическое воздействие) во внутреннюю часть Солнечной системы. Там они столкнулись с Землей (точно так же, как комета Шумейкеров-Леви 9 столкнулась с Юпитером в 1994 году).
Остаются богатые водяным льдом астероиды или «темные кометы». Большинство богатых водой астероидов или «темных комет» находятся в Поясе астероидов. Однако многие из них также вращаются во внутренней солнечной системе. Эти околоземные объекты, вероятно, направились к Солнцу из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером или другими мирами. Те, у которых на поверхности или под ней было некоторое количество водяного льда, могли быть механизмом доставки воды на раннюю Землю.
Поиск темных комет, богатых водой
По словам Тейлора, то же самое относится и к темным кометам. «Мы думаем, что эти объекты пришли из внутреннего и/или внешнего главного пояса астероидов, и это подразумевает, что это еще один механизм попадания льда во внутреннюю часть Солнечной системы», — сказал он. «Во внутреннем главном поясе может быть больше льда, чем мы думали. Там может быть больше таких объектов. Это может быть значительная часть ближайшей популяции. Мы на самом деле не знаем, но у нас появилось гораздо больше вопросов из-за этих открытий».
Чтобы проверить свои идеи о темных кометах, Тейлор и его коллеги создали динамические модели, которые рассматривали различные популяции этих объектов и моделировали возможные пути, по которым они могли попасть на Землю. Многие из этих объектов в модели оказались там, где сегодня находятся темные кометы — на орбитах, которые выводят их во внутреннюю часть Солнечной системы. Их модель показала команде, что многие из этих объектов оказались там, где сегодня находятся темные кометы, и что главный пояс астероидов является их источником.
Один объект подразумевает множество
Работа команды также предполагает, что один крупный объект может быть из комет семейства Юпитера, чьи орбиты приближают их к Юпитеру. Он называется 2003 RM и следует эллиптической орбите, которая приближает его к Земле, затем к Юпитеру и обратно мимо Земли. Его орбита довольно типична для комет семейства Юпитера, которая была вытолкнута внутрь со своей орбиты.
Исследования команды Тейлора были сосредоточены на семи темных кометах. Результат их работы показывает, что от 0,5% до 60% всех околоземных объектов могут быть темными кометами, которые не ускоряются гравитационными взаимодействиями. Вместо этого эти объекты испытывают негравитационные ускорения — то есть они перемещаются «реактивным действием» льда по мере его сублимации. Исследователи предполагают, что эти темные кометы, вероятно, пришли из пояса астероидов, но что они двигались из-за этих негравитационных ускорений. Они также думают, что другие астероиды в поясе также содержат лед.
Подробнее о темных кометах
Популяция темных комет включает в себя небольшие, быстро вращающиеся объекты, особенно по сравнению с более крупными астероидами. Известно, что кометы вращаются довольно быстро, потому что они начинают терять свой лед в результате сублимации по мере приближения к Солнцу. Как мы видели, когда космический аппарат Rosetta изучал комету 67P/Чурюмова-Герасименко, ядро кометы выпускает небольшие струи в ходе процесса сублимации. Эти струи толкают ядро кометы вперед. Они также ускоряют его, придавая объекту негравитационное ускорение, упомянутое выше. Сублимация также может заставить объект вращаться довольно быстро. Если он вращается достаточно быстро, объект (ядро кометы или астероид-куча обломков) распадается на части.
«Эти куски также будут покрыты льдом, поэтому они также будут вращаться все быстрее и быстрее, пока не распадутся на большее количество кусков», — сказал Тейлор. «Вы можете просто продолжать делать это, становясь все меньше и меньше и меньше. Мы предлагаем, чтобы получить эти маленькие, быстро вращающиеся объекты, нужно взять несколько более крупных объектов и разбить их на куски».
По мере того, как эти темные объекты теряют лед, они становятся еще меньше и вращаются быстрее. Команда Тейлора считает, что в то время как более крупная темная комета, 2003 RM, вероятно, была более крупным объектом, выброшенным из внешнего главного пояса пояса астероидов, шесть других изученных ими объектов, вероятно, пришли из внутреннего главного пояса. Вероятно, они были частью более крупного объекта, который был выброшен внутрь и развалился на части. Дальнейшее изучение этой и подобных темных комет должно помочь определить, какой вклад эти объекты сыграли в поставку воды на Землю.
Для дополнительной информации
Происхождение темных комет
Динамическое происхождение темных комет и предлагаемый эволюционный путь
