Две популяции темных комет в Солнечной системе могут рассказать исследователям, откуда на Земле появились океаны

Вода, составляющая океаны, сыграла ключевую роль в развитии жизни на Земле. Однако ученые до сих пор не знают, откуда вообще взялась вода на Земле.

Одна из ведущих идей заключается в том, что космические камни, такие как кометы и астероиды, доставляли воду на Землю посредством ударов. Как ученому-планетологу, мне интересно узнать, какие космические объекты могли привести к образованию океанов. Последние несколько лет я изучал объект, который я назвал темной кометой, и который мог быть как раз виновником. В новом исследовании, которое мы с коллегами опубликовали в декабре 2024 года, мы обнаружили два класса этих неуловимых темных комет.

Что такое комета?

Солнечная система изобилует небольшими телами, такими как кометы и астероиды. Эти космические камни были фундаментальными строительными блоками планет в ранней Солнечной системе, а оставшиеся остатки — это кометы и астероиды, наблюдаемые сегодня.

Эти объекты также являются способами транспортировки материалов по всей Солнечной системе. Эти маленькие миры могут содержать такие вещи, как щебень, лед и органический материал, когда они летают в космосе. Вот почему исследователи считают их хорошими потенциальными кандидатами для доставки льдов, таких как вода и углекислый газ, на Землю во время ее формирования.

Традиционно разница между кометами и астероидами заключается в том, что у комет красивые кометные хвосты. Эти хвосты образуются потому, что в кометах есть лед, а в астероидах его, предположительно, нет.

Когда комета приближается к Солнцу, эти льды нагреваются и сублимируются, то есть превращаются из льда в газ. Газ нагревается под действием солнечного света, а затем выбрасывается с поверхности кометы в процессе, называемом дегазацией. Это выделение газа приносит с собой щебень и мелкие частицы пыли, которые отражают солнечный свет.

Астероиды, напротив, не имеют кометных хвостов. Предположительно, они больше похожи на классические камни — без льда на поверхности.

Что такое негравитационное ускорение?

Выделение газа с поверхности кометы вызывает кометный хвост и ракетную отдачу. Быстро движущийся газ давит на поверхность кометы, и это заставляет ее ускоряться. Этот процесс приводит к движению комет в космосе помимо движения, вызванного гравитационным притяжением Солнца.

Итак, когда кометы выделяют газ, они испытывают то, что ученые-планетологи называют негравитационным ускорением — движение, которое не вызвано гравитацией объектов Солнечной системы. Ученые-планетологи обычно измеряют негравитационное ускорение комет после обнаружения их кометных хвостов.

Что такое темные кометы?

Наша команда определила класс малых тел в Солнечной системе, которые обладают некоторыми свойствами комет и астероидов. Мы назвали их темными кометами.

Эти темные кометы обладают негравитационным ускорением, как и кометы, поэтому они испытывают ракетную отдачу от газовыделения кометы. Однако у них нет пыльных хвостов, которые есть у большинства комет.

Другими словами, они выглядят как типичные астероиды, но одна гравитация не может объяснить их движение.

Первый межзвездный объект, Оумуамуа, был первым телом размером с комету или астероид, обнаруженным в Солнечной системе и пришедшим из-за пределов Солнечной системы.

Оумуамуа продемонстрировал ту же самую загадочную комбинацию отсутствия пылевого хвоста, но кометоподобного негравитационного ускорения, что привело к появлению множества теорий, пытающихся объяснить, чем мог быть этот объект. Один из вариантов состоит в том, что она выделяла газ, как комета, но не оставляла пыльного хвоста.

С тех пор как Оумуамуа был впервые обнаружен в 2017 году, мы с коллегами идентифицировали и другие темные кометы в Солнечной системе. В нашем исследовании мы обнаружили семь новых темных комет, в результате чего их общее количество достигло 14.

Теперь, когда мы нашли больше темных комет, мы заметили, что они бывают двух разновидностей. Внешние темные кометы крупнее — около мили в ширину — и находятся на более эллиптических орбитах дальше в Солнечной системе. Внутренние темные кометы меньше — обычно размером 1000 футов — и находятся на круговых орбитах, близких к Земле.

Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.

Вклад в океаны Земли?

До сих пор неясно, что именно представляют собой эти темные кометы. Они могут даже не быть традиционными кометами, если у них нет ледяной поверхности.

Однако наиболее вероятным ответом на их негравитационное ускорение является то, что они выделяют воду, как комета, но не оставляют пылевого хвоста — по крайней мере, того, который мы можем увидеть, глядя на них в телескопы.

Если это так, то наверняка будет еще много таких объектов, марширующих вокруг, как астероиды, которые еще предстоит идентифицировать.

Поскольку ученые не знают наверняка, откуда взялась вода на Земле, если рядом с Землей действительно есть много темных комет, у которых есть вода, вполне возможно, что именно эти темные кометы внесли воду в раннюю Землю.

Эти темные кометы могли бы рассказать исследователям больше о происхождении океанов Земли и развитии жизни на Земле.

Причины с нетерпением ждать будущего

Это исследование на самом деле является лишь верхушкой айсберга, потому что мы начали находить эти темные кометы только в 2023 году.

Исследование пространства и времени, проводимое Обсерваторией Веры К. Рубин, которое появится в сети в 2025 году, почти каждую ночь начнет сканировать все южное небо, чтобы обнаружить все, что движется. Этот телескоп, расположенный на горе в пустыне Атакама в Чили, является домом для самой большой камеры, когда-либо построенной.

Это даст астрономам почти на пять порядков большую чувствительность для обнаружения движущихся объектов в ночном небе. Вероятно, в ближайшем будущем это поможет мне и моим коллегам открыть множество новых темных комет.

Уже работающие телескопы, такие как космический телескоп Хаббл и космический телескоп Джеймса Уэбба, также могут помочь моей команде наблюдать за выделением газа или льдом на поверхности 14 темных комет, которые мы уже идентифицировали.

Наконец, расширенная миссия JAXA Hayabusa2 планирует встретиться с одной из внутренних темных комет, 1998 KY26, в 2031 году. Таким образом, мы сможем увидеть поверхность темной кометы во всех деталях.

Информация от: Разговором