Это изображение, полученное навигационной камерой Rosetta ЕКА, было получено на расстоянии около 53 миль от центра кометы 67P/Чурюмова-Герасименко 14 марта 2015 года. Разрешение изображения составляет 24 фута на пиксель, оно обрезается и обрабатывается, чтобы выявить подробности активности кометы. Фото: ESA/Rosetta/NAVCAM.
Исследователи обнаружили, что вода на комете 67P/Чурюмова-Герасименко имеет молекулярную структуру, аналогичную воде в земных океанах. Вопреки некоторым недавним результатам, это открытие вновь открывает возможность того, что кометы семейства Юпитера, такие как 67P, могли помочь доставить воду на Землю.
Вода была необходима для формирования и процветания жизни на Земле, и сегодня она остается центральным элементом земной жизни. Хотя некоторое количество воды, вероятно, существовало в газе и пыли, из которых материализовалась наша планета около 4,6 миллиардов лет назад, большая часть воды испарилась, потому что Земля сформировалась вблизи интенсивного тепла Солнца. То, как Земля в конечном итоге стала богатой жидкой водой, остается источником споров для ученых.
Исследования показали, что часть воды на Земле возникла в результате испарения вулканов; этот пар конденсировался и падал на океаны. Но ученые нашли доказательства того, что значительная часть наших океанов образовалась из льда и минералов астероидов и, возможно, комет, которые врезались в Землю. Волна столкновений комет и астероидов с внутренними планетами Солнечной системы 4 миллиарда лет назад сделала бы это возможным.
Хотя аргументы в пользу связи астероидной воды с земной водой убедительны, роль комет озадачила ученых. Несколько измерений комет семейства Юпитера, которые содержат примитивный материал из ранней Солнечной системы и, как полагают, сформировались за пределами орбиты Сатурна, показали сильную связь между их водой и водой Земли. Эта связь была основана на ключевой молекулярной сигнатуре, которую ученые используют для отслеживания происхождения воды в Солнечной системе.
Эта сигнатура представляет собой соотношение дейтерия (D) к обычному водороду (H) в воде любого объекта и дает ученым подсказку о том, где образовался этот объект. Дейтерий — редкий, более тяжелый тип или изотоп водорода. По сравнению с земной водой соотношение водорода в кометах и астероидах может показать, существует ли связь.
Поскольку вода с дейтерием чаще образуется в холодной среде, концентрация изотопа выше на объектах, образовавшихся вдали от Солнца, таких как кометы, чем на объектах, сформировавшихся ближе к Солнцу, таких как астероиды.
Измерения содержания дейтерия в водяном паре нескольких других комет семейства Юпитера, проведенные за последние пару десятилетий, показали аналогичные уровни с земной водой.
«Начинало казаться, что эти кометы сыграли важную роль в доставке воды на Землю», — сказала Кэтлин Мандт, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Мандт возглавил исследование, опубликованное в журнале Science Advances 13 ноября, которое пересматривает содержание дейтерия в 67P.
Но в 2014 году миссия Rosetta ЕКА (Европейского космического агентства) к 67P поставила под сомнение идею о том, что кометы семейства Юпитера помогли заполнить водный резервуар Земли. Ученые, проанализировавшие измерения воды Розетты, обнаружили самую высокую концентрацию дейтерия среди всех комет и примерно в три раза больше дейтерия, чем в земных океанах, где на каждые 6420 атомов водорода приходится примерно 1 атом дейтерия.
«Это был большой сюрприз, и он заставил нас переосмыслить все», — сказал Мандт.
Команда Мандта решила использовать передовую технику статистических вычислений, чтобы автоматизировать трудоемкий процесс выделения богатой дейтерием воды в более чем 16 000 измерениях Rosetta. Розетта провела эти измерения в «коме» газа и пыли, окружающей 67P. Команда Мандта, в которую входили ученые Розетты, была первой, кто проанализировал все измерения воды европейской миссии, охватывающие всю миссию.
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.
Исследователи хотели понять, какие физические процессы вызывают изменчивость соотношений изотопов водорода, измеренных на кометах. Лабораторные исследования и наблюдения за кометами показали, что кометная пыль может повлиять на показатели соотношения водорода, которое ученые обнаруживают в парах кометы, что может изменить наше понимание того, откуда берется кометная вода и как она соотносится с водой на Земле.
«Поэтому мне было просто интересно, сможем ли мы найти доказательства того, что это происходит на 67P», — сказал Мандт. «И это лишь один из тех очень редких случаев, когда вы выдвигаете гипотезу и действительно обнаруживаете, что она реализуется».
Действительно, команда Мандта обнаружила четкую связь между измерениями дейтерия в коме 67P и количеством пыли вокруг космического корабля «Розетта», показав, что измерения, проведенные вблизи космического корабля в некоторых частях комы, могут не отражать состав кометы. тело.
По мере того как комета движется по своей орбите ближе к Солнцу, ее поверхность нагревается, вызывая выброс газа с поверхности, включая пыль с кусочками водяного льда на ней. Исследования показывают, что вода с дейтерием прилипает к пылинкам легче, чем обычная вода. Когда лед на этих пылинках попадает в кому, в результате этого эффекта может показаться, что в комете больше дейтерия, чем на самом деле.
Мандт и ее команда сообщили, что к тому времени, когда пыль достигает внешней части комы, по крайней мере, в 75 милях от тела кометы, она высыхает. Когда богатая дейтерием вода исчезнет, космический корабль сможет точно измерить количество дейтерия, поступающего из тела кометы.
Это открытие, по словам авторов статьи, имеет большое значение не только для понимания роли комет в доставке воды на Землю, но и для понимания наблюдений за кометами, которые дают представление о формировании ранней Солнечной системы.
«Это означает, что есть прекрасная возможность пересмотреть наши прошлые наблюдения и подготовиться к будущим, чтобы мы могли лучше объяснить воздействие пыли», — сказал Мандт.
