Miksi komeetassa 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P) on niin vähän typpeä? Se on kysymys, jonka tutkijat kysyivät itseltään katsoessaan ESAn Rosetta-avaruusaluksen tietoja. Itse asiassa se on kysymys, jonka he kysyvät itseltään joka kerta, kun he mittaavat kaasuja komeetan koomassa. Kun Rosetta vieraili komeetalla vuonna 2014, se mittasi kaasut ja havaitsi, että typpeä oli hyvin vähän.
Kahdessa uudessa Nature Astronomy -julkaisussa julkaistuun tutkimukseen tutkijat viittaavat siihen, että typestä puuttuu oikeastaan ollenkaan, se on vain piilotettu elämän rakennuspalikoihin.
Rosetta lanseerattiin vuonna 2004, ja tavoitteen, Comet 67P, saavuttamiseen kului 10 vuotta. Se vietti noin kaksi vuotta opiskelemassa sitä ennen lopettaakseen tehtävänsä törmäämällä komeetalle. Rosetta lähetti myös Philaen laskulaskurin pinnalle, ja huolimatta vaikeasta laskeutumisesta, joka turmeli sen tehtävän, laskuri pystyi silti ottamaan kuvia komeetan pinnalta.
Se oli kolme vuotta sitten, ja tutkijat työskentelevät edelleen tietojen avulla.
"Vaikka Rosettan toiminta päättyi yli kolme vuotta sitten, se tarjoaa meille edelleen uskomattoman määrän uutta tiedettä ja pysyy todella uraauurtavana tehtävänä."
Matt Taylor, ESA: n Rosetta-projektitutkija.
Komeetat ovat suurelta osin jääpalloja, ja kun komeetta 67P lähestyi aurinkoa, lämpö sublimoi komeetalta koomansa, kaasumaisen, samean möhkön, joka ympäröi komeetta. Kun Rosetta analysoi koomaa, se sisälsi odotetut määrät kemikaaleja, kuten happea ja hiiltä, mutta oli typpätön.
"Syynä typen ehtymiseen on edelleen ollut suuri avoin kysymys komeetologiassa", sanoi Kathrin Altwegg Bernin yliopistosta, Sveitsi, Rosetta Orbiter -spektrometrin ionin ja neutraalianalyysin (ROSINA) päätutkija ja johtava kirjoittaja. uusi tutkimus.
Tutkiessaan puuttuvaa typpeä aiemmin, tutkijat ajattelivat, että N2 (molekyylin typpi) oli liian haihtuvaa kondensoitumaan komeettajääksi, kun komeetta muodostui. Toinen mahdollinen selitys on, että se on voinut kadota aurinkokunnan noin 4,6 miljardin vuoden käyttöiän aikana. Mutta nämä uudet tutkimukset esittävät näyttöä, joka alentaa näitä selityksiä.
"Käyttämällä Comet 67P: n ROSINA-havaintoja havaitsimme, että tämä" puuttuva "typpi voi itse asiassa olla sitoutuneena ammoniumsuoloihin, joita on vaikea havaita avaruudessa", Altwegg sanoi lehdistötiedotteessa.
"Ammoniumsuolojen löytäminen komeetalta on erittäin mielenkiintoista astrobiologian kannalta."
Kathrin Altwegg, johtava tutkija, Rosetta Orbiter-spektrometri ioni- ja neutraalianalyysille (ROSINA)
Yksi uusista artikkeleista on otsikko "Komeetan 67P ammoniumsuolojen todisteet selityksenä komeetan koomassa olevan typen vajeesta". Komeetan koomassa oleva haihtuva typpi kuljetetaan yleensä NH: ssa3 (Ammoniakki) ja HCN (syaanivety.) Ammoniakki voi helposti yhdistyä muiden happojen kuten HCN: n, HNCO: n (isosyaanihappo) ja HCOOH: n (muurahaishappo) kanssa ammoniumsuolojen muodostamiseksi. Ammoniumsuoloja löytyy alhaisissa lämpötiloissa komeettajäässä ja tähtienvälisessä väliaineessa.
Ammoniumsuoloilla voi olla avainrooli elämän rakennusosissa. Niiden ajatellaan olevan elämän edeltäjät ja ne ovat lähtöyhdisteitä monimutkaisemmille molekyyleille, kuten urealle ja aminohapolle glysiinille. Mutta niitä on vaikea havaita avaruudessa. Ne ovat haihtuvia ja epävakaita kaasuna, ja niiden infrapunasignaali voi olla piilossa ja vaikea havaita.
Ajatus siitä, että komeetat sisältävät elämän rakennuspalikoita ja niillä on jonkinlainen rooli niiden leviämisessä aurinkokuntaan, on vanha. Alkuvuosinaan maata pommittivat komeetat, jotka toivat vettä - ja todennäköisesti rakennuspalikoita - maahan. Vuonna 2016 tämä ajatus vahvistettiin uudelleen, kun Rosetta löysi sekä glysiinin että fosforin 67P: n koomassa.
Tämä ajatus tunnetaan nimellä 'molecular panspermia', ja siinä sanotaan, että elämän rakennuspalikat väärennettiin avaruudessa ja sisällytettiin aurinkokeskukseen. Kun planeetat tiivistyivät siitä sumusta, nämä rakennuspalikat menivät matkalle. Kometit ja muut elimet levittivät niitä jatkuvasti koko aurinkokunnassa.
"Ammoniumsuolojen löytäminen komeetalta on erittäin mielenkiintoista astrobiologian kannalta", lisäsi Altwegg. "Tämä löytö korostaa kuinka paljon voimme oppia näistä kiehtovista taivaankappaleista."
Altweggin ja muiden tutkijoiden havainnon takana oli dramaattisia hetkiä. He käyttivät tietoja Rosettan lähimmästä lähestymistavasta komeetta, kun se oli vain 1,9 km (1,18 mi) sen yläpuolella, hyvin pölyisen, samean kooman sisällä. Avaruusaluksen asettaminen tähän asemaan oli riskialtista liikettä, eivätkä he pystyneet kommunikoimaan Rosettaan tuolloin.
"Komeetan pölyisen ympäristön ja maapallon pyörimisen takia emme pystyneet kommunikoimaan helposti Rosetan kanssa antennien kautta tuolloin ja jouduimme odottamaan seuraavaa aamua palauttaaksesi viestintälinkkimme", Altwegg kertoi. Lehdistötiedote.
”Kukaan meistä ei nukkunut hyvin sinä yönä! Mutta sekä Rosetta että ROSINA päätyivät käyttäytymään täydellisesti, mittaamalla virheetöntä vielä kattavimmat ja monimuotoisimmat massaspektrit ja paljastaen monia yhdisteitä, joita emme olleet koskaan havainneet 67P: llä. "
Toinen uusi tutkimus nimeltään "Alifaattisten orgaanisten aineiden infrapunahavaitseminen komeettaytumassa". Pääkirjailija on Andrea Raponi INAF: sta, Italian kansallisesta astrofysiikan instituutista. Se on keskitetty tietoihin, jotka on kerätty Rosetta's Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS) -laitteella.
Tutkijat esittivät tuossa lehdessä alifaattisten orgaanisten yhdisteiden löytön 67P: llä. Ne ovat vety- ja hiiliketjuja, ja ne ovat myös rakennuspalikoita elämälle. Tämä on ensimmäinen kerta, kun nämä orgaaniset yhdisteet löytyvät komeetan ytimen pinnalta.
"Mistä - ja milloin - nämä alifaattiset yhdisteet ovat peräisin, on erittäin tärkeätä, koska niiden ajatellaan olevan tärkeitä rakennuspalikoita elämälle sellaisena kuin me sen tiedämme", selitti johtava kirjailija Raponi.
"Tämän komeetoissa esiintyvän materiaalin alkuperä on ratkaisevan tärkeä, jotta ymmärrämme paitsi aurinkokuntamme, myös planeettajärjestelmiä koko maailmankaikkeudessa", sanoi Raponi.
Molecular Panspermia vahvistettu?
Näitä alifaattisia rakennuspalikoita ei muodostettu itse komeetalle. Tutkijoiden mielestä ne muodostuivat tähtienvälisessä väliaineessa tai nuoressa vielä muodostuneessa Auringossa.
"Näiden kaltaiset inspiroivat löytöt auttavat meitä ymmärtämään paljon enemmän paitsi komeettojen lisäksi myös koko kosmisen naapurustomme historiaa, ominaisuuksia ja kehitystä."
Matt Taylor, ESA: n Rosetta-projektitutkija
Toisen tutkimuksen kirjoittajat havaitsivat myös voimakkaita koostumuksellisia samankaltaisuuksia 67P: n ja muiden hiilirikasten ulkoisten aurinkokunnan esineiden välillä.
"Havaitsimme, että komeetan 67P ytimessä on samanlainen koostumus kuin tähtienvälisessä väliaineessa, mikä osoittaa, että komeetta sisältää muuttumattoman esisoluisen materiaalin", sanoo tutkimuksen avustaja Fabrizio Capaccioni, myös INAF ja VIRTIS-tutkimuksen päätutkija.
"Tämä koostumus on myös asteroidien ja joidenkin maan päällä löytämien meteoriittien yhteinen, mikä viittaa siihen, että nämä muinaiset, kallioiset elimet lukkivat erilaisia yhdisteitä alkupilvestä, joka jatkoi aurinkokunnan muodostamista."
"Tämä voi tarkoittaa, että ainakin murto-osa varhaisen aurinkokunnan orgaanisista yhdisteistä tuli suoraan laajemmasta tähteiden välisestä väliaineesta - ja siten myös muilla planeettajärjestelmillä voi olla pääsy näihin yhdisteisiin", lisää Raponi.
Vaikka Rosetta-operaatio päättyi yli kolme vuotta sitten, kun avaruusalus lähetettiin törmättämään komeetta, tutkijat sekoittavat edelleen tietoja ja ymmärtävät sen. Tämä heijastaa muita tehtäviä, kuten Cassini-matkaa Saturnukseen. Tuo avaruusalus lähetettiin kuolemaansa yli kaksi vuotta sitten, ja tutkijat julkaisevat edelleen uusia tietoja sen tietojen perusteella.
"Vaikka Rosettan toiminta päättyi yli kolme vuotta sitten, se tarjoaa meille edelleen uskomattoman määrän uutta tiedettä ja on edelleen uraauurtava tehtävä", lisää ESA: n Rosetta-projektin tutkija Matt Taylor.
”Nämä tutkimukset koskivat paria avointa kysymystä komeettatieteessä: miksi komeetat ovat ehtyneet typessä ja mistä komeetat saivat materiaalin. Näiden kaltaiset inspiroivat löytöt auttavat meitä ymmärtämään paljon enemmän paitsi komeettojen lisäksi myös koko kosmisen naapurustomme historiaa, ominaispiirteitä ja kehitystä ”, Taylor sanoi.
Yhdessä vaiheessa NASA harkitsi oman avaruusaluksensa lähettämistä 67P: lle. Sitä kutsuttiin CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return) ja kuten nimensä tekee selväksi, se aikoi tuoda näytteen takaisin tutkimusta varten. Se olisi ollut uskomatonta. Mutta tämä tehtävä oli yksi kahdesta finalistista tehtävänvalintaprosessissa. Toinen oli Dragonfly-tehtävä, joka lähettäisi roottori-aluksen Saturnuksen kuu-Titaniin. Kesäkuussa 2019 Dragonfly-operaatio valittiin CAESARin päälle.
NASA: lla ei tällä hetkellä ole suunniteltuja komeetatarkastuksia. Mutta ESA suunnittelee komeettien sieppaajan tehtäväänsä. Se on ensimmäinen tehtävä vierailla koskemattomalla komeetalla, joka ei ole aiemmin käynyt sisäisessä aurinkokunnassa. Sen tarkkaa tavoitetta ei ole vielä valittu.
Lisää:
- Lehdistötiedote: ROSETTAN Kometin vihjeessä syntyneiden henkirakenteiden rakentaminen synnytyspaikan koostumukseen
- Tutkimusdokumentti: Komeetan 67P ammoniumsuolojen todisteet selityksenä komeetan koomassa olevan typen vajeesta
- Tutkimuspaperi: Alifaattisten orgaanisten aineiden infrapunahavaitseminen komeetanytimessä
