Комета 46P / Wirtanen выделяла необычное количество спирта во время своего исторического полета над Землей два с половиной года назад. Это один из выводов последнего опубликованного исследования комет, проведенного после наблюдения 46P / Wirtanen с помощью обсерватории WM Keck на острове Маунакея на Гавайях.
«У 46P / Wirtanen одно из самых высоких соотношений спирта к альдегиду, измеренное среди всех комет на сегодняшний день, – заявил Нил Делло Руссо, ученый-кометолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и соавтор исследования. – Это сообщает нам информацию о том, как молекулы углерода, кислорода и водорода были распределены в ранней Солнечной системе, где образовалась комета Виртанен».
Данные обсерватории Кека также выявили странную особенность. Обычно, когда кометы движутся по орбите ближе к Солнцу, замороженные частицы в их ядре нагреваются, затем выкипают или сублимируются, переходя прямо из твердого льда в газ, минуя жидкую фазу. Этот процесс, называемый дегазированием, и вызывает кому – гигантский плащ из газа и пыли, светящийся вокруг ядра кометы. По мере того, как комета приближается к Солнцу, солнечное излучение отталкивает часть комы от кометы, создавая хвосты.
Таинственное нагревание
Однако с кометой 46P / Wirtanen команда сделала странное открытие: другой процесс, выходящий за рамки солнечного излучения, таинственным образом нагревает комету.
«Интересно, что мы обнаружили, что температура, измеренная для водяного газа в коме, не уменьшалась значительно с расстоянием от ядра, что подразумевает механизм нагрева», – сказала соавтор Эрика Гибб, профессор и заведующий кафедрой физики и астрономии в Университет Миссури – Св. Луи.
Гибб говорит, что есть несколько возможных объяснений. Одна из них – химическая реакция, при которой солнечный свет может ионизировать некоторые атомы или молекулы в плотной коме рядом с ядром, высвобождая высокоскоростные электроны. Когда эти сверхзарядные электроны сталкиваются с другой молекулой, они могут передавать часть своей кинетической энергии и нагревать водяной газ в коме.
«Другая возможность заключается в том, что от 46P / Wirtanen могут вылетать сплошные глыбы льда, – отметил Гибб. – Мы видели это на некоторых кометах, которые посещали космические корабли, особенно на Hartley 2 во время миссии НАСА EPOXI. Эти ледяные куски отваливаются от ядра и сублимируются, высвобождая энергию дальше в коме».
Гиперактивные кометы
Этот сценарий согласуется с наблюдениями других гиперактивных комет, таких как 46P / Wirtanen – класса комет, которые выделяют больше воды, чем ожидалось, если они выделяют весь свой газ непосредственно из своих ледяных ядер по мере приближения к Солнцу. Вода извергается в виде газа, но может позже конденсироваться в жидкость, если она попадет на поверхность планеты. Вот почему ученые подозревают, что кометы, так же как и астероиды, могли доставить воду, из которой состоят океаны Земли.
Данные обсерватории Кека показали, что у кометы Виртанена после сублимации находится относительно больше молекул воды, находящихся дальше в коме, по сравнению с другими молекулами, а именно этаном, цианистым водородом и ацетиленом. Это говорит о том, что из ледяных зерен во внутренней коме выделяется дополнительная вода, что является важным результатом работы наземного телескопа.
Такие наблюдения проводились с космическими кораблями, посещающими другие кометы, но их может быть трудно изучить с Земли из-за помех от воды в атмосфере Земли. Чтобы решить эту проблему, наземные исследования использовали метод определения переходов воды, которые не блокируются атмосферой; это позволяет получить подробные инфракрасные наблюдения из обсерватории Кека, которые показывают, как самый распространенный летучий элемент распределяется в коме кометы.
В самый последний момент
НАСА предоставило исследователям время для наблюдения телескопа 46P / Wirtanen в декабре 2018 года с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSPEC) обсерватории Кека, который был модернизирован как раз вовремя, чтобы захватить комету, когда она приближалась к Земле.
«Наши исследования были бы невозможны без усилий всей команды, завершившей обновление NIRSPEC, – сказал ведущий автор Бончо Бонев, доцент физических исследований Американского университета. – Я так благодарен за их огромные и успешные усилия по завершению крупного обновления NIRSPEC в условиях огромного дефицита времени».
Данные NIRSPEC показывают, что химический состав кометы Виртанена состоит из:
- ацетилен
- аммиак
- этан
- формальдегид
- цианистый водород
- метанол
- вода
«Всего за 10–20 минут наблюдений с помощью NIRSPEC мы получили измерения численности и пространственного распределения химических строительных блоков кометы, – сказал соавтор Мохи Саки, научный сотрудник Университета Миссури-Св. Луи, факультет физики и астрономии. – На обнаружение второстепенных видов, таких как аммиак и ацетилен, с помощью других инструментов могут потребоваться часы, даже для таких ярких комет, как 46P / Wirtanen. Мы не можем воспроизвести уровень чувствительности NIRSPEC для второстепенных видов с помощью любого другого прибора в ближней инфракрасной области за такой короткий промежуток времени ».
Полные результаты исследования опубликованы в The Planetary Science Journal .
Что дальше
Команда Бонева продолжает анализировать данные, и вся информация, полученная в результате их исследования 46P / Wirtanen, поможет определить, есть ли основания для будущей космической миссии для проведения последующих наблюдений за кометой.
«Молекулы, на которых мы сосредоточились, никогда ранее не изучались на этой конкретной комете, – отметил Бонев. – Эти наблюдения Кека предоставили один из самых лучших наборов данных, когда-либо полученных наземной обсерваторией в классе комет, к которому принадлежит 46P / Wirtanen, так называемых комет семейства Юпитера. Это важно, потому что это поможет научному сообществу оценить, может ли полет космического корабля к Виртанену дать более ценную информацию о комете и ранней Солнечной системе ».
Анализ состава комет важен для понимания ранней Солнечной системы. Эти замороженные шарики из газов, камней и пыли, вращающиеся вокруг Солнца, являются пережитками нашего космического прошлого с ледяными окаменелостями, содержащими исходные минералы, из которых сформировалась Солнечная система. Ученые, занимающиеся кометами, похожи на археологов, которые используют кометы, чтобы собрать воедино историю Солнечной системы.
«Подобные исследования комет увлекательны, потому что они служат стартовой площадкой для ответа на вопрос на миллион долларов – одиноки ли мы? – заметил Грег Доппманн, штатный астроном и специалист по инструментам NIRSPEC в обсерватории Кека. – Органические соединения на кометах говорят нам, какие ингредиенты сформировали нашу Солнечную систему и послужили предшественниками жизни. Затем мы можем искать те же самые молекулы пребиотиков в других планетных системах, что открывает захватывающую дверь к очень реальной возможности обнаружения микробной жизни за пределами Земли – не при жизни наших детей, а в нашей собственной жизни».
Недавно ученые обнаружили у астероида Эврибат собственный спутник
