Rosetta konstatē molekulāro slāpekli uz komētas 67P
Publicēts: 23.03.2015
Eiropas Kosmosa aģentūras kosmiskais aparāts Rosetta uz Čurjumova-Gerasimenko komētas 67P ir konstatējis molekulāro slāpekli, kas norāda uz temperatūru, kādā veidojusies šī komēta. Molekulāro slāpekli komētās meklē jau sen. Līdz šim slāpeklis bija konstatēts dažādu citu vielu sastāvā, piemēram, ūdeņraža cianīdā un amonjakā. Kādēļ šis atklājums ir tik svarīgs?
Tiek uzskatīts, ka Saules sistēmas pirmsākumos molekulārais slāpeklis ir bijusi visplašāk sastopamā slāpekļa forma. Ārējos reģionos, kur valdīja liels aukstums, tas bija galvenais slāpekļa avots, kas nodrošināja ar šo elementu milzu planētas. Molekulārais slāpeklis dominē lielākā Saturna pavadoņa Titāna blīvajā atmosfērā, kā arī ir sastopams uz Plutona un Neptūna pavadoņa Tritona virsmas un to retinātajās atmosfērās. Tieši šajos aukstajos reģionos veidojās komētas, pie kurām pieder arī Rosetta pētāmā komēta.
"Molekulārā slāpekļa identifikācija nosprauž robežas apstākļiem, kādos veidojās komēta, jo ir nepieciešama ļoti zema temperatūra, lai tas tiktu piesaistīts ledum," paskaidroja pētījuma vadītājs Martins Rubins no Bernes universitātes, kura vadītā zinātnieku komanda analizēja Rosetta ROSINA instrumenta datus, kuri tika iegūti laika posmā no 2014. gada 17. līdz 23. oktobrim.
Protosolārajā miglājā molekulārā slāpekļa iekļaušana ledū notika līdzīgos apstākļos un temperatūrās kādās ledum tiek piesaistīts oglekļa monoksīds. Lai precizētu komētu veidošanās modeļus, zinātnieki salīdzināja molekulārā slāpekļa proporcijas attiecībā pret oglekļa monoksīdu komētā un protosolārā miglāja teorētiskajā modelī, kas iegūts, analizējot Saules vēja un Jupitera datus.
Izrādījās, ka Čurjumova-Gerasimenko komētā šī proporcija ir aptuveni 25 reizes mazāka nekā protosolārājā miglājā. Iespējams, ka tas ir saistīts ar zemajām temperatūrām, kādas nepieciešamas, lai saistītu molekulāro slāpekli ledū.
Vienā no scenārijiem nepieciešama temperatūra no -250 līdz -220, kur molekulārais slāpeklis ne pārāk efektīvi tiek piesaistīts amorfam ūdens ledum. Daudz efektīvāka piesaiste varēja notikt pie -253 grādiem reģionā, kur šobrīd atrodas Plutons un Tritons. Tur varēja veidoties ar slāpekli daudz bagātāks ledus.
Sabrūkot radioaktīvajiem elementiem un izdaloties siltumam, kā arī ieceļojot tuvāk Saulei, varēja notikt slāpekļa atbrīvošanās un aizplūšana no komētas, kas nozīmē, ka izmainījās arī proporcijas.
"Šis process, kas norisinājās ļoti zemās temperatūrās ir līdzīgs tam, kādā uz Plutona un Tritona veidojās ar slāpekli bagātais ledus, kā arī tas saskan ar ideju, ka komētu izcelsmes vieta ir Koipera josla," skaidroja Rubins.
Saules sistēmā ir vēl kāds objekts, kura atmosfēra ir bagāta ar slāpekli. Tā ir Zeme. Šobrīd tiek uzskatīts, ka slāpekļa nokļūšana atmosfērā ir saistīta ar plātņu tektoniku, kad vulkāniskās darbības rezultātā no silīcija iežiem izdalījās tajos ieslēgtais slāpeklis. Tomēr nevar izslēgt iespēju, ka šo svarīgo sastāvdaļu ir atnesušas komētas.
"Tieši tāpat kā mēs cenšamies noskaidrot komētu nozīmi ūdens piegādē uz Zemi, mēs vēlamies identificēt to lomu arī citu sastāvdaļu, jo īpaši to, kas ietilpst dzīvības pamatbloku sastāvā, tādu kā slāpeklis, nogādāšanā uz Zemes," piebilda Katrīna Altvega no Bernes universitātes.
Lai noskaidrotu, vai Rosetta pētītā komēta un tai līdzīgās varētu būt nogādājušas slāpekli Zemes atmosfērā, zinātnieki pieņēma, ka komētas izotopu 14N un 15N attiecības ir tādas pašas kā uz Jupitera un Saules vējā, kas atspoguļo protosolārā miglāja sastāvu. Tomēr šīs proporcijas ir daudz augstākas nekā agrāk tika secināts, analizējot slāpekļa savienojumus komētās.
Zemes 14N/15N proporcijas atrodas aptuveni starp abām šīm vērtībām. Ja uz 67P būtu vienādās proporcijās sajaukts molekulārais slāpeklis ar ūdeņraža cianīdu un amonjaku, tas būtu daudz maz pārliecinošs arguments, ka slāpekli uz Zemi nogādāja komētas.
"Tomēr slāpeklis uz Čurjumova-Gerasimenko komētas nav vienādās proporcijās no molekulārā slāpekļa un citām slāpekli saturošajā molekulām. Tur ir aptuveni 15 reizes mazāk molekulārā slāpekļa, tādēļ Zemes 14N/15N proporcijas nevar iegūt, piegādājot sastāvdaļas ar Jupitera saimes komētām, pie kurām pieder arī Rosetta pētītā," pastāstīja Rubins.
"Līdz perihēlijam ir atlikuši aptuveni pieci mēneši un mēs vērosim, kā šajā laika periodā mainās komētas gāzu sastāvs, lai labāk izprastu tās pagātni," piebilda Rosetta projekta zinātnieks Mets Teilors.
ESA
Komentāri
Nelabojams tieši 26.03.2015 domāja šādi:
Nu lūk, šeit sāk parādīties tie gaidītie ķīmiskie pārsteigumi. Diemžēl uz Philae nebija instrumentu, kas spētu pateikt, kā gāzes ir saistītas cietajā matricā. Manuprāt, tieši šī informācija var pateikt ļoti daudz par komētas veidošanos; katrā ziņā, noteikti daudz vairāk, nekā tagad visuresošā izotopu sastāva analīze (resp., masspektrometrs). Tur bez rentgendifraktometra neiztikt; ideāli ja vēl komplektā ar infrasarkano spektrometru. Difraktometrs gan ir liels un lēndarbīgs daikts. IS spektrometrs būtu samērā vienkārši un kompakti realizējams, taču tā rezultātus vienus pašus ir ļoti grūti interpretēt, parasti vajadzīgi vēl kādi pieturas punkti.