Принаймні частина води у земних океанах прибула сюди з кометами сімейства Юпітера. До такого висновку дійшли науковці після аналізу зразків, доставлених з комети 67P/Чурюмова — Герасименко. Раніше це твердження піддавали сумніву.
Загадка збагачення водою Землі
Дослідники виявили, що вода на кометі 67P/Чурюмова — Герасименко має молекулярну сигнатуру, подібну до води в океанах Землі. Всупереч деяким нещодавнім результатам, цей висновок знову підтверджує, що комети родини Юпітера, такі як 67P, могли допомогти доставити воду на Землю.
Вода була необхідна для формування і процвітання життя на Землі, й вона залишається ключовою для життя і сьогодні. Хоча деяка кількість води, ймовірно, існувала в газі та пилу, з яких матеріалізувалася наша планета близько 4,6 млрд років тому, більша частина води випарувалася б, оскільки Земля сформувалася у безпосередній близькості до інтенсивного сонячного випромінювання. Те, як Земля зрештою збагатилася рідкою водою, залишається джерелом дискусій для науковців.
Дослідження показали, що частина води на Землі утворилася з пари, що виходила з вулканів; ця пара конденсувалася і випадала дощем на океани. Але вчені знайшли докази того, що значна частина наших океанів утворилася з льоду й мінералів на астероїдах і, можливо, кометах, які врізалися в Землю. Хвиля зіткнень комет і астероїдів із внутрішніми планетами Сонячної системи 4 млрд років тому зробила б це можливим.
Схожість кометної та земної води
Якщо зв’язок між астероїдною та земною водою є дуже сильним, то роль комет спантеличила науковців. Кілька вимірювань комет родини Юпітера, які містять примітивний матеріал ранньої Сонячної системи, і, як вважають, сформувалися за межами орбіти Сатурна, показали сильний зв’язок між їхньою водою і земною. Цей зв’язок ґрунтується на ключовому молекулярному підписі, який науковці використовують, щоб простежити походження води в Сонячній системі.
Ця сигнатура — це співвідношення дейтерію (D) до звичайного водню (H) у воді будь-якого об’єкта, і вона дає вченим підказки про те, де цей об’єкт утворився. Дейтерій — рідкісний, важчий тип або ізотоп водню. У порівнянні із земною водою це співвідношення водню в кометах і астероїдах може показати, чи існує між ними зв’язок.
Оскільки вода з дейтерієм більш схильна до утворення в холодному середовищі, концентрація ізотопу на об’єктах, що утворилися далеко від Сонця, таких як комети, вища, ніж на об’єктах, що утворилися ближче до Сонця, наприклад, на астероїдах.
Вимірювання протягом останніх кількох десятиліть вмісту дейтерію у водяній парі кількох інших комет родини Юпітера показали, що його рівень подібний до земної води.
Вимірювання «дейтерієвої води» в кометах
«Це дійсно починало скидатися на те, ніби ці комети відігравали важливу роль у доставленні води на Землю», — сказала Кетлін Мандт, планетологиня із Центру космічних польотів ім. Годдарда NASA у Гринбелті (штат Мериленд). Мандт очолила дослідження, опубліковане в журналі Science Advances 13 листопада, яке переглядає вміст дейтерію в 67P.
Але 2014 року місія Європейської космічної агенції Rosetta до 67P поставила під сумнів ідею про те, що комети сімейства Юпітера допомогли наповнити водойми Землі. Науковці, які проаналізували вимірювання води Rosetta, виявили найвищу концентрацію дейтерію серед усіх комет і приблизно втричі більше дейтерію, ніж в океанах Землі, де на кожні 6420 атомів водню припадає приблизно 1 атом дейтерію.
Команда Мандт вирішила використати провідну статистично-обчислювальну техніку для автоматизації трудомісткого процесу виділення води, багатої на дейтерій, у більш ніж 16 000 вимірах зонда Rosetta. Він зробив ці вимірювання в «комі» газу і пилу, що оточує 67P. Команда Мандт першою проаналізувала всі вимірювання води європейської місії, що охоплюють весь її період.
Дослідники хотіли зрозуміти, які фізичні процеси спричиняють мінливість у співвідношенні ізотопів водню, виміряних на кометах. Лабораторні дослідження і спостереження за кометами показали, що кометний пил може впливати на показники водневого співвідношення, які вчені виявляють у кометній парі, що може змінити наше розуміння того, звідки береться кометна вода і як вона порівнюється із земною.
Команда Мандт виявила чіткий зв’язок між вимірюваннями дейтерію в комі 67P і кількістю пилу навколо космічного апарата Rosetta, що свідчить про те, що вимірювання, проведені поблизу апарата в деяких частинах коми, можуть не відображати склад тіла комети.
Точність вимірювання дейтерію на кометах
Коли комета рухається по своїй орбіті ближче до Сонця, її поверхня нагрівається, що призводить до виділення газу з поверхні, в тому числі пилу зі шматочками водяного льоду на ньому. Дослідження показують, що вода з дейтерієм прилипає до пилинок легше, ніж звичайна вода. Коли лід на цих пилинках потрапляє в комету, цей ефект може призвести до того, що комета здаватиметься такою, що містить більше дейтерію, ніж є насправді.
Мандт та її команда повідомили, що до того часу, як пил потрапляє до зовнішньої частини комети, щонайменше на відстані 75 миль від тіла комети, він висихає. Коли вода, багата на дейтерій, зникає, космічний апарат може точно виміряти кількість дейтерію, що надходить із тіла комети.
Цей висновок, за словами авторів статті, має вагоме значення не тільки для розуміння ролі комет у постачанні води на Землю, а й для розуміння спостережень за кометами, які дають уявлення про формування ранньої Сонячної системи.
За матеріалами phys.org
