|
Дейтерий в кометах рассказывает интересные истории
|
|
|
|
Кометы сыграли интересную роль в истории астрономии. С древних времен многие культуры видели в них предзнаменования или духов, предвещающих хорошие или плохие новости для королей, королев и императоров. Однако за последние несколько сотен лет астрономы внимательно изучали их, чтобы понять научную сторону этих гостей внутренней части Солнечной системы. Сегодня мы знаем, что эти призрачные явления в небе — это грязные шары изо льда и камней, проносящиеся сквозь космос, разбрасывая пыль и газы.
|
|
|
|
Оказывается, кометы также играют свою роль в истории Солнечной системы. Каждая из них хранит в своем льду и пыли сокровищницу подсказок об условиях в нашей Солнечной системе, особенно о том времени, когда они образовались в протосолнечной туманности около 4,5 миллиардов (или более) лет назад. И если наши «родные» кометы делают это, подумайте, что могут рассказать нам «инопланетные» кометы из других планетных систем о далеких местах в галактике.
|
|
|
|
Прекрасным примером является комета 3I/ATLAS, межзвездный объект, пролетевший в 2025 году через внутреннюю часть Солнечной системы между Землей и Марсом. Она приблизилась к Земле на расстояние менее 1,8 астрономических единиц и образовала плотную кому (облако газа и пыли). Астрономы использовали космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и его высокочувствительный инфракрасный спектрометр NIRSpec для изучения химического состава этой кометы и обнаружили, что она обогащена дейтерием. Фактически, она содержит более чем в 30 раз больше дейтерия, чем кометы нашей «родной» Солнечной системы. Это многое говорит астрономам об условиях формирования кометы в её собственной системе, о её возрасте и даже немного о нашей Солнечной системе.
|
|
|
|
|
|
|
«Это была уникальная возможность изучить древний объект из далёкой галактики, вероятно, существовавший до нашего Солнца и Солнечной системы», — сказал астрохимик Мартин Кординер из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «С одной стороны, мы получаем непосредственное представление об этом далёком времени и месте, а с другой — узнаём кое-что о том, насколько необычной может быть наша собственная Солнечная система». Кординер является первым автором исследования, опубликованного в журнале Nature.
|
|
Дейтерий в комете
|
|
|
|
Когда любая комета приближается к источнику тепла, она начинает сублимировать и «выделять газ» из своего материала. Комета 3I/ATLAS не стала исключением. Её прохождение между Землёй и Марсом нагрело льды, что привело к образованию газовой комы. NIRSpec на телескопе JWST зафиксировал спектры света, излучаемого комой, и эти данные были использованы для определения соотношения углерода и дейтерия в комете.
|
|
|
|
Дейтерий — полезный элемент для изучения. Это изотоп водорода, который плохо сохраняется при нагревании. Большая часть того, что мы видим в природе, образовалась во время Большого взрыва. Он также может образовываться в звёздах, но реакции термоядерного синтеза быстро его разрушают. Поэтому он предпочитает холод. При длительном воздействии тепла он перерабатывается в водород, из которого состоит вода. Если взять образец воды здесь, на Земле (или в любой «собственной» комете из нашей системы), то можно определить определённое соотношение дейтерия и водорода. Чем больше водорода, тем меньше дейтерия. Это ценное соотношение для определения условий, при которых образовалась комета.
|
|
|
|
Никто ещё не определил точное местоположение домашней системы 3I/ATLAS, но высокое соотношение дейтерия и водорода указывает на то, что она, скорее всего, образовалась в очень холодной системе на очень ранней стадии истории Млечного Пути. Основываясь на её траектории, некоторые астрономы предположили, что её домашняя система могла находиться в тонком или толстом диске Млечного Пути.
|
|
|
|
Кроме того, предполагается, что она образовалась по меньшей мере 10 миллиардов лет назад или даже раньше. Это было время, когда звездообразование в галактике действительно набирало обороты, что и определило место рождения кометы вокруг ныне древней звезды. Ее путешествие в межзвездном пространстве не подвергало ее сильному нагреву, поэтому она до сих пор имеет высокое содержание дейтерия, характерное для периода ее «рождения». Другими словами, большую часть своего существования она находилась в состоянии глубокой заморозки.
|
|
|
|
Углерод дополняет картину
|
|
|
|
Дейтерий — не единственный индикатор возраста и химического состава, который научные группы использовали для изучения инопланетной кометы с помощью телескопа JWST. Изотопы углерода также дали представление о прошлом кометы. NIRSpec показал лишь следы углерода-13 по сравнению с более легким углеродом-12. Это также указывает на очень древнее происхождение 3I/ATLAS. Это связано с тем, что звездные системы обогащаются углеродом-13 с течением времени, по мере того как в галактике рождаются и умирают поколения звезд. Когда звезды умирают, они теряют свой углерод (и другие элементы в космос), и в конечном итоге этот материал поглощается новыми поколениями звезд (и планет). Именно поэтому в нашей системе, вокруг нашего Солнца, наблюдается более высокий уровень углерода-13, который сформировался относительно недавно, 4,5 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
JWST был не единственным телескопом, изучавшим эту удивительную комету. Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории (ESO) также изучал комету и обнаружил соединение углерода и азота, называемое цианидом. Это пребиотическое соединение, участвующее в формировании жизни, и оно указывает на то, что в месте образования этой кометы могли существовать условия, способные привести к зарождению жизни.
|
|
|
|
По словам члена команды Стефани Милам из Центра космических исследований имени Годдарда НАСА, обнаружение подобных химических веществ в других местах галактики — редкое открытие. «Для нас, ученых, обнаружение этих редких изотопов — это захватывающее событие, но более важный аспект — это изучение возможностей пребиотической химии в других местах галактики», — сказала Милам из Центра космических исследований имени Годдарда НАСА. «До сих пор нам известно только одно место в огромном космосе, где химические компоненты привели к зарождению жизни — наша Солнечная система, наша Земля. Анализ этих межзвездных объектов — важный шаг к пониманию того, насколько распространены или редки условия для эволюции жизни во Вселенной».
|
|
|
|
Источник
|
