Літаюча обсерваторія НАСА точно виміряв ізотопний склад води в «хвості» комети Виртанена, сблизившейся з Землею в грудні минулого року. Ці виміри підтвердили, що подібні небесні тіла могли наповнити океани нашої планети водою в далекому минулому, пишуть вчені в журналі Astronomy & Astrophysics.
«Ми відкрили гігантські запаси води, схожою з ізотопного складу на земну, на околицях Сонячної системи. Вода грала критичну роль в розвитку життя, і ми давно хотіли зрозуміти не тільки те, як вона потрапила на Землю, але і те, як подібні процеси можуть працювати на планетах інших зірок», — розповідає Дарек Лис (Darek Lis) з Лабораторії реактивного руху НАСА в Пасадені (США).
Сьогодні вчені вважають, що Земля сформувалася в теплій частині протопланетного диска, де молекули органіки і вода не могли існувати із-за того, що ультрафіолетове випромінювання світила розривало воду і «цеглинки життя» на частини і не давало їм з’єднатися.
З цієї причини планетологи вважають, що вода була принесена на Землю з холодних далеких підступів Сонячної системи, а органіка або виникла вже на поверхні планети, або була занесена разом з вологою.
На роль цих «водовозов» та постачальників речовин претендує два класу малих небесних тіл – астероїди та комети, в рівній мірі бомбардировавшие поверхню юної Землі приблизно 3,8-3,5 мільярда років тому.
Зловити комету за хвіст
За останній рік вчені, завдяки місії «Розетта» і наземним телескопам, надали багато доказів того, що комети могли лідирувати в цій гонці. Приміром, виявилося, що на їх поверхні присутня спирт, цукру і цілий ряд інших «цеглинок життя», а ізотопний склад благородних газів в хвості комети 67P був дуже близький до земного.
Лис і його колеги відкрили ще одну подібність між кометами і Землею, спостерігаючи за недавнім зближенням комети Виртанена з нашою планетою за допомогою унікального телескопа SOFIA, встановленого на борт «Боїнгу-747».
Це небесне тіло, як і знаменита комета Чурюмова-Герасименко, входить в число постійних «сусідів» внутрішніх світів нашої зоряної системи. На відміну від більшості інших комет, дальній кінець їх орбіти знаходиться не на околицях Сонячної системи, а в околицях Юпітера. Завдяки цьому вони зустрічаються з першими чотирма планетами кожні 5-7 років.
Яскравий приклад таких об’єктів – комета Виртанена (46P/Wirtanen), сближающаяся з Землею кожні 5,4 року. Її випадково відкрив у 1948 році відомий американський астроном Карл Віртанен, спостерігав за рухом декількох тьмяних зірок. Її коротка орбіта і часті зустрічі з Землею часто змушували вчених замислюватися про відправку місії до цього небесного тіла.
В даному випадку, як зазначають Лис і його колеги, астрономам не потрібно було нічого робити – в середині грудня комета Виртанена підійшла до Землі на рекордно малу відстань, близько 12 мільйонів кілометрів. Це дозволило астрономам не тільки отримати фотографії її ядра, але і детально вивчити хімічний склад її газового «хвоста».
Вчених цікавила одна проста річ – як багато атомів легкого і важкого водню, дейтерію, містить вода в надрах комети. Справа в тому, що частка дейтерію в породах Землі, Місяця, інших планет, астероїдів і комет є їх своєрідним «свідоцтвом про народження». Воно розповідає про те, в якій частині Сонячної системи вони народилися.
Як правило, чим менше важкого водню міститься у воді на тому чи іншому небесному тілі, тим ближче вони повинні були народитися до Сонця. Якщо це дійсно так, то матерія астероїдів повинна містити в собі вкрай мало дейтерію, а комет – помітно більше цього елемента.
Водовози Сонячної системи
Перші спроби виміряти цей параметр розкрили дивовижну річ – частки дейтерію в надрах різних комет могли дуже сильно відрізнятися. Приміром, «кудлаті чудовиська» з хмари Оорта, своєрідною «звалища будматеріалів» на околицях Сонячної системи, містили в собі в десятки разів більше важкого водню, ніж комета Хонди-Мркоса-Пандушаковой і Хартлі, «сусідів» комети Виртанена.
Ці різночитання змушували одних вчених припускати, що частина комет сформувалася не на околицях Сонячної системи, а до її внутрішньої частини, а інших – сумніватися в тому, що комети були єдиними «постачальниками» води для Землі.
Лис і його колеги розкрили реальну причину народження цих нестикувань, зіставивши результати своїх спостережень за кометою Виртанена з попередніми спробами виміряти частку «важкого» водню.
З одного боку, співвідношення легкої і важкої води в її матерії в середньому виявилося таким же, як і у Землі та інших «юпитерианских» комет. З іншого боку вчені виявили, що частка дейтерію в газовому «хвості» комети Виртанена не була постійною – вона змінювалася разом з тим, наскільки активним було її ядро. Чим більше і швидше воно виробляло гази, тим менше дейтерію присутнє в її викидах.
Сьогодні вдень зонд «Розетта» закінчить своє довге життя і розіб’ється об поверхню комети Чурюмова-Герасименко. РИА «Новости» згадує, як протікало життя самого амбітного проекту ЄКА і які таємниці народження Сонячної системи «Розетта» і її компаньйон «Філа» змогли відкрити за майже два роки роботи.
Зацікавившись цим незвичайним феноменом, планетологи зіставили рівні активності інших комет з їх изотопном складом. Виявилося, що ця закономірність була справедлива і для інших «кудлатих» чудовиськ — чим менш активними вони були, тим більше дейтерію присутнє в їх викидах незалежно від розташування їх орбіти.
Що це означає? Як зазначає Лис, подібна закономірність говорить про те, що всі комети, швидше за все, мають схожий, «земної» ізотопний склад, а відмінності між ними виникли із-за особливостей методик оцінки частки дейтерію в їх надрах.
Відповідно, якщо всі комети мають схожий склад льоду, то океани Землі можуть складатися з них не частково, як зараз вважають планетологи, а фактично повністю. Як сподіваються вчені, наступне «рандеву» нашої планети з комети Чурюмова-Герасименко, яке відбудеться в листопаді 2021 року, допоможе їм перевірити цю гіпотезу.
