17:42
Посещение комет и астероидов может помочь раскрыть наше космическое происхождение

Поскольку сегодня Осирис-Рекс планирует украсть образцы с астероида Бенну, толчок к исследованию малых тел Солнечной системы только набирает обороты.

20 октября робот размером с фургон, вращающийся вокруг далекого астероида, сложит свои солнечные батареи, включит двигатели и спустится на поверхность чужого мира. Миссия НАСА OSIRIS-REx, которая изучала астероид 101955 Bennu в течение последних двух лет, попытается захватить скальный материал стоимостью в один мяч для гольфа во время своего короткого приземления — самый большой кусок Небесной недвижимости, собранный со времен эпохи Аполлона. Если вернуться на Землю в 2023 году, как планировалось, космический камень может дать ученым важные подсказки о происхождении нашей Солнечной системы.

Легко не заметить астероиды вроде Бенну и их более редко встречающихся ледяных кузенов-комет. Этим крошечным остаткам от сотворения Солнечной системы недостает великолепия окольцованного Сатурна или Астробиологического потенциала холодного Марса. Но в них заключена история нашего зарождения, планетарной сборки и последующей доставки воды и органики на зарождающуюся Землю.

 На видеозаписи НАСА можно увидеть, как Осирис-Рекс спускается к 500-метровому ромбовидному астероиду Бенну.

В знак признания этого, последние годы принесли всплеск исследований малых тел, в результате которых были сделаны открытия, которые как осветили, так и бросили вызов традиционным моделям рождения нашей Солнечной системы. Исследователи используют новые данные, чтобы ответить на один из самых давних вопросов в человеческом сознании: откуда взялся наш мир? Как возникли живые существа? Есть ли жизнь где-нибудь еще в космосе?

Более подробная информация появится в ближайшее время. Помимо OSIRIS-REx, японская миссия Hayabusa2 рассчитывает доставить на землю свои собственные образцы с астероида под названием 162173 Ryugu до конца 2020 года. Удивительные открытия по–прежнему поступают от орбитального аппарата Европейского космического агентства Rosetta, который облетел комету 67P/Чурюмов-Герасименко с 2014 по 2016 год, картировав ее ледяное ядро и сбросив на ее поверхность небольшой спускаемый аппарат. Предстоящие миссии направятся в невиданные ранее места, такие как в основном металлический астероид и некоторые из самых старых объектов в Солнечной системе, предлагая возможные новые идеи о планетарной эволюции.

Все эти усилия помогают показать, что астероиды, кометы и другие мелкие тела отнюдь не являются неважными ключевыми игроками в нашей истории. Через них мы можем смотреть сквозь время и пространство, назад к рассвету Солнца и дальше к далеким звездным системам, которые все еще формируются.

Близкие наблюдения миссии "Розетта" за двухлопастной кометой 67Р/Чурюмова-Герасименко привели к непосредственному обнаружению аминокислоты глицина среди других органических молекул, что подтвердило идею о том, что кометы доставляют молекулы, критически важные для эволюции жизни во всей Солнечной системе, включая раннюю Землю. На снимке, сделанном камерой на борту космического аппарата, видны струя и другие потоки.

Космическое происхождение

Лишь относительно недавно ученые начали добывать кометы и астероиды, чтобы получить ключ к истории Солнечной системы. Эпоха исследований малых тел началась в 1986 году, когда международная флотилия роботизированных космических аппаратов столкнулась со знаменитой кометой Галлея, которая в последний раз проходила мимо Солнца. Наблюдения Галлея стали уделять гораздо больше внимания давно забытым малым телам Солнечной системы.

“На них не обращали внимания, как на хлебные крошки, а весь мир-это хлеб”, - говорит планетолог Линди Элкинс-Тантон из Аризонского государственного университета в темпе. “Но у каждого из них есть своя история.”

Эти истории уже начали усложнять простейшие картины происхождения жизни, Земли и Солнечной системы. Исследования Галлея, например, показали, что комета содержит большое количество органических молекул, предполагая, что по крайней мере некоторые из основных компонентов жизни существовали еще до того, как появился наш мир. Ранее наземные приборы регистрировали лишь относительно простые молекулы, такие как углекислый газ, цианид и гидроксид, в кометах, проходящих мимо нашей планеты.

Такие находки обогащают стандартный отчет ученого о формировании Солнечной системы, в которой гигантское облако газа и пыли распалось на вращающийся диск 4,5 миллиарда лет назад. (Этот коллапс, возможно, был вызван ударной волной от близкого взрыва сверхновой, которая, возможно, пронеслась через нашу локальную область пространства и дестабилизировала газовое и пылевое облако. Гравитация уплотнила и нагрела центр диска, образовав сферу с достаточным внутренним давлением, чтобы запустить термоядерные реакции и зажечь раннее Солнце. Материя дальше слипалась и сталкивалась, образуя более крупные объекты.

Части диска, наиболее близкие к протозвезде, нагревались и теряли большую часть своей воды; оставшийся материал объединялся в скалистые планеты (включая Землю) и каменистые астероиды. Льды, состоящие из воды, иона аммония и метана, оставались в замерзших внешних областях, в конечном счете включаясь в снежные кометы и более крупные планеты.

После Галлея различные другие миссии указали на необходимость дальнейшего пересмотра этой основной картины нашего происхождения. Например, в 2006 году "звездная пыль" НАСА космический аппарат доставил исследователям на Землю микроскопические пылинки, собранные в атмосфере кометы Wild 2. Ученые-кометчики ожидали, что Wild 2 будет содержать в основном межзвездный материал, сохранившийся еще до рождения Солнца, поскольку считается, что ледяные кометы образовались в отдаленных уголках Солнечной системы, не затронутых огненным влиянием нашей центральной звезды. Следовательно, эти кометы содержат одни из самых первозданных и примитивных образцов Солнечной системы.

Но при анализе выяснилось, что все зерна размером в микрометр и крупнее имеют химические признаки, указывающие на то, что они образовались внутри Солнечной системы после рождения Солнца. Скальные фрагменты, обнаруженные в образцах,могли образоваться только вблизи Солнца при температуре, превышающей 1700 градусов Цельсия.

Комету Хейла-Боппа, изображенную здесь в 1997 году, можно было увидеть невооруженным глазом по всему земному шару в течение примерно 18 месяцев. Считается, что кометы, состоящие из камня, пыли, грязи и льда, мало изменились за 4,8 миллиарда лет с момента образования Солнечной системы, поэтому они дают ключ к нашему происхождению.

Найти такой Хорошо приготовленный материал-типичный для примитивных метеоритов-внутри замороженной кометы из внешних пределов Солнечной системы "было действительно шокирующим", говорит астроном Мэрилендского университета Джессика Саншайн. - Это было доказательством того, что в дисковом материале, поступающем из внутренней Солнечной системы во внешнюю, происходит смешение."Это означало, что самая холодная область формирующегося облака газа и пыли Солнечной системы не была изолированным убежищем, как это когда-то считалось, и заставило астрономов переосмыслить историю Солнечной системы.

Новые подробности о формировании Земли пришли из более поздней Розетты ЕКА миссия на комету 67Р / Чурюмов–Герасименко. Считается, что кометы доставили материал в наш мир после его образования. Но сколько именно земной материи возникло в кометах-это давняя тайна.

Розетта обнаружила формы элемента ксенона на Комете в пропорциях, которые близко соответствуют ранней атмосфере нашей планеты, что позволило исследователям вычислить, что 22 процента ксенона Земли, вероятно, пришли от столкновений с кометой. Знание того, сколько ксенона содержится в атмосфере Земли и сколько его присутствует в среднем на комете, позволяет предположить, что около 100 000 комет попали в наш мир на ранней стадии, принеся не только ксенон, но и часть воды и большое количество органики в наш мир.

Одним из самых больших сюрпризов Розетты было обнаружение относительно большого количества молекулярного кислорода O2. Это высокореактивное вещество никогда не находили в далеких протопланетных дисках. Его реакционная природа означает, что он легко разрушается и образует связи с другими атомами. Никто пока не может объяснить его присутствие в комете 67Р, но одно из предположений состоит в том, что, возможно, часть кислорода, которым мы дышим, попала на планету вместе с кометами.

Розетта также дала дразнящие подсказки о происхождении жизни. Фосфор, элемент, необходимый для построения ДНК и многих других биомолекул, присутствует в земной коре, но обычно заперт в минералах, что делает его недоступным для органической химии — и живых существ. Основная часть фосфора кометы 67Р находится в форме монооксида фосфора, водорастворимой молекулы, которую живые организмы могут усваивать гораздо легче, чем минеральный фосфор. Зонд также обнаружил аминокислоту глицин, а также соли аммония в атмосфере кометы, намекая на природу теплых, влажных прудов, которые могли образоваться, когда заполненная водой комета столкнулась с планетой.

“Вы собираетесь ввести соли и другие пребиотические соединения", - говорит астробиолог Майкл Мамма из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. “Они все соберутся вместе и принесут первобытный суп, который может быть посреди пустыни, или в горах, или где угодно.”

Если такие процессы культивирования жизни происходили на Земле, то они, несомненно, происходили на ранних Марсе, Венере и скалистых спутниках внешних планет. Кроме того, две недавно открытые межзвездные кометы, проходящие через нашу Солнечную систему, ‘Oumuamua и 2i/Borisov, обладают свойствами, весьма сходными с местными телами, намекая на космические связи между нашей планетой и другими в галактике.

Оценка учеными вероятности того, что там есть жизнь, “вероятно, выросла из-за исследований комет”, - говорит планетолог Кэтрин Альтвегг из Бернского университета в Швейцарии, которая возглавляет миссию Rosina, связанную с Розеттой. Она и ее коллеги исследовали современное мышление о кометах в ежегодных обзорах астрономии и астрофизики в 2019 году.

Космический зонд Японского космического агентства "Хаябуса" посетил астероид 25143 Итокава в 2005 году.

Рокки стартует

В то время как первобытное содержание комет начинает отвечать на некоторые фундаментальные вопросы, их более сухие родственники, астероиды, дают дополнительные возможности заглянуть в историю Солнечной системы. Находясь ближе к Солнцу, астероиды свидетельствуют о хаотичном избиении, которое планеты, подобные Земле, получали в древние времена.

Астероид 25143 Итокава образовался около 1,5 миллиардов лет назад, родившись после того, как катастрофический удар сбил богатое кремнием тело с большей массы. Это было связано с минеральными данными, полученными зондом Японского космического агентства "Хаябуса", который посетил и отобрал образцы этого тела размером с небоскреб (описанного членами группы как напоминающего морскую выдру) в 2005 году. Но астероид не содержал значительного количества воды или органики, и поэтому мало что могло сказать непосредственно о происхождении жизни на НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ.

Япония продолжила миссию с помощью Hayabusa2, который прибыл два года назад на темный, богатый углеродом астероид Рюгу. Считается, что астероид в форме вершины возник в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, но теперь вращается гораздо ближе к Земле. Космический аппарат сиквела развернул три успешных марсохода, которые перепрыгнули через богатую валунами внешность астероида. Он также выпустил снаряд, чтобы создать кратер,из которого можно было бы извлечь образцы грунта. Первоначальные наблюдения с Hayabusa2 показывают большое количество материала, образующегося при взаимодействии солнечной радиации с внешними слоями астероида. Это открытие указывало на то, что в какой-то момент в прошлом он, должно быть, совершил экскурсию вблизи Солнца.

Идея о том, что тело могло совершить такое сложное путешествие в течение своей жизни, и что исследователи могли бы собрать это воедино из простых измерений поверхности, была невообразима до того, как миссия достигла своей цели, говорит планетолог Сейджи Сугита из Токийского университета в Японии, который наблюдает за навигационными камерами Hayabusa2.

Пояс астероидов отмечает границу между внутренней и внешней Солнечной системой, но некоторые скопления астероидов, такие как троянцы под влиянием Юпитера, вращаются за его пределами.

Исследования Рюгу шли в тандеме с исследованиями Осириса-Рекса темного ромбовидного Бенну. В начале этих посещений считалось, что оба тела имеют различное происхождение, особенно после того, как было установлено, что Бенну гораздо богаче водой, чем Рюгу. Но недавние симуляции показали, что два похожих на вид астероида могли возникнуть в результате одного и того же энергетического столкновения примерно миллиард лет назад. Более сухая композиция Рюгу также поддерживает идею о том, что он когда-то жил близко к Солнцу.

Инфракрасные снимки валунов на обоих астероидах выявили еще один неожиданный результат-эти породы обладают высокой пористостью.

“Я предполагаю, что они будут плавать, как пемза, и если вы прикоснетесь к ним, они просто распадутся”, - говорит планетолог Гарольд Левисон из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. Это открытие помогает объяснить процессы в первичном диске, когда зерна пыли впервые начали склеиваться в более крупные агломерации. Пенистые камни, вероятно, были созданы медленным сбиванием, возникающим как комки в мешке с мукой, говорит Левисон. Хотя это и не совсем шокирует, находка указывает на то, что первоначальные тела в Солнечной системе, вероятно, сформировались в низкоэнергетической среде.

Недавняя серия работ команды OSIRIS-REx показала, что Бенну покрыт богатым углеродом материалом и содержит породы, вероятно, слишком слабые, чтобы пережить огненное падение через атмосферу Земли. Если это так, то образцы, собранные космическим аппаратом, будут уникальными и уже не будут присутствовать в коллекциях метеоритов на НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ. Скалы также показывают, что Бенну является телом Франкенштейна, по крайней мере с двумя отдельными популяциями валунов, которые, вероятно, произошли из геологически различных областей его родительского тела.

Но самые большие сюрпризы еще впереди, когда образцы "Хаябуса2" и "Осирис-Рекса" вернутся в лаборатории на Земле. Тогда исследователи смогут проводить гораздо более тщательный и детальный анализ компонентов обоих астероидов, чем это может быть сделано с помощью космических аппаратов. Осирис-Рекс главный исследователь Данте Лоретта говорит, что он особенно заинтересован в изучении органического материала малых тел.

Земные метеориты, которые отрываются от астероидов или других тел и падают на нашу планету, почти сразу же заражаются местными организмами. Даже для примеров, которые собираются быстро, таких как знаменитый метеорит Мерчисона, который разбился в Австралии в 1969 году, ученые не имеют важной контекстуальной информации о том, откуда именно они пришли. Благодаря обширному картографированию Рюгу и Бенну исследователи получат значительную поддержку в выводах о формировании Солнечной системы и происхождении жизни из их извлечений.

Будущие сюрпризы

Ученые также с нетерпением ждут двух предстоящих миссий НАСА — обозначенных как "Люси" и "Психея", — которые предоставят данные о начале и конце планетарной эволюции. Люси собирается стартовать в следующем году, чтобы в конечном итоге обойти по меньшей мере шесть астероидов, которые разделяют орбиту Юпитера вокруг Солнца. Известные как троянцы, эти маленькие попутчики настолько разнообразны по своим свойствам, что ученые полагают, что они, вероятно, имеют отдельное происхождение.

Левисон, главный исследователь миссии, надеется найти доказательства для теории, которую он помог разработать, называемой хорошей моделью. Он утверждает, что в начале истории Солнечной системы гравитационные нестабильности заставляли Юпитер и Сатурн двигаться внутрь в течение сотен тысяч или миллионов лет. Этот процесс зацепил троянцев из разных мест изначального диска и вытолкнул остальные планеты на их нынешние орбиты.

В 2022 году НАСА планирует направить зонд Psyche к астероиду под названием 16 Psyche. Это маленькое тело, как полагают, состоит из 30-60% металла, типа астероида, который ни один космический корабль никогда не видел вблизи. Ученые до сих пор ломают головы над тем, как образовался астероид, и некоторые предполагают, что это обнаженное ядро бывшей планеты, которое было размолото серией катаклизмов. Психея космический аппарат будет исследовать маленький мир, потенциально предоставляя важные данные о более поздних стадиях создания планет в нашей Солнечной системе.

Наше понимание малых тел будет продолжать углубляться в обозримом будущем, когда Европейское космическое агентство недавно выбрало миссию по перехвату комет для запуска в 2028 году. Зонд будет припаркован рядом с Землей в ожидании исследования древней долгопериодической кометы-возможно, из далекого облака Оорта, скопления самых далеких и наименее измененных ледяных тел в Солнечной системе.

Считается, что многие кометы происходят из облака Оорта, огромной, далекой оболочки ледяных тел, которая окружает Солнечную систему. Пояс Койпера, расположенный сразу за орбитой Нептуна, также является домом для многих комет, астероидов и других небольших тел.

НАСА и ЕКА также планируют в ближайшие годы провести испытания двойного перенаправления астероидов (DART) и миссии Hera, которые намеренно врезаются в потенциально опасный 65803 Didymos, чтобы оценить возможность перемещения астероида, который может угрожать цивилизации.

По мере поступления снимков каждого нового астероида и кометы они неизменно демонстрируют впечатляющие особенности, такие как трещины, скалы и покрытые льдом кратеры. Такие визуальные эффекты могут открыть людям глаза на красоту, присущую этим маленьким мирам, напоминая нам, что мимолетные видения в небе, такие как комета Галлея, содержат реальные пейзажи с бесконечными сюрпризами для изучения.

“Вы видите эти образы, и вам кажется, что вы могли бы сидеть под этим большим валуном, прямо там, в тени”,-говорит Элкинс-Тантон, который возглавляет миссию психики. - Мы создаем человеческие отношения.”

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Исследование: Длительный Космический Полет Влияет На Объем Мозга


Мини-фрактальная Вселенная может находиться внутри заряженных черных дыр (если они существуют)


20 вещей, которые вы не знали о деревьях

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 71 | Добавил: admin | Теги: Посещение комет и астероидов может , атмосфера Земли, миссия, атмосфера кометы, планет, Земля, астероид, Солнечная система, рождение Солнца, планетарная эволюция, ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ, космический аппарат, Комета, пояс астероидов | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar