Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 25.09.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Миссия "Розетта": прибор ROSINA обнаружил аргон у кометы

Миссия «Розетта»: прибор ROSINA обнаружил аргон у кометы
shortstoryf

Впервые в коме кометы Чурюмова-Герасименко был обнаружен благородный газ аргон, и всё это благодаря масс-спектрометру ROSINA, который установлен на борту станции «Розетта». Это событие должно помочь исследователям понять те процессы, которые протекали в период формирования кометы, а также благодаря ему возобновились дебаты о поставке различных компонентов на Землю с помощью астероидов и комет. Впервые об этих результатах сообщалось 29 сентября 2015 года в издании Science Advances, они описывают данные, собранные с 19 по 23 октября 2014 года, когда комета Чурюмова-Герасименко находилась на расстоянии приблизительно 465 миллионов километров (3.1 астрономических единиц) от Солнца, а сам аппарат вращался на высоте 10 километров от её поверхности.

В течение всего этого времени, что «Розетта» провела близко к комете, инструмент ROSINA сумел собрать целую коллекцию ключевых элементов комы. Определение химического состава комет является необходимым шагом к пониманию их роли в обеспечении водного состава и доставки других компонентов к планетам внутренней Солнечной Системы в ранние периоды её формирования.

Так называемые благородные газы, к которым относят гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон, очень редко химически реагируют с другими элементами, чтобы сформировать молекулы главным образом в устойчивом атомном состоянии. Но они являются характерными представителями окружающей среды вокруг молодой звезды, у которой только-только начинают зарождаться планеты, кометы и астероиды. Кроме того, их концентрацию и изотопный состав можно легко сопоставить с известными значениями Земли и Марса, или солнечного ветра или метеоритов, например. Относительная концентрация благородных газов в атмосферах землеподобных планет в основном формируется на ранних этапах их развития. Это включает в себя, в том числе, и пополнение газами через геологические процессы, атмосферных потерь и пополнения с помощью астероидов, а также кометной бомбардировки.

Чурюмова-Герасименко аргон

Спектры изотопов аргона-36 и аргона-38, обнаруженные в 2014 году прибором ROSINA в коме кометы Чурюмова-Герасименко. Также на графике указано присутствие и некоторых других газов. Источник: Balsiger et al

Однако, благородные газы могут очень легко исчезнуть из кометы посредством сублимации, таким образом, объявленное обнаружение аргона в комете Чурюмова-Герасименко является попросту неординарным событием. В инструмент ROSINA входит комплекс под названием Double Focusing Mass Spectrometer (DFMS, масс-спектрометр с двойной фокусировкой), который смог с высокой точностью идентифицировать аргон, наряду с другими газами, в спектрах комы кометы Чурюмова-Герасименко в октябре 2014 года. В частности, были обнаружены изотопы аргона 36Ar и 38Ar с изотопным отношением 36Ar/38Ar, равным 5.4 ± 1.4, что совместимо со средними значениями Солнечной Системы: для Земли это отношение равно 5.3, а для солнечного ветра — 5.5.

Также была исследована концентрация аргона по отношению к другим газам. Например, относительно водяного пара его концентрация составляет 0.1 x 10^-5–2.3 x 10^-5. Такой большой диапазон чисел обусловлен тем, что исследования проводились при переменном освещении Солнца, которое влияет на уровень сублимации воды в различных частях ядра кометы.

«Даже притом что концентрация аргона в целом очень низка, это однозначно первое его исследование прямо на месте. Обнаружение благородного газа в комете демонстрирует нам поистине уникальную чувствительность нашего инструмента. Видно, что отношение аргона к воде изменилось более чем в 20 раз. Это обусловлено тем, что аргон сублимирует одинаково постоянно при любых условиях, а вот сублимация воды увеличивается из-за освещения. И в то же время, отношение аргона к молекулярному азоту, например. довольно устойчиво. Это говорит о том, что аргон и азот утекают примерно с одинаковой скоростью».

Тут как раз и возникает небольшая заминка. Дело в том, что хотя измеренное отношение аргона к воде лежит в довольно широком диапазоне, но оно никак не даёт ответ на вопрос о том, принесли ли кометы воду на Землю. Это непонимание возникает из-за того, что отношение аргона к воде на Земле составляет всего лишь 6.5 x 10^-8, это на три порядка меньше, чем у кометы Чурюмова-Герасименко.

«Относительно высокое содержание аргона в комете по сравнению с Землёй в очередной раз подливает масла в огонь и говорит против доводов о том, что происхождение земной воды не связано с кометой. Раньше, с помощью ROSINA учёные пришли к такому же выводу, исследовав отношения дейтерия к водороду. Аргон, который мы обнаружили, тесно связан с ледяным ядром кометы. Природа того льда — как, когда и где он сформировался — определяет то, как он впоследствии поглотил, а затем выпустил газы, которые мы исследуем», — Ганс Балсигер.

В природе формируются две самые простые формы льда: аморфный и лёд Ih. Аморфный лёд не обладает кристаллической структурой. Он существует в трех формах: аморфный лёд низкой плотности (LDA), образующийся при атмосферном давлении и ниже, аморфный лёд высокой плотности (HDA) и аморфный лёд очень высокой плотности (VHDA), образующийся при высоких давлениях. Лёд LDA получают очень быстрым охлаждением жидкой воды («сверхохлаждённая стекловидная вода», HGW), или конденсацией водяного пара на очень холодной подложке («аморфная твёрдая вода», ASW), или путём нагрева высокоплотных форм льда при нормальном давлении (LDA). Лёд Ih является обычным гексагональным кристаллическим льдом. Практически весь лёд на Земле относится ко льду Ih. Они формируются при разных температурах и давлениях, захватывая и высвобождая газы совершенно по-разному. Аргон, азот, угарный газ, наряду с более тяжёлыми благородными газами криптоном и ксеноном, особенно хорошо подходят для выявления различий в этих льдах, поскольку сохраняются в тех же состояниях как тогда, когда они были первоначально включены в комету.

Аргон может использоваться и для того, чтобы выяснить условия, при которых формировалась комета. Существуют компьютерные модели, которые разработаны для того, чтобы предсказать насколько активно неустойчивые газы могут включаться в состав ледяных зёрен, образованных при низкой температуре в протосолнечной туманности. Эти модели показывают, что большие концентрации аргона в комете Чурюмова-Герасименко и его хорошая корреляция с азотом идеально укладываются в теории формирования этой кометы в холодных внешних рубежах Солнечной Системы.

Сейчас прошёл уже год с того момента, когда эти данные об аргоне было собраны. Теперь, когда комета преодолела перигелий, это означает, что из-за увеличения активности и плотности комы могут проявить себя и ещё более редкие газы, делая возможным их обнаружение. Но эта усиленная активность также означает, что «Розетта» не может близко подойти к поверхности кометы, иначе возникнут навигационные проблемы из-за засорения звёздных датчиков. Но учёные всё же с нетерпением ждут того времени, когда станция вернётся на свою прежнюю орбиту, поскольку в ближайшие месяцы активность кометы заметно спадёт. Тогда планируется заняться поисками криптона и ксенона.

По информации Европейского космического агентства.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google