Рандеву кометы и Земли помогло ученым найти "родину" ее океанов

Летающая обсерватория НАСА точно измерила изотопный состав воды в "хвосте" кометы Виртанена, сблизившейся с Землей в декабре прошлого года. Эти замеры подтвердили, что подобные небесные тела могли наполнить океаны нашей планеты водой в далеком прошлом, пишут ученые в журнале Astronomy & Astrophysics.

"Мы открыли гигантские запасы воды, похожей по изотопному составу на земную, на окраинах Солнечной системы. Вода играла критическую роль в развитии жизни, и мы давно хотели понять не только то, как она попала на Землю, но и то, как подобные процессы могут работать на планетах у других звезд", — рассказывает Дарек Лис (Darek Lis) из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США).

Сегодня ученые считают, что Земля сформировалась в "теплой" части протопланетного диска, где молекулы органики и вода не могли существовать из-за того, что ультрафиолетовое излучение светила разрывало воду и "кирпичики жизни" на части и не давало им соединиться.

По этой причине планетологи считают, что вода была принесена на Землю с холодных дальних подступов Солнечной системы, а органика или возникла уже на поверхности планеты, или была занесена вместе с влагой.

На роль этих "водовозов" и поставщиков веществ претендует два класса малых небесных тел – астероиды и кометы, в равной степени бомбардировавшие поверхность юной Земли примерно 3,8-3,5 миллиарда лет назад.

За последний год ученые, благодаря миссии "Розетта" и наземным телескопам, предоставили множество доказательств того, что кометы могли лидировать в этой гонке. К примеру, оказалось, что на их поверхности присутствует спирт, сахара и целый ряд других "кирпичиков жизни", а изотопный состав благородных газов в хвосте кометы 67P был очень близок к земному.

Лис и его коллеги открыли еще одно сходство между кометами и Землей, наблюдая за недавним сближением кометы Виртанена с нашей планетой при помощи уникального телескопа SOFIA, установленного на борт "Боинга-747".

Это небесное тело, как и знаменитая комета Чурюмова-Герасименко, входит в число постоянных "соседей" внутренних миров нашей звездной системы. В отличие от большинства других комет, дальний конец их орбиты находится не на окраинах Солнечной системы, а в окрестностях Юпитера. Благодаря этому они встречаются с первыми четырьмя планетами каждые 5-7 лет.

Яркий пример таких объектов – комета Виртанена (46P/Wirtanen), сближающаяся с Землей каждые 5,4 года. Ее случайно открыл в 1948 году известный американский астроном Карл Виртанен, наблюдавший за движением нескольких тусклых звезд. Ее короткая орбита и частые встречи с Землей часто заставляли ученых задумываться об отправке миссии к этому небесному телу.

В данном случае, как отмечают Лис и его коллеги, астрономам не нужно было ничего делать – в середине декабря комета Виртанена подошла к Земле на рекордно малое расстояние, около 12 миллионов километров. Это позволило астрономам не только получить фотографии ее ядра, но и детально изучить химический состав ее газового "хвоста".

Ученых интересовала одна простая вещь – как много атомов легкого и тяжелого водорода, дейтерия, содержит вода в недрах кометы. Дело в том, что доля дейтерия в породах Земли, Луны, других планет, астероидов и комет является их своеобразным "свидетельством о рождении". Оно рассказывает о том, в какой части Солнечной системы они родились.

Как правило, чем меньше тяжелого водорода содержится в воде на том или ином небесном теле, тем ближе они должны были родиться к Солнцу. Если это действительно так, то материя астероидов должна содержать в себе крайне мало дейтерия, а комет – заметно больше этого элемента.

Первые попытки измерить этот параметр раскрыли удивительную вещь – доли дейтерия в недрах разных комет могли очень сильно различаться. К примеру, "косматые чудовища" из облака Оорта, своеобразной "свалки стройматериалов" на окраинах Солнечной системы, содержали в себе в десятки раз больше тяжелого водорода, чем кометы Хонды-Мркоса-Пандушаковой и Хартли, "соседей" кометы Виртанена.

Эти разночтения заставляли одних ученых предполагать, что часть комет сформировалась не на окраинах Солнечной системы, а в ее внутренней части, а других – сомневаться в том, что кометы были единственными "поставщиками" воды для Земли.

Лис и его коллеги раскрыли реальную причину рождения этих несостыковок, сопоставив результаты своих наблюдений за кометой Виртанена с прошлыми попытками измерить долю "тяжелого" водорода.

С одной стороны, соотношение легкой и тяжелой воды в ее материи в среднем оказалось таким же, как и у Земли и прочих "юпитерианских" комет. С другой стороны ученые обнаружили, что доля дейтерия в газовом "хвосте" кометы Виртанена не была постоянной – она менялась вместе с тем, насколько активным было ее ядро. Чем больше и быстрее оно вырабатывало газы, тем меньше дейтерия присутствовало в ее выбросах.

Сегодня днем зонд "Розетта" закончит свою долгую жизнь и разобьется о поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. РИА "Новости" вспоминает, как протекала жизнь самого амбициозного проекта ЕКА и какие тайны рождения Солнечной системы "Розетта" и ее компаньон "Фила" смогли открыть за почти два года работы.

Заинтересовавшись этим необычным феноменом, планетологи сопоставили уровни активности других комет с их изотопном составом. Оказалось, что эта закономерность была справедлива и для прочих "косматых" чудовищ — чем менее активными они были, тем больше дейтерия присутствовало в их выбросах вне зависимости от расположения их орбиты.

Что это означает? Как отмечает Лис, подобная закономерность говорит о том, что все кометы, скорее всего, имеют схожий, "земной" изотопный состав, а различия между ними возникли из-за особенностей методик оценки доли дейтерия в их недрах.

Соответственно, если все кометы имеют схожий состав льда, то океаны Земли могут состоять из них не частично, как сейчас считают планетологи, а фактически полностью. Как надеются ученые, следующее "рандеву" нашей планеты с кометой Чурюмова-Герасименко, которое состоится в ноябре 2021 года, поможет им проверить эту гипотезу.