Мы не привыкли рассматривать пыль как ценный материал. Но исключение делается, если она прилетает из космоса, а точнее из кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко. Ее анализ позволил получить ценные сведения не только о небесном объекте, но и истории нашей системы.
С 2014 по 2016 гг. комету изучал аппарат Розетта с помощью прибора COSIMA. Исследователей интересовали пылевые частички, выброшенные из кометного ядра. Оказалось, что половина массы каждой частички представлена углеродистым материалом с преимущественно макромолекулярной органической структурой. Вторая половина – не гидратированные силикатные минералы.
Инструменты Розетта помогли лучше понять природу 67Р. В период путешествия вокруг Солнца комета непрерывно высвобождает газ и пыль, формирующие слабый ореол. Это явление объясняется сублимацией льдов, расположенных в кометном ядре (переходят от твердого состояния сразу в газообразное). Газ выходит в атмосферу кометы и приносит с собою небольшие пылевые частички.
Инструмент ROSINA характеризует и количественно оценивает газы. Анализ показал состав: водяной пар, двуокись углерода, окись углерода, молекулярный кислород и множество небольших органических молекул, состоящих из атомов углерода, азота, водорода и кислорода.
Бортовые камеры и спектрометр VIRTIS изучили поверхность, продемонстрировав сложные структуры: скалы, разломы, ямы, оползни и прочее. Но важно то, что поверхность темная (может вмещать много органического углерода) и располагает малым количеством льда.
Слева – поверхность кометного ядра, наблюдаемая зондом Розетты. Конденсированный лед под поверхностью поднимается из глубин кометы, когда она нагревается Солнцем. Высвобождающийся газ захватывает мелкие пылевые частички. Справа – мишень прибора COSIMA демонстрирует крошечные фрагменты ядра с размером до 1 мм
COSIMA – своего рода физико-химическая мини-лаборатория, собирающая пылевые частички кометы и измеряющая их химические характеристики. Аппарат пробыл 2 года на орбите кометы и получил больше сведений, чем могли надеяться ученые (прибор собрал 35000 частиц с диаметром до 1 мм).
Детальный анализ частичек позволил понять их состав (кислород, углерод, кремний, железо, натрий, магний, кальций, алюминий и т.д.), а также получить информацию о химической природе некоторых составляющих. К примеру, каждая пылевая частичка вмещала по массе примерно 50% органического углеродосодержащего материала. Он был макромолекулярным, а значит создан из крупных структур.
Измерения показали, что состав пыли не зависит от даты сбора частичек. То есть, нет разницы между пылью, выброшенной ближе к Солнцу или дальше. Состав также не зависит от размера пыли или морфологии.
Первобытный материал
Подобные результаты удалось получить еще 30 лет назад в период исследования кометы Галлея зондами Джотто и Вега. Это доказывает, что кометы – одни из наиболее богатых углеродом объектов в системе. Ученые считают, что это прямое экспериментальное доказательство. Высокое значение коэффициента обилия между углеродом и кремнием, полученное COSIMA, очень близко к соотношению их изобилия в солнечной фотосфере.
Кроме того, силикаты в пыли не демонстрируют заметных признаков изменения жидкой воды. То есть, материал вряд ли поддавался изменениям с момента формирования кометы. Их изучение возвращает нас практически на 4.5 млрд. лет назад.
Данные от приборов Розетта позволили полностью раскрыть химическую характеристику объекта. Сегодня можно сказать: если кометы сыграли важную роль в появлении земной жизни, то в них должен был доминировать сложный макромолекулярный компонент, замеченный в 67Р.