Послание из эпохи космического полудня — как древняя комета может раскрыть тайны зарождения планет и жизни

Период, известный как «Космический полдень», наступивший примерно через два–три миллиарда лет после Большого взрыва, стал эпохой интенсивного звездообразования и формирования первых планетных систем. Именно в это время, когда галактики достигли пика своей активности, вероятно, зародились условия, способные привести к возникновению жизни. Объекты, сохранившие следы этого раннего этапа эволюции Вселенной, представляют огромную научную ценность — астероиды и кометы, оставшиеся после формирования звездных систем, являются своего рода космическими капсулами, хранящими информацию о химическом составе и физических условиях тех времен. С обнаружением трех межзвездных объектов в Солнечной системе с 2017 года ученые получили беспрецедентную возможность изучить материал, пришедший из других звездных систем, не отправляясь туда самостоятельно.

Одним из таких объектов является 3I/ATLAS, обнаруженный 1 июля исследователями Системы оповещения о столкновении астероидов с Землей (ATLAS) в Чили. С момента открытия астрономы ведут непрерывные наблюдения за этим объектом, стремясь собрать как можно больше данных до того, как он улетит за пределы нашей системы. Новое исследование, возглавляемое Маршаллом Юбэнксом, главным научным сотрудником Space Initiatives Inc., включает специалистов из Института межзвездных исследований (i4is), Лаборатории приборостроения и астрофизических исследований (LIRA) Парижской обсерватории, Франко-чилийской астрономической лаборатории, Мюнхенского технического университета и Лаборатории реактивного движения НАСА. Их работа предлагает уникальный план по использованию существующих космических миссий для изучения 3I/ATLAS вблизи — без необходимости запуска новой экспедиции.

Наблюдения уже позволили сделать важные выводы о происхождении объекта. Его кинематика указывает на то, что 3I/ATLAS, скорее всего, родом из толстого галактического диска Млечного Пути — области, где сосредоточено 85 процентов звезд нашей галактики и где находятся самые древние звезды, возраст которых превышает десять миллиардов лет. Это значит, что 3I/ATLAS мог сформироваться в эпоху «космического полудня» — гораздо раньше, чем Солнце или любая другая планетная система в нашем окружении. Исследователи подчеркивают: если этот объект действительно был выброшен из звездной системы толстого диска, то мы получаем доступ к материалу, который невозможно достать никакими другими средствами в обозримом будущем.

Особую загадку представляет траектория 3I/ATLAS. В отличие от двух предыдущих межзвездных объектов — Оумуамуа и Борисова — которые влетели в Солнечную систему под крутым углом, почти перпендикулярно плоскости эклиптики, 3I/ATLAS движется почти параллельно этой плоскости. Это неожиданно, поскольку Солнечная система движется сквозь Галактику в направлении, перпендикулярном ее собственной плоскости, и поэтому большинство межзвездных объектов должны прибывать с аналогичного направления. Такое несоответствие заставляет исследователей предположить, что 3I/ATLAS не просто случайный прохожий, а представитель особой популяции, чья динамика связана с историей толстого диска. Если его траекторию удастся проследить обратно к источнику, это позволит не только подтвердить его происхождение, но и напрямую изучить условия, в которых формировались планеты в те далёкие времена.

Однако наземные телескопы не смогут наблюдать 3I/ATLAS в ключевой момент — при прохождении перигелия, когда объект наиболее активен и выделяет наибольшее количество газа и пыли. В этот момент он будет находиться на противоположной стороне Солнца от Земли, что делает его невидимым для всех крупных наземных обсерваторий. Именно здесь роль космических аппаратов становится решающей. Группа исследователей проанализировала 15 действующих миссий, находящихся на гелиоцентрических орбитах или вокруг Марса, и выявила несколько потенциальных наблюдателей. Mars Reconnaissance Orbiter и Trace Gas Orbiter Европейского космического агентства смогут провести наблюдения в октябре 2025 года, а китайский зонд Tianwen-1 и марсианская миссия Hope также имеют подходящие возможности.

Еще более значимыми станут наблюдения, которые начнутся в ноябре 2025 года. Космический аппарат JUICE ЕКА, предназначенный для изучения лун Юпитера, будет находиться в выгодной позиции для наблюдения 3I/ATLAS с 2 по 25 ноября, включая момент максимального сближения 4 ноября. Он сможет использовать пять своих научных приборов для анализа спектра излучения, состава пыли и газов, а также температурных характеристик объекта. Europa Clipper, миссия НАСА, направленная на изучение Европы, сможет использовать свой магнитометр и плазменные детекторы для регистрации проходов через хвост кометы — явление, которое может предоставить данные о плотности, заряде и динамике выбросов. Даже дальняя миссия Lucy, предназначенная для изучения троянских астероидов Юпитера, может оказаться в зоне действия хвоста 3I/ATLAS после перигелия.

Помимо них, три гелиофизические обсерватории — SOHO, Solar Orbiter и Parker Solar Probe — будут в состоянии наблюдать объект удаленно. Parker Solar Probe, летящий ближе к Солнцу, чем любой другой аппарат, имеет шанс зарегистрировать изменения в солнечном ветре, вызванные взаимодействием с газовым хвостом 3I/ATLAS. Его коронографы могут даже зафиксировать сам объект как темное пятно на фоне солнечной короны. Эти наблюдения, проведенные с разных точек пространства, позволят получить трехмерную картину поведения объекта, которую невозможно воспроизвести с Земли.

Научная цель этих наблюдений — проверить гипотезу о том, что 3I/ATLAS является «динамически старой» кометой. Это означает, что она сформировалась в условиях более высокой температуры, характерных для плотных областей толстого диска, где легколетучие вещества, такие как водяной лед, аммиак или метан, были уже испарены или разрушены. В отличие от 2I/Borisov, которая, по всем признакам, относится к категории «динамически новых» объектов с богатым содержанием летучих соединений, 3I/ATLAS, судя по предварительным данным, беден такими компонентами. Если эта гипотеза подтвердится, это станет первым прямым доказательством того, что планетные системы, существовавшие в эпоху «космического полудня», имели иной химический состав, чем современные. Такие данные позволят реконструировать условия, в которых формировались первые планеты, и понять, насколько вероятно было возникновение органических молекул — и, возможно, зачатков жизни — в те времена.

Дополнительно наблюдения с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб и других инструментов, включая радиотелескопы и спектрометры, позволят уточнить химический состав хвоста и ядра объекта. Однако именно космические аппараты могут обеспечить получение уникальных данных во время самого интенсивного периода активности 3I/ATLAS — когда комета находится вблизи Солнца, но вне видимости Земли. Это как если бы старый холодильник, простоявший миллиарды лет в глубинах Галактики, внезапно открыл дверь, и мы получили возможность заглянуть внутрь — и увидеть, что там хранилось еще до того, как родилось наше Солнце.

Если 3I/ATLAS действительно принадлежит толстому диску, он станет одним из самых древних объектов, когда-либо наблюдавшихся в пределах Солнечной системы. Его изучение — это не просто исследование кометы. Это прямой контакт с эпохой, когда формировались первые звезды, планеты и, возможно, первые предпосылки для жизни. Это событие может стать поворотным моментом в астробиологии и астрономии, открыв новый способ изучения ранней истории Галактики без необходимости покидать Солнечную систему. Ученые надеются, что анализ всех данных, собранных в течение следующих месяцев, позволит не только подтвердить происхождение объекта, но и заложить основу для будущих миссий, ориентированных на перехват межзвездных путешественников.