Кислород в атмосфере кометы не создается на ее поверхности

Космический аппарат «Розетта» Европейского космического агентства сопровождал комету 67Р/Чурюмова-Герасименко в путешествии вокруг Солнца с августа 2014 года по сентябрь 2016 года, сбросив на нее зонд «Филы» и в конечном итоге врезавшись в ее поверхность.

Когда комета находится достаточно близко к солнцу, лед на ее поверхности «сублимируется» — превращается из твердого тела в газ, образуя газовую атмосферу, называемую комой. Анализ комы с помощью приборов на Розетте показал, что она содержит не только воду, окись углерода и углекислый газ, как и ожидалось, но и молекулярный кислород.

Молекулярный кислород — это два атома кислорода, соединенные вместе, и на Земле он необходим для жизни, где он вырабатывается фотосинтезом. Ранее он был обнаружен вокруг некоторых ледяных спутников Юпитера, но не ожидалось, что он будет найден вокруг кометы.

Научная группа Розетты первоначально сообщила, что кислород, скорее всего, поступает из основного тела кометы или ядра. Это означало, что он уже присутствовал, когда сама комета сформировалась в молодой Солнечной системе 4,6 миллиарда лет назад.

Одна группа других исследователей, однако, предположила, что может быть другой источник молекулярного кислорода на кометах. Они открыли новый способ получения молекулярного кислорода в космосе, инициируемого энергетическими ионами -электрически заряженными молекулами. Они предположили, что источником обнаруженного молекулярного кислорода могут быть реакции с энергетическими ионами на поверхности кометы 67Р.

В итоге члены команды Розетта проанализировали данные о кислороде 67P в свете новой теории. В статье, опубликованной в Nature Communications они сообщают, что предложенного механизма получения кислорода на поверхности кометы недостаточно для объяснения наблюдаемых уровней в коме.

Ведущий автор исследования Кевин Херитье сказал: «первое обнаружение молекулярного кислорода в комете 67P было очень удивительным и захватывающим».

«Мы протестировали новую теорию образования поверхностного молекулярного кислорода, используя наблюдения энергетических ионов, частиц, которые запускают поверхностные процессы, которые могут привести к производству молекулярного кислорода. Мы обнаружили, что количество присутствующих энергетических ионов не может произвести достаточное количество молекулярного кислорода для учета количества молекулярного кислорода, наблюдаемого в коме.»

Новый анализ согласуется с первоначальным выводом команды, что молекулярный кислород, скорее всего, является изначальным. Другие теории были предложены, и пока не могут быть исключены, но изначальная теория в настоящее время лучше всего подходит для полученных данных.

Все это также подтверждается недавними теориями, которые пересматривали образование молекулярного кислорода в темных облаках и присутствие молекулярного кислорода в ранней Солнечной системе. В этой модели молекулярный кислород застыл в мелких пыльных зернах. Такие зерна собирали со временем все больше материала, в конечном счете, создавая комету и блокируя кислород в ее ядре.

Больше информации: K. L. Heritier et al, On the origin of molecular oxygen in cometary comae, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-04972-5