Розетта нашла молекулярный азот на комете Чурюмова-Герасименко

Международный коллектив ученых впервые in situ измерил соотношение молекулярного азота к монооксиду углерода в атмосфере кометы Чурюмова-Герасименко. Из полученных данных следует, что комета формировалась в холодной части протосолнечной туманности. Также получается, что источником азота на Земле не могли стать кометы семейства Юпитера, как считалось ранее. Работа опубликована в журнале Science.
Измерения содержания азота проводились при помощи масс-спектрометра ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis), построенного в Бернском Университете, Швейцария. Измеренное содержание молекулярного азота по отношению к монооксиду углерода составило около 0.57%, что существенно меньше, чем предсказывают модели протосолнечной туманности, из которой образовалась Солнечная система.
Одними из самых ранних объектов, сформировавшихся в туманности, были кометы, именно поэтому их состав и строение представляют собой важный источник информации о ранней Солнечной системе. Согласно общепринятому взгляду, молекулярный азот был главным источником азота в протосолнечной туманности, тогда как монооксид углерода — одним из главных источников углерода. Измерив соотношение этих двух компонентов в атмосфере комет, можно делать вывод об их происхождении и участии в образовании других объектов, например, — планет.

 
Масс-спектрометр ROSINA-RTOF
Изображение: space.unibe.ch/ 

Существует две основных модели формирования комет, которые могут объяснить сравнительно низкое соотношение азота и монооксида углерода в атмосфере кометы Чурюмова-Герасименко: согласно одной из них кометы формировались вокруг ядра, образованного аморфным льдом из воды, в который включение молекулярного азота происходит крайне неэффективно, что объясняет его пониженную концентрацию в комете на данный момент.
Согласно другой модели, в качестве ядра комет выступали клатраты: соединения, представляющие собой упорядоченную оболочку, в полости которой находится неполярная молекула (в данном случае азот). С изменениями температуры и давления в комете происходила перестройка клатратов в аморфный лед, что также приводило к снижению уровня азота, включенного в тело кометы. В любом случае обе эти модели предсказывают температуру формирования комет не выше 30 кельвинов, что соответствует одним из наиболее холодных регионов протосолнечной туманности.
Поскольку комета Чурюмова-Герасименко относится к семейству комет Юпитера, авторы работы на основе своих данных ставят вопрос о том, могли ли другие кометы из этого семейства быть важным источником азота на Земле? Согласно их рассуждениям и данным предыдущих измерений концентраций азотосодержащих веществ на других планетах, а также изотопного состава Юпитера и Земли, делается вывод, что вклад молекулярного азота, включенного в тело комет, оказался бы в 15 раз слабее, чем вклад от других источников азота. Таким образом, кометы, по мнению авторов, не были главным источником азота при формировании нашей планеты.