Первый космический атомно-силовой микроскоп рассказал о строении кометной пыли

Распределение частиц по размерам (интегральная функция распределения)

Mark S. Bentley et al. / Nature, 2016

Международная группа ученых опубликовала результаты анализа частиц пыли кометы Чурюмова—Герасименко с помощью первого космического атомно-силового микроскопа — MIDAS. Авторы выяснили, что пыль состоит из слипшихся между собой субмикронных частиц, что объясняет расхождение между первыми данными «Розетты» и результатами ранних исследований комет. Исследование опубликовано в Nature, кратко о нем сообщает редакционная заметка журнала.

Первые данные о строении материала комет были получены аппаратом Stardust и рядом экспериментов, собиравших частицы в верхних слоях атмосферы. Известно, что большая доля последних имеет кометное происхождение. Согласно этим данным, кометная пыль в основном — частицы субмикронного размера. На основе таких данных ученые делают заключения об эволюции комет. 

Однако первые эксперименты с кометной пылью обладали рядом недостатков. Так, в эксперименте Stardust сбор образцов происходил на расстояниях в сотни и тысячи километров от кометы 81P/Вильда. За то время, пока частицы пролетали такое расстояние в них происходило испарение летучих веществ, что влияло на результаты анализа. Кроме того, при захвате частицы повреждались из-за своей большой скорости. 

Первые снимки с прибора COSIMA «Розетты» показали, что реальный диаметр частиц превышает несколько микрометров. Расхождение на порядок в размерах объектов удалось устранить благодаря новым данным с прибора MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System). Он представляет собой атомно-силовой микроскоп — устройство, которое с помощью очень тонкой иглы анализирует топографию поверхности. Как правило используются зонды с радиусом закругления иглы в нанометры и даже меньше — это позволяет добиться сопоставимого разрешения. 

Результаты сканирования показали, что крупная пыль, собранная COSIMA, была составлена из нескольких слипшихся субмикронных частиц. В большинстве своем, они представляли собой эллипсоиды с соотношением большой и малой полуосей примерно один к трем. Интересно, что такие размеры были предсказаны в одной из ранних теоретических работ. 

Иерархический рост частиц кометной пыли указывает на возможные механизмы роста комет. Большинство из них формируется в удаленных областях Солнечной системы и почти не взаимодействует с другими небесными телами. Поэтому их строение позволяет определить условия, в которых происходило образование планет нашей Солнечной системы. 

Ранее благодаря «Розетте» ученым удалось выяснить, что комета состоит из двух ядер, возможно формировавшихся по отдельности. Каждое из них обладает слоистым строением. Возраст кометы Чурюмова—Герасименко оказался примерно равен возрасту Солнечной системы —  4,57 миллиарда лет.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.