На комете Чурюмова—Герасименко нашли твердые органические вещества

Инструменты космического аппарата «Розетта» подтвердили наличие твердых высокомолекулярных органических веществ на комете Чурюмова—Герасименко. Раньше об органике на комете было известно лишь по масс-спектральным анализам газов — этот результат получил спускаемый аппарат «Филы». Новая работа посвящена прямому анализу частиц кометной пыли. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает Европейское космическое агентство (ESA).

Органические вещества на астероидах и кометах были обнаружены достаточно давно — к примеру, при анализе упавших на Землю хондритных метеоритов. Исследователи отмечают, что, как правило, это были высокомолекулярные соединения с небольшой массовой долей атомов водорода в них. Подобные вещества были обнаружены и на кометах в ходе миссии «Армады Галлея». Однако на результаты исследований могла повлиять большая скорость, с которой частицы попадали в ловушку, — десятки километров в секунду. Это могло разрушить и изменить исходные вещества. 

В отличие от ранних миссий, «Розетта» движется относительно кометы с небольшой скоростью и способна захватывать частицы не повреждая их. Это позволяет более точно установить их состав и природу. Предварительный анализ газов кометы уже выявил наличие небольших органических молекул, однако новая работа показывает, что в частицах пыли 67P есть и высокомолекулярные вещества. 

Анализ частиц «Розетта» провела с помощью инструмента COSIMA — масс-спектрометра вторичных ионов. Кометная пыль, собранная ловушкой, облучалась потоком быстрых первичных ионов, которые бомбардировали образец и выбивали из него заряженные молекулярные осколки. Эти фрагменты изучались по их поведению в магнитном поле — так ученые устанавливали их массы. Хотя такой метод не позволяет достоверно установить структуры соединений, с его помощью можно сделать выводы о природе и элементном составе веществ.

Ученые выяснили, что органические соединения на кометах содержат гораздо больше водорода, чем такие же образцы в метеоритах. На это указало гораздо большее количество осколков, содержащих и углерод и водород. Как и в метеоритах, кроме углеродистых соединений в пыли также присутствовали атомы натрия, магния, алюминия, кремния, кальция и железа. 

Авторы обращают внимание на то, что COSIMA обнаружила лишь высокомолекулярные соединения, в то время как «Филы» с помощью инструментов PTOLEMY и COSAC зафиксировал лишь легкие, летучие органические соединения. Молекул с промежуточной массой найти не удалось. Это указывает на то, что источники кометной пыли и кометных газов могут отличаться. 

«Хотя мы не можем знать, образовались ли эти органические вещества в межзвездном пространстве, до возникновения протопланетной туманности, или уже в протопланетном диске, на ранних стадиях возникновения Солнечной системы, — зерна пыли, собранные COSIMA, точно были свидетелями этих ранних процессов. В том числе и процессов формирования самой кометы», — комментирует работу Николас Фрей, первый автор исследования.

Летом 2015 года вышел номер журнала Science, посвященный миссии «Филы». Среди прочего, благодаря аппарату удалось обнаружить на комете вещества — предшественники сахаров, необходимых для существования известных человечеству форм жизни. Интересно, что в данных масс-спектров ученые обнаружили линии, указывающие на полимеры формальдегида — полиоксометилены. Они содержат в своем составе от одной до семи мономерных групп.

Сейчас миссия «Розетты» подходит к концу, и меньше чем через месяц, 30 сентября, аппарат совершит управляемое столкновение с кометой на скорости менее одного метра в секунду. Недавно «Розетте» удалось найти аппарат «Филы» — после не вполне удачной посадки зонд отскочил от поверхности кометы. Почти два года его точное положение было неизвестно.

Владимир Королёв