Hvorfor er der så lidt nitrogen i Comet 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)? Det er et spørgsmål, som forskere stillede sig selv, når de kiggede på dataene fra ESAs Rosetta-rumfartøj. Faktisk er det et spørgsmål, de stiller sig selv, hver gang de måler gasserne i et komet koma. Da Rosetta besøgte kometen i 2014, målte den gasserne og fandt, at der var meget lidt kvælstof.
I to nye artikler, der er offentliggjort i Nature Astronomy, antyder forskere, at kvælstof overhovedet ikke mangler, det er bare skjult i livets byggesten.
Rosetta blev lanceret i 2004 og tog 10 år at nå sit mål, Comet 67P. Det tilbragte omkring to år på at studere det, før det afsluttede sin mission ved at gå ned i kometen. Rosetta sendte også landingen Philae ud til overfladen, og på trods af en vanskelig landing, der lammede dens mission, var landmanden stadig i stand til at tage billeder fra kometens overflade.
Det var for tre år siden, og forskere arbejder stadig gennem dataene.
”Selvom Rosetta-operationer sluttede for over tre år siden, tilbyder den stadig en utrolig mængde ny videnskab og er fortsat en virkelig banebrydende mission.”
Matt Taylor, ESAs Rosetta-projektforsker.
Kometer er stort set iskugler, og da Comet 67P nærmet sig Solen, sublimerede varmen materiale fra kometen ind i dets koma, en luftig, uklar klat, der omgiver kometen. Da Rosetta analyserede koma, indeholdt den de forventede mængder kemikalier som ilt og kulstof, men blev udtømt af nitrogen.
”Årsagen bag denne kvælstofudtømning er fortsat et stort åbent spørgsmål inden for den kometære videnskab,” sagde Kathrin Altwegg fra University of Bern, Schweiz, hovedundersøger for Rosetta Orbiter Spectrometer for ion og neutral analyse (ROSINA) instrument og hovedforfatter af en ny undersøgelse.
Da de konfronteredes med dette manglende nitrogen i fortiden, troede forskere, at N2 (molekylært nitrogen) var for flygtigt til at kondensere til kometær is, når kometen dannedes. En anden mulig forklaring er, at det kan være tabt i løbet af solsystemets levetid på cirka 4,6 milliarder år. Men disse nye undersøgelser præsenterer bevis for, at disse forklaringer bortfalder.
”Ved hjælp af ROSINA-observationer af Comet 67P opdagede vi, at dette‘ manglende ’nitrogen muligvis faktisk er bundet i ammoniumsalte, der er vanskelige at opdage i rummet,” sagde Altwegg i en pressemeddelelse.
”At finde ammoniumsalte på kometen er enormt spændende ud fra et astrobiologisk perspektiv.”
Kathrin Altwegg, hovedundersøger, Rosetta Orbiter spektrometer til ion- og neutralanalyse (ROSINA)
Et af de nye papirer har titlen "Bevis for ammoniumsalte i komet 67P som forklaring på nitrogenudtømningen i kometære komæer." Flygtigt nitrogen i et komas koma bæres normalt i NH3 (Ammoniak) og HCN (Hydrogencyanid.) Ammoniak kan let kombineres med andre syrer som HCN, HNCO (isocyaninsyre) og HCOOH (myresyre) til dannelse af ammoniumsalte. Ammoniumsalte findes i de lave temperaturer i kometis og i det interstellare medium.
Ammoniumsalte kan spille en nøglerolle i livets byggesten. De menes at være forløberne for livet og er udgangsforbindelserne til mere komplekse molekyler som urinstof og aminosyren glycin. Men de er svære at opdage i rummet. De er flygtige og ustabile som en gas, og deres infrarøde signal kan være skjult og vanskeligt at opdage.
Ideen om, at kometer indeholder livets byggesten og spiller en slags rolle i at sprede dem gennem hele solsystemet, er en gammel. I de tidlige år blev Jorden bombarderet af kometer, der bragte vand - og sandsynligvis byggestenene - til Jorden. I 2016 blev denne idé bekræftet igen, da Rosetta opdagede både glycin og fosfor i 67P's koma.
Denne idé er kendt som 'molekylær panspermia', og den siger, at livets byggesten var smedet i rummet og blev inkorporeret i solnebulaen. Da planeter kondenseret ud af denne tåge gik disse byggesten til turen. De blev også kontinuerligt distribueret over hele solsystemet af kometer og andre organer.
”At finde ammoniumsalte på kometen er enormt spændende ud fra et astrobiologisk perspektiv,” tilføjede Altwegg. "Denne opdagelse fremhæver, hvor meget vi kan lære af disse spændende himmelobjekter."
Der var nogle dramatiske øjeblikke bag denne opdagelse for Altwegg og de andre forskere. De brugte data fra Rosettas nærmeste tilgang til kometen, da det kun var 1,9 km (1,18 mi) derover, godt inde i selve den støvede, disige koma. At placere rumfartøjet i denne position var en risikabel manøvre, og de kunne ikke kommunikere med Rosetta på det tidspunkt.
”På grund af det støvede miljø ved kometen og Jordens rotation, var vi ikke i stand til let at kommunikere med Rosetta via vores antenner på det tidspunkt og måtte vente til næste morgen med at genoprette vores kommunikationsforbindelse,” sagde Altwegg i en pressemeddelelse.
”Ingen af os sov godt den aften! Men både Rosetta og ROSINA endte med at de opførte sig perfekt, og målte fejlfrit de mest rigelige og mest forskellige massespektre endnu, og afslørede mange forbindelser, vi aldrig havde set på 67P før. ”
Den anden nye undersøgelse har titlen "Infrarød detektion af alifatiske organiske stoffer på en kometær kerne." Ledende forfatter er Andrea Raponi fra INAF, National Institute for Astrophysics i Italien. Det er centreret om data indsamlet med Rosettas instrument for synligt og infrarødt termisk billedspektrometer (VIRTIS).
I denne artikel præsenterer forskerne opdagelsen af alifatiske organiske forbindelser på 67P. De er kæder af brint og kulstof, og de bygger også livets blokke. Dette er første gang disse organiske forbindelser findes på overfladen af en komets kerne.
”Hvor - og hvornår - disse alifatiske forbindelser kom fra er enormt vigtige, da de menes at være essentielle byggesten i livet, som vi kender det,” forklarede hovedforfatter Raponi.
”Oprindelsen af materiale som dette findes i kometer er afgørende for vores forståelse af ikke kun vores solsystem, men planetariske systemer i hele universet,” sagde Raponi.
Bekræftet molekylær panspermi?
Disse alifatiske byggesten var ikke dannet på selve kometen. Forskere mener, at de dannede sig i det interstellare medium eller i den unge stadig dannende sol.
”Inspirerende opdagelser som disse hjælper os med at forstå meget mere om ikke kun kometerne selv, men historien, karakteristikaene og udviklingen i hele vores kosmiske kvarter.”
Matt Taylor, ESAs Rosetta-projektforsker
Forfatterne af det andet papir fandt også stærke sammensætningslignelser mellem 67P og andre kulstofrige ydre solsystemobjekter.
”Vi fandt, at kernen i Comet 67P har en sammensætning, der svarer til det interstellære medium, hvilket indikerer, at kometen indeholder uændret presolært materiale,” siger studiemedforfatter Fabrizio Capaccioni, også for INAF og hovedundersøger for VIRTIS.
"Denne sammensætning deles også af asteroider og nogle meteoritter, som vi har fundet på Jorden, hvilket antyder, at disse gamle, klippefyldte kroppe låste forskellige forbindelser fra den oprindelige sky, der fortsatte med at danne solsystemet."
”Dette kan betyde, at mindst en brøkdel af de organiske forbindelser i det tidlige solsystem kom direkte fra det bredere interstellare medium - og at andre planetariske systemer også kan have adgang til disse forbindelser,” tilføjer Raponi.
Selvom Rosetta-missionen sluttede for mere end tre år siden, da rumfartøjet blev sendt og styrtede ned i kometen, kæmper forskere stadig gennem dataene og giver mening om dem. Dette afspejler andre missioner som Cassini-missionen til Saturn. Dette rumfartøj blev sendt til dens død for over to år siden, og forskere offentliggør stadig nye papirer baseret på dets data.
”Selvom Rosetta-operationer sluttede for over tre år siden, tilbyder det os stadig en utrolig mængde ny videnskab og er fortsat en virkelig banebrydende mission,” tilføjer Matt Taylor, ESAs Rosetta Project Scientist.
”Disse undersøgelser behandlede et par åbne spørgsmål inden for den kometære videnskab: hvorfor kometer udtømmes i kvælstof, og hvor kometerne fik deres materiale fra. Inspirerende opdagelser som disse hjælper os med at forstå meget mere om ikke kun kometerne selv, men historien, karakteristikaene og udviklingen i hele vores kosmiske kvarter, ”sagde Taylor.
På et tidspunkt overvejede NASA at sende deres eget rumfartøj til 67P. Det blev kaldt CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return Exle), og som dets navn gør klart, ville den bringe en prøve tilbage til undersøgelse. Det ville have været fantastisk. Men denne mission var en af to finalister i en procesudvælgelsesproces. Den anden var Dragonfly-missionen, der ville sende et rotorfartøj til Saturns måne Titan. I juni 2019 blev Dragonfly-missionen valgt over CAESAR.
NASA har i øjeblikket ingen planlagte missioner til kometer. Men ESA planlægger sin Comet Interceptor-mission. Det vil være den første mission at besøge en uberørt komet, der ikke har besøgt det indre solsystem før. Det nøjagtige mål er endnu ikke valgt.
Mere:
- Pressemeddelelse: BYGGELIGE BLOKER AF LIV, BEMÆRKET PÅ ROSETTA'S KOMETTT TIL SAMMENSÆTNING AF DETS FØDELSESPLAD
- Forskningsartikel: Bevis for ammoniumsalte i komet 67P som forklaring på nitrogenudtømningen i kometære komæer
- Forskningsartikel: Infrarød detektion af alifatiske organiske stoffer på en kernerukne
