Voda na kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko má podobnou molekulární charakteristiku jako voda na Zemi

V rozporu s výsledky několika nedávných studií nová zjištění znovu otevírají možnost, že komety Jupiterovy rodiny, jako je 67P/Churyumov-Gerasimenko, mohly pomoci dopravit vodu na Zemi. Voda byla pro vznik a rozkvět života na Zemi nezbytná a je pro něj klíčová i dnes. Ačkoliv určitá část vody pravděpodobně existovala v plynu a prachu, z nichž se naše planeta zrodila před přibližně 4,6 miliardami let, většina vody se vypařila, protože Země se zformovala v blízkosti intenzivního slunečního žáru.

O tom, jak se Země nakonec stala bohatou na kapalnou vodu, se vědci stále přou. Výzkumy ukázaly, že část vody na Zemi vznikla díky výparům unikajícím ze sopek, které kondenzovaly a padaly do oceánů. Vědci však našli důkazy, že podstatná část našich oceánů pochází z ledu a minerálů z asteroidů a možná i komet, které se srazily se Zemí.

To umožnila vlna srážek komet a asteroidů s vnitřními planetami Sluneční soustavy před 4 miliardami let. Zatímco důkazy spojující vodu z asteroidů s vodou na Zemi jsou přesvědčivé, role komet vědce mate. Několik měření komet Jupiterovy rodiny ukázalo silnou souvislost mezi jejich vodou a vodou na Zemi.

Toto spojení bylo založeno na klíčovém molekulárním znaku, který vědci používají ke sledování původu vody ve Sluneční soustavě. Tento znak je poměr deuteria (D) k běžnému vodíku (H) ve vodě jakéhokoliv objektu a vědcům napovídá, kde daný objekt vznikl. Při porovnání s vodou na Zemi může tento poměr vodíku v kometách a asteroidech odhalit, zda existuje nějaká souvislost.

Protože voda s deuteriem vzniká spíše v chladném prostředí, je vyšší koncentrace tohoto izotopu na tělesech, která vznikla daleko od Slunce, jako jsou komety, než na tělesech, která vznikla blíže ke Slunci, jako jsou planetky. Měření během posledních několika desetiletí deuteria ve vodní páře několika dalších komet Jupiterovy rodiny ukázala podobný obsah jako v pozemské vodě.

„Opravdu to začalo vypadat, že tyto komety hrají hlavní roli v dodávkách vody na Zemi,“ řekla Kathleen Mandtová, planetoložka z Goddardova střediska vesmírných letů NASA.

V roce 2014 však mise ESA Rosetta ke kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko zpochybnila myšlenku, že komety Jupiterovy rodiny pomáhaly naplnit zásobárnu vody na Zemi. Vědci, kteří analyzovali měření vody z Rosetty, zjistili nejvyšší koncentraci deuteria ze všech komet a přibližně třikrát více deuteria, než je v pozemských oceánech, kde na každých 6 420 atomů vodíku připadá přibližně 1 atom deuteria.

„Bylo to pro nás velké překvapení a donutilo nás to vše přehodnotit,“ řekla Kathleen Mandtová. Autoři se rozhodli použít pokročilou techniku statistických výpočtů k automatizaci pracného procesu izolace vody bohaté na deuterium ve více než 16 000 měřeních Rosetty.

Rosetta provedla tato měření v komě plynu a prachu obklopujícího kometu 67P/Churyumov-Gerasimenko. Mandtová a její kolegové jako první analyzovali všechna měření vody evropské sondy v průběhu celé mise. Chtěli pochopit, jaké fyzikální procesy způsobují proměnlivost poměrů izotopů vodíku naměřených u komet.

Laboratorní studie a pozorování komet ukázaly, že kometární prach může ovlivnit hodnoty poměru vodíku, které vědci zjišťují v párách komet, což by mohlo změnit naše chápání toho, odkud voda na kometách pochází a jak je srovnatelná s vodou na Zemi.

„Proto jsem byla zvědavá, jestli najdeme důkaz, že se tak děje i u komety 67P/Churyumov-Gerasimenko,“ řekla Mandtová. „A toto je právě jeden z těch velmi vzácných případů, kdy navrhnete hypotézu a skutečně zjistíte, že se to děje.“

Vědci totiž zjistili jasnou souvislost mezi měřením deuteria v komě 67P/Churyumov-Gerasimenko a množstvím prachu v okolí sondy Rosetta, což ukazuje, že měření provedená v blízkosti sondy v některých částech komy nemusí být reprezentativní pro složení tělesa komety.

Jak se kometa na své dráze přibližuje ke Slunci, její povrch se zahřívá, což způsobuje uvolňování plynu z povrchu, včetně prachu s kousky vodního ledu. Výzkum naznačuje, že voda s deuteriem ulpívá na zrnkách prachu snadněji než běžná voda. Když se led na těchto prachových zrnkách uvolní do komy, může tento efekt způsobit, že se bude zdát, že kometa má více deuteria, než ve skutečnosti má.

Autoři uvedli, že v době, kdy se prach dostane do vnější části komy, tedy nejméně 120 km od jádra komety, je již vysušený. Když voda bohatá na deuterium zmizí, může sonda přesně změřit množství deuteria pocházejícího z tělesa komety.

„Toto zjištění má velký význam nejen pro pochopení úlohy komet při dodávání vody na Zemi, ale také pro pochopení pozorování komet, která umožňují nahlédnout do vzniku rané Sluneční soustavy. Znamená to, že se nám naskýtá skvělá příležitost přehodnotit naše minulá pozorování a připravit se na ta budoucí, abychom mohli lépe zohlednit vliv prachu,“ dodávají astronomové.

Studie byla publikována v časopise Science Advances.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/67p-churyumov-gerasimenko-comet-water-13482.html

autor: František Martinek