Hvorfor er det så lite nitrogen i Comet 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)? Det er et spørsmål forskere spurte seg når de så på dataene fra ESAs Rosetta-romfartøy. Det er faktisk et spørsmål de stiller seg hver gang de måler gassene i en kometas koma. Da Rosetta besøkte kometen i 2014, målte den gassene og fant ut at det var veldig lite nitrogen.
I to nye artikler publisert i Nature Astronomy antyder forskere at nitrogenet ikke egentlig mangler, det er bare gjemt i livets byggesteiner.
Rosetta ble lansert i 2004 og tok 10 år å nå målet, Comet 67P. Den brukte omtrent to år på å studere den før den avsluttet oppdraget ved å krasje i kometen. Rosetta sendte også lander Philae til overflaten, og til tross for en vanskelig landing som forkrøplet dens oppdrag, var lander fortsatt i stand til å ta bilder fra kometens overflate.
Det var for tre år siden, og forskere jobber fremdeles gjennom dataene.
"Selv om Rosetta-operasjonene ble avsluttet for over tre år siden, tilbyr den oss fortsatt utrolig mye ny vitenskap og er fortsatt et virkelig banebrytende oppdrag."
Matt Taylor, ESAs Rosetta Project Scientist.
Kometer er i stor grad isballer, og da Comet 67P nærmet seg Solen, sublimerte varmen materiale fra kometen til koma, en gassformig, disig klatt som omgir kometen. Da Rosetta analyserte koma, inneholdt den forventede mengder kjemikalier som oksygen og karbon, men ble tømt for nitrogen.
"Årsaken bak denne nitrogenutarmingen har fortsatt et stort åpent spørsmål innen komitærvitenskapen," sa Kathrin Altwegg fra University of Bern, Sveits, hovedetterforsker for Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analyse (ROSINA) instrument og hovedforfatter av en ny studie.
Da de ble konfrontert med dette manglende nitrogenet i fortiden, trodde forskere at N2 (molekylært nitrogen) var for flyktig til å kondensere til kometær is når kometen dannet seg. En annen mulig forklaring er at det kan ha gått tapt i løpet av solsystemets omtrent 4,6 milliarder år lange levetid. Men disse nye studiene presenterer bevis som gir rabatt på forklaringene.
"Ved å bruke ROSINA-observasjoner av Comet 67P, oppdaget vi at dette 'manglende' nitrogenet faktisk kan være bundet opp i ammoniumsalter som er vanskelig å oppdage i verdensrommet," sa Altwegg i en pressemelding.
"Å finne ammoniumsalter på kometen er enormt spennende fra et astrobiologisk perspektiv."
Kathrin Altwegg, hovedetterforsker, Rosetta Orbiter spektrometer for ion og nøytral analyse (ROSINA)
Et av de nye avisene har tittelen "Bevis på ammoniumsalter i kometen 67P som forklaring på nitrogenutarming i kometære koma." Flyktig nitrogen i en komas koma bæres vanligvis i NH3 (Ammoniakk) og HCN (Hydrogencyanid.) Ammoniakk kan enkelt kombineres med andre syrer som HCN, HNCO (Isocyanic Acid) og HCOOH (Formic Acid) for å danne ammoniumsalter. Ammoniumsaltene finnes i de lave temperaturene i kometisen og i det interstellare mediet.
Ammoniumsalter kan spille en nøkkelrolle i livets byggesteiner. De antas å være forgjengerne for livet, og er startforbindelsene for mer komplekse molekyler som urea og aminosyren glycin. Men de er vanskelig å oppdage i verdensrommet. De er flyktige og ustabile som en gass, og deres infrarøde signal kan være skjult og vanskelig å oppdage.
Ideen om at kometer inneholder livets byggesteiner og spiller en slags rolle i å spre dem gjennom hele solsystemet, er en gammel. I de første årene ble Jorden bombardert av kometer som brakte vann - og sannsynligvis byggesteinene - til Jorden. I 2016 ble denne ideen bekreftet igjen da Rosetta oppdaget både glycin og fosfor i 67Ps koma.
Denne ideen er kjent som ‘molekylær panspermia’ og den sier at livets byggesteiner ble smidd i verdensrommet og ble innlemmet i solnebelen. Da planeter kondenserte ut av nebulaen, gikk disse byggesteinene med på turen. De ble også distribuert kontinuerlig over hele solsystemet av kometer og andre kropper.
"Å finne ammoniumsalter på kometen er enormt spennende fra et astrobiologisk perspektiv," la Altwegg til. "Denne oppdagelsen belyser hvor mye vi kan lære av disse spennende himmelobjektene."
Det var noen dramatiske øyeblikk bak denne oppdagelsen for Altwegg og de andre forskerne. De brukte data fra Rosettas nærmeste tilnærming til kometen, da det bare var 1,9 km (1,18 mi) over den, godt inne i selve den støvete, disige koma. Å plassere romfartøyet i den posisjonen var en risikabel manøver, og de kunne ikke kommunisere med Rosetta den gangen.
"På grunn av det støvete miljøet ved kometen og jordens rotasjon, klarte vi ikke å kommunisere med Rosetta via antennene på det tidspunktet og måtte vente til neste morgen for å gjenopprette kommunikasjonsforbindelsen," sa Altwegg i en pressemelding.
“Ingen av oss sov godt den kvelden! Men både Rosetta og ROSINA endte opp med å oppføre seg perfekt, og målte feilfritt de mest tallrike og mest mangfoldige massespektre ennå, og avslørte mange forbindelser vi aldri hadde sett på 67P før. ”
Den andre nye studien har tittelen "Infrarød deteksjon av alifatiske organiske stoffer på en kometær kjernen." Hovedforfatter er Andrea Raponi ved INAF, National Institute for Astrophysics i Italia. Det er sentrert om data samlet med Rosettas instrument for synlig og infrarødt termisk imaging spektrometer (VIRTIS).
I den artikkelen presenterer forskerne funnet av alifatiske organiske forbindelser på 67P. De er kjeder med hydrogen og karbon, og bygger også livets blokker. Dette er første gang disse organiske forbindelsene blir funnet på overflaten av en kometkjerne.
"Hvor - og når - disse alifatiske forbindelsene kom fra er enormt viktig, ettersom de antas å være essensielle byggesteiner i livet slik vi kjenner det," forklarte hovedforfatter Raponi.
"Opprinnelsen til materiale som dette finnes i kometer er avgjørende for vår forståelse av ikke bare vårt solsystem, men planetariske systemer i hele universet," sa Raponi.
Bekreftet molekylær panspermia?
Disse alifatiske byggesteinene ble ikke dannet på selve kometen. Forskere tror at de dannet seg i det interstellare mediet, eller i den unge, fremdeles dannende sola.
"Inspirerende funn som disse hjelper oss å forstå mye mer om ikke bare kometer selv, men historien, egenskapene og utviklingen i hele vårt kosmiske nabolag."
Matt Taylor, ESAs Rosetta Project Scientist
Forfatterne av den andre artikkelen fant også sterke komposisjonsligner mellom 67P og andre karbonrike ytre solsystemobjekter.
"Vi fant at kjernen til Comet 67P har en sammensetning som ligner det interstellare mediet, noe som indikerer at kometen inneholder uforandret presolært materiale," sier studieforfatter Fabrizio Capaccioni, også av INAF og hovedetterforsker for VIRTIS.
"Denne sammensetningen deles også av asteroider og noen meteoritter som vi har funnet på jorden, noe som tyder på at disse eldgamle, steinete kroppene låste opp forskjellige forbindelser fra urskyen som fortsatte med å danne solsystemet."
"Dette kan bety at minst en brøkdel av de organiske forbindelsene i det tidlige solsystemet kom direkte fra det bredere interstellare mediet - og at andre planetariske systemer også kan ha tilgang til disse forbindelsene," legger Raponi til.
Selv om Rosetta-oppdraget ble avsluttet for mer enn tre år siden da romfartøyet ble sendt og krasjet inn i kometen, kjemper forskere fortsatt gjennom dataene og gir mening om det. Dette speiler andre oppdrag som Cassini-oppdraget til Saturn. Dette romfartøyet ble sendt til opphør for over to år siden, og forskere publiserer fortsatt nye artikler basert på dataene.
"Selv om Rosetta-operasjonene ble avsluttet for over tre år siden, tilbyr den oss fortsatt utrolig mye ny vitenskap og er fortsatt et virkelig banebrytende oppdrag," legger Matt Taylor, ESAs Rosetta Project Scientist til.
“Disse studiene tok for seg et par åpne spørsmål i komitærvitenskapen: hvorfor kometer blir uttømt i nitrogen, og hvor kometer fikk sitt materiale fra. Inspirerende funn som disse hjelper oss til å forstå mye mer om ikke bare kometer selv, men historien, egenskapene og utviklingen i hele vårt kosmiske nabolag, sier Taylor.
På et tidspunkt planla NASA å sende sitt eget romfartøy til 67P. Det ble kalt CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return), og som navnet tydelig gjør, skulle det ta en prøve tilbake for studie. Det ville vært fantastisk. Men det oppdraget var en av to finalister i en utvelgelsesprosess. Den andre var Dragonfly-oppdraget, som skulle sende et rotorfarkost til Saturns måne Titan. I juni 2019 ble Dragonfly-oppdraget valgt over CAESAR.
NASA har foreløpig ingen planlagte oppdrag til kometer. Men ESA planlegger sitt Comet Interceptor-oppdrag. Det vil være det første oppdraget å besøke en uberørt komet som ikke har besøkt det indre solsystemet før. Det nøyaktige målet er ikke valgt ennå.
Mer:
- Pressemelding: BYGGELIGE BLOKKER AV LIV SPOTTED PÅ ROSETTA'S KOMETTT HENSYN TIL SAMMENSETNING AV DETS FØDSEL
- Forskningsartikkel: Bevis på ammoniumsalter i kometen 67P som forklaring på nitrogenutarmingen i kometære komaer
- Forskningsartikkel: Infrarød deteksjon av alifatiske organiske stoffer på en kjerne
