מדוע יש כל כך מעט חנקן בשביט 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)? זו שאלה שמדענים שאלו את עצמם כאשר הם התבוננו בנתונים מחללית הרוזטה של ESA. למעשה, זו שאלה שהם שואלים את עצמם בכל פעם שהם מודדים את הגזים בתרדמת של כוכב שביט. כשרוזטה ביקרה בשביט בשנת 2014, היא מדדה את הגזים ומצאה שיש מעט מאוד חנקן.
בשני מאמרים חדשים שפורסמו ב"טבע אסטרונומיה ", החוקרים מציעים שהחנקן לא באמת חסר בכלל, הוא פשוט מוסתר באבני הבניין של החיים.
רוזטה הושקה בשנת 2004 ולקח 10 שנים להגיע למטרה שלה, שביט 67P. שנתיים בילתה אותו בלימודו לפני שסיימה את משימתה על ידי התרסקות בשביט. רוזטה גם שיגרה את הנחתת פילילה אל פני השטח, ולמרות נחיתה קשה שנכה את משימתה, הנחתה עדיין הצליחה לצלם תמונות משטח השביט.
זה היה לפני שלוש שנים, ומדענים עדיין עובדים על הנתונים.
"למרות שפעולות רוזטה הסתיימו לפני למעלה משלוש שנים, היא עדיין מציעה לנו כמות מדהימה של מדע חדש ונשארת משימה פורצת דרך באמת."
מאט טיילור, מדען פרויקט רוזטה של ESA.
שביטים הם ברובם כדורי קרח, וכששביט 67P התקרב לשמש, החום העלה את החומר מהשביט לתרדמת שלו, נפיחה גזי, מעורפל, שמקיף את השביט. כשניתחה רוזטה את התרדמת, היא הכילה את הכמויות הצפויות של חומרים כימיים כמו חמצן ופחמן, אך התרוקן החנקן.
"הסיבה מאחורי הידלדלות החנקן הזו נותרה שאלה פתוחה מרכזית במדע הקומטרי", אמרה קתרין אלטווג מאוניברסיטת ברן, שוויץ, החוקרת הראשית של מכשיר רוזטה אורביטר ספקטרומטר ליון וניתוח ניטראלי (ROSINA) ומכותבת ראשית של מחקר חדש.
כאשר התעמתו עם החנקן החסר הזה בעבר, מדענים חשבו כי N2 (חנקן מולקולרי) היה נדיף מכדי להתעבות לקרח הקומטרי כאשר נוצר השביט. הסבר אפשרי נוסף הוא שאולי הוא אבד לאורך כל 4.6 מיליארד החיים של מערכת השמש. אולם המחקרים החדשים הללו מציגים ראיות המנחות את ההסברים הללו.
"באמצעות תצפיות של ROSINA על שביט 67P, גילינו שהחנקן ה'חסר 'עשוי להיות קשור במלחי אמוניום שקשה לזהות אותם בחלל," אמר אלטווג בהודעה לעיתונות.
"מציאת מלחי אמוניום בכוכב השביט היא מרגשת מאוד מבחינה אסטרוביולוגית."
קתרין אלטווג, חוקרת ראשית, ספקטרומטר רוזטה אורביטר לאנליזה וניתוח ניטראלי (ROSINA)
אחד העיתונים החדשים נקרא "עדות למלחי אמוניום בכוכב שביט 67P כהסבר לדלדול החנקן בתרדמת קומיטרית." חנקן נדיף בתרדמת שביט נשא בדרך כלל ב- NH3 (אמוניה) ו- HCN (מימן ציאניד.) אמוניה יכולה להשתלב בקלות עם חומצות אחרות כמו HCN, HNCO (חומצה איזוצינית) ו- HCOOH (חומצה פורמית) ליצירת מלחי אמוניום. מלחי האמוניום נמצאים בטמפרטורות הנמוכות בקרח השביט ובמדיום הבין-כוכבי.
מלחי אמוניום יכולים למלא תפקיד מפתח באבני הבניין של החיים. הם נחשבים כמבשרים לחיים, והם התרכובות המתחילות למולקולות מורכבות יותר כמו אוריאה וחומצת האמינו גליצין. אבל קשה לזהות אותם בחלל. הם נדיפים ולא יציבים כמו גז, והאות האינפרא אדום שלהם יכול להיות מוסתר וקשה לגילוי.
הרעיון שביטים מכילים את אבני הבניין של החיים וממלאים איזשהו תפקיד בהפצתם ברחבי מערכת השמש הוא רעיון ישן. בשנותיו הראשונות הופצצה כדור הארץ על ידי שביטים שהביאו מים - וכנראה אבני הבניין - לכדור הארץ. בשנת 2016 אושר רעיון זה מחדש כאשר רוזטה גילתה גם גליצין וגם זרחן בתרדמת 67P.
רעיון זה ידוע בשם 'פנספרמיה מולקולרית', ואומר כי אבני הבניין של החיים היו מזויפים בחלל ושולבו בערפילית השמש. כאשר התכווצו כוכבי לכת מאותה ערפילית, אבני הבניין הללו המשיכו לנסוע. הם הופצו גם ברחבי מערכת השמש ברציפות על ידי שביטים וגופים אחרים.
"מציאת מלחי אמוניום בכוכב השביט היא דבר מרגש מאוד מבחינה אסטרוביולוגית", הוסיף אלטווג. "תגלית זו מדגישה כמה נוכל ללמוד מהאובייקטים השמימיים המסקרנים האלה."
היו כמה רגעים דרמטיים מאחורי התגלית הזו עבור אלטגג והמדענים האחרים. הם השתמשו בנתונים מהגישה הקרובה ביותר של רוזטה לשביט, כשהיא הייתה רק 1.9 ק"מ (1.18 מיילים) מעליו, היטב בתוך התרדמת המאובקת והערפילית עצמה. הצבת החללית במצב זה הייתה תמרון מסוכן, והם לא יכלו לתקשר עם רוזטה באותה תקופה.
"בגלל הסביבה המאובקת בשביט והסיבוב של כדור הארץ, לא הצלחנו לתקשר בקלות עם רוזטה דרך האנטנות שלנו ונאלצנו לחכות עד למחרת בבוקר כדי להקים מחדש את קישור התקשורת שלנו," אמר אלטווג ב ידיעה לתקשורת.
"אף אחד מאיתנו לא ישן טוב באותו לילה! אבל גם רוזטה וגם רוזינה בסופו של דבר התנהגו בצורה מושלמת, מדידו ללא רבב את ספקטרי ההמונים השופעים והמגוונים ביותר עד כה, וחשפו מתחמים רבים שמעולם לא הבחינו בהם ב- 67P לפני כן. "
המחקר החדש השני נקרא "גילוי אינפרא אדום של אורגנים אליפטיים בגרעין קיטרי." הסופרת הראשית היא אנדראה רפוני מ- INAF, המכון הלאומי לאסטרופיזיקה באיטליה. זה מתרכז בנתונים שנאספו עם מכשיר הווירטואלי-תרמי להדמיה תרמית של רוזטה (VIRTIS).
במאמר זה החוקרים מציגים את התגלית של תרכובות אורגניות אליפטיות ב- 67P. אלה שרשראות של מימן ופחמן, והם גם בונים אבני חיים. זו הפעם הראשונה שתרכובות אורגניות אלה נמצאות על פני השטח של גרעין שביט.
"מאיפה - ומתי - תרכובות אליפטיות אלה הגיעו הוא חשוב ביותר, מכיוון שנחשבים לאבני בניין חיוניות כפי שאנו מכירים אותם", הסביר הסופר הראשי רפוני.
ראפוני אמר כי "מקורם של חומר כגון זה שנמצא בכוכבי שביט הוא חיוני להבנתנו לא רק את מערכת השמש שלנו, אלא גם מערכות פלנטאריות ברחבי היקום".
אושר פנספרמיה מולקולרית?
אבני בניין אליפטיות אלה לא נוצרו בשביט עצמו. מדענים חושבים שהם התגבשו במדיום הבין-כוכבי, או בשמש הצעירה, היוצרת עדיין.
"תגליות מעוררות השראה כמו אלה עוזרות לנו להבין הרבה יותר על לא רק שביטים עצמם, אלא את ההיסטוריה, המאפיינים וההתפתחות של כל השכונה הקוסמית שלנו."
מאט טיילור, מדען פרויקט רוזטה של ESA
מחברי העיתון השני גילו גם דמיון קומפוזיציוני חזק בין 67P לבין אובייקטים אחרים של מערכת השמש החיצונית.
"מצאנו שלגרעין שביט 67P יש קומפוזיציה הדומה לתווך הבין-כוכבי, מה שמצביע על כך שבשביט מכיל חומר טרום-קוטבי ללא שינוי", אומר מחבר המחקר פאבריציו קאפצ'יוני, אף הוא של INAF והחוקר הראשי של VIRTIS.
"ההרכב הזה משותף גם לאסטרואידים וכמה מטאוריטים שמצאנו על פני כדור הארץ, מה שמצביע על כך שגופים עתיקים וסלעיים אלה ננעלו תרכובות שונות מהענן הקדמוני שהמשיך ליצור את מערכת השמש."
"פירוש הדבר יכול להיות שלפחות חלק מההתרכובות האורגניות במערכת השמש המוקדמת הגיעו היישר מהמדיום הבין-רחבי הרחב יותר - וכך למערכות פלנטאריות אחרות יש גישה גם לתרכובות אלה", מוסיף רפוני.
למרות שמשימת רוזטה הסתיימה לפני יותר משלוש שנים כאשר החללית נשלחה להתרסק בשביט, מדענים עדיין סורקים את הנתונים ומביאים לכך הגיון. זה משקף משימות אחרות כמו משימת קאסיני לסטורן. חללית זו נשלחה למותה לפני למעלה משנתיים, ומדענים עדיין מפרסמים מאמרים חדשים על סמך הנתונים שלה.
"למרות שפעולות רוזטה הסתיימו לפני למעלה משלוש שנים, היא עדיין מציעה לנו כמות מדהימה של מדע חדש ונשארת משימה פורצת דרך באמת", מוסיף מאט טיילור, מדען פרויקט רוזטה של ESA.
"מחקרים אלה התמודדו עם מספר שאלות פתוחות במדע הקומטרי: מדוע שביטים מתרוקנים בחנקן ומאיפה קיבלו שביטים את החומר שלהם. תגליות מעוררות השראה כמו אלה עוזרות לנו להבין הרבה יותר על לא רק שביטים עצמם, אלא את ההיסטוריה, המאפיינים וההתפתחות של כל השכונה הקוסמית שלנו, "אמר טיילור.
בשלב מסוים, נאס"א התכוונה לשלוח חלליות משלהם ל- 67P. זה נקרא CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return Sample) וכפי ששמו מבהיר, הוא עמד להחזיר מדגם לחקר. זה היה מדהים. אבל המשימה ההיא הייתה אחת משני המועמדים הסופיים בתהליך בחירת המשימה. השנייה הייתה משימת שפירית, שתשלח מלאכת רוטור לירח טיטאן של ירדן של שבתאי. ביוני 2019 נבחרה המשימה של שפירית על פני CAESAR.
לנאס"א אין כרגע משימות מתוכננות לשביטים. אולם ארגון ה- ESA מתכנן את משימת היירוט של שביט. זו תהיה המשימה הראשונה לבקר בכוכב שביט בתולי שלא ביקר במערכת השמש הפנימית לפני כן. היעד המדויק טרם נבחר.
יותר:
- הודעה לעיתונות: בניית גושי חיים המורכבים ברמז הקומט של רוזטה בהרכב לידה
- נייר מחקר: עדויות למלחי אמוניום בכוכב שביט 67P כהסבר לדלדול החנקן ברדפות קומיטריות
- נייר מחקר: גילוי אינפרא אדום של אורגנים אליפטיים בגרעין הקיטרי
