لماذا يوجد القليل جدًا من النيتروجين في المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)؟ هذا هو السؤال الذي طرحه العلماء على أنفسهم عندما نظروا في البيانات من مركبة الفضاء روزيتا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. في الواقع ، إنه سؤال يطرحونه على أنفسهم في كل مرة يقيسون فيها الغازات في غيبوبة المذنب. عندما زارت روزيتا المذنب في عام 2014 ، قامت بقياس الغازات ووجدت أنه كان هناك القليل جدًا من النيتروجين.
في ورقتين جديدتين تم نشرهما في Nature Astronomy ، يقترح الباحثون أن النيتروجين ليس مفقودًا على الإطلاق ، بل إنه مخفي في لبنات الحياة.
تم إطلاق Rosetta في عام 2004 واستغرق الأمر 10 سنوات للوصول إلى هدفها ، المذنب 67P. أمضت حوالي عامين في دراستها قبل إنهاء مهمتها عن طريق الاصطدام بالمذنب. قامت روزيتا أيضًا بإرسال المسبار Philae إلى السطح ، وعلى الرغم من الهبوط الصعب الذي أعاق مهمتها ، كان المسبار لا يزال قادرًا على التقاط الصور من سطح المذنب.
كان ذلك قبل ثلاث سنوات ، ولا يزال العلماء يعملون من خلال البيانات.
"على الرغم من انتهاء عمليات Rosetta منذ أكثر من ثلاث سنوات ، إلا أنها لا تزال تقدم لنا كمية لا تصدق من العلوم الجديدة ولا تزال مهمة رائدة حقًا".
مات تايلور ، عالم مشروع Rosetta من وكالة الفضاء الأوروبية.
المذنبات عبارة عن كرات ثلجية إلى حد كبير ، وعندما اقترب المذنب 67P من الشمس ، فإن المواد المتصاعدة من المذنب إلى غيبوبته ، وهي بقعة غازية ضبابية تحيط بالمذنب. عندما حللت روزيتا الغيبوبة ، احتوت على الكميات المتوقعة من المواد الكيميائية مثل الأكسجين والكربون ، ولكنها كانت مستنفدة من النيتروجين.
قالت كاثرين ألتويج من جامعة برن ، سويسرا ، الباحث الرئيسي في أداة روزيتا أوربيتير للمقياس الطيفي للتحليل الأيوني والمحايد (ROSINA) ، والسبب الرئيسي لهذا استنفاد النيتروجين ظل سؤالًا مفتوحًا رئيسيًا في علوم المذنبات. دراسة جديدة.
عندما واجه هذا النيتروجين المفقود في الماضي ، اعتقد العلماء أن N2 (النيتروجين الجزيئي) كان متطايرًا جدًا بحيث يتعذر تكثيفه في الجليد المذنب عندما تشكل المذنب. تفسير آخر محتمل هو أنه ربما تم فقده على مدى عمر النظام الشمسي البالغ 4.6 مليار عام تقريبًا. لكن هذه الدراسات الجديدة تقدم دليلاً يخالف تلك التفسيرات.
وقال Altwegg في بيان صحفي "باستخدام ملاحظات ROSINA للكوميت 67P ، اكتشفنا أن هذا النيتروجين" المفقود "قد يكون في الواقع مرتبطًا بأملاح الأمونيوم التي يصعب اكتشافها في الفضاء".
"إن العثور على أملاح الأمونيوم على المذنب أمر مثير للغاية من منظور علم الفلك".
كاثرين ألتويج ، باحث رئيسي ، مطياف روزيتا أوربيتير للتحليل الأيوني والمحايد (روسينا)
واحدة من الأوراق الجديدة بعنوان "دليل على أملاح الأمونيوم في المذنب 67P كتفسير لاستنفاد النيتروجين في الغيبوبة المذنبات." عادة ما يتم نقل النيتروجين المتطاير في غيبوبة المذنب في NH3 (الأمونيا) و HCN (سيانيد الهيدروجين.) يمكن أن تتحد الأمونيا بسهولة مع الأحماض الأخرى مثل HCN و HNCO (حمض الإيزوسيانيك) و HCOOH (حمض الفورميك) لتشكيل أملاح الأمونيوم. توجد أملاح الأمونيوم في درجات الحرارة المنخفضة في الجليد المذنب وفي الوسط النجمي.
يمكن أن تلعب أملاح الأمونيوم دورًا رئيسيًا في اللبنات الأساسية للحياة. يُعتقد أنها مقدمة للحياة ، وهي مركبات البداية لجزيئات أكثر تعقيدًا مثل اليوريا والأحماض الأمينية جلايسين. لكن من الصعب اكتشافها في الفضاء. فهي متقلبة وغير مستقرة كغاز ، ويمكن إخفاء وإخفاء إشارة الأشعة تحت الحمراء الخاصة بها.
إن فكرة أن المذنبات تحتوي على اللبنات الأساسية للحياة وتلعب دورًا ما في نشرها في جميع أنحاء المجموعة الشمسية فكرة قديمة. في سنواتها الأولى ، قُصفت الأرض بواسطة المذنبات التي جلبت الماء - وربما لبنات البناء - إلى الأرض. في عام 2016 تم التأكيد على هذه الفكرة عندما اكتشفت روزيتا كلا من الجلايسين والفوسفور في غيبوبة 67P.
تُعرف هذه الفكرة باسم "بانسبيرميا الجزيئية" وتقول أن اللبنات الأساسية للحياة تم تشكيلها في الفضاء وتم دمجها في السديم الشمسي. عندما تكثفت الكواكب من هذا السديم ، ذهبت كتل البناء هذه على طول الركوب. كما تم توزيعها في جميع أنحاء النظام الشمسي باستمرار من قبل المذنبات والأجسام الأخرى.
وأضاف Altwegg: "إن العثور على أملاح الأمونيوم على المذنب أمر مثير للغاية من منظور علم الفلك". "يسلط هذا الاكتشاف الضوء على مقدار ما يمكننا تعلمه من هذه الأجرام السماوية المثيرة للاهتمام."
كانت هناك بعض اللحظات المثيرة وراء هذا الاكتشاف لـ Altwegg والعلماء الآخرين. استخدموا بيانات من أقرب نهج لـ Rosetta إلى المذنب ، عندما كان على ارتفاع 1.9 كم (1.18 ميل) فوقه ، داخل الغيبوبة المتربة الضبابية نفسها. كان وضع المركبة الفضائية في هذا الموقف مناورة محفوفة بالمخاطر ، ولم يتمكنوا من التواصل مع Rosetta في ذلك الوقت.
قال Altwegg في "بسبب البيئة المتربة في المذنب ، ودوران الأرض ، لم نتمكن من التواصل بسهولة مع Rosetta عبر هوائياتنا في ذلك الوقت واضطررنا إلى الانتظار حتى صباح اليوم التالي لإعادة إنشاء رابط الاتصال". خبر صحفى.
"لم ينام أي منا جيدًا في تلك الليلة! ولكن انتهى كل من Rosetta و ROSINA بالتصرف بشكل مثالي ، وقياس أطياف الكتلة الأكثر وفرة وتنوعًا بشكل لا تشوبه شائبة ، والكشف عن العديد من المركبات التي لم نكتشفها على 67P من قبل. "
الدراسة الثانية الجديدة بعنوان "الكشف بالأشعة تحت الحمراء عن المواد الأليفاتية في نواة مخلوقة." المؤلف الرئيسي هو أندريا رابوني من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية في إيطاليا. يتمحور حول البيانات التي تم جمعها باستخدام جهاز مطياف التصوير الحراري المرئي والأشعة تحت الحمراء (VIRTIS) من Rosetta.
في تلك الورقة ، قدم الباحثون اكتشاف المركبات العضوية الأليفاتية على 67P. إنها سلاسل من الهيدروجين والكربون ، وهي أيضًا لبنات بناء الحياة. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على هذه المركبات العضوية على سطح نواة المذنب.
وأوضح المؤلف الرئيسي Raponi: "من أين ومتى - جاءت هذه المركبات الأليفية بشكل كبير ، حيث يعتقد أنها اللبنات الأساسية للحياة كما نعرفها".
قال رابوني: "إن أصل مادة مثل هذه الموجودة في المذنبات أمر حاسم لفهمنا ليس فقط نظامنا الشمسي ، ولكن أيضًا أنظمة الكواكب في جميع أنحاء الكون".
أكد بانسبيرميا الجزيئية؟
لم تتشكل كتل البناء الأليفاتية هذه على المذنب نفسه. يعتقد العلماء أنها تشكلت في الوسط النجمي ، أو في الشمس التي لا تزال تشكل الشباب.
"تساعدنا الاكتشافات الملهمة مثل هذه على فهم قدر كبير ليس فقط عن المذنبات نفسها ، ولكن أيضًا عن تاريخ وخصائص وتطور منطقتنا الكونية".
مات تايلور ، عالم مشروع Rosetta من وكالة الفضاء الأوروبية
وجد مؤلفو الورقة الثانية أيضًا تشابهات تركيبية قوية بين 67P وكائنات أخرى من النظام الشمسي الخارجي الغني بالكربون.
يقول المؤلف المشارك للدراسة فابريزيو كاباسيوني ، من معهد INAF والمحقق الرئيسي لـ VIRTIS: "وجدنا أن نواة المذنب 67P لها تركيبة مشابهة للوسط النجمي ، مما يشير إلى أن المذنب يحتوي على مواد قبلية غير متغيرة".
"هذا التكوين تشاركه الكويكبات وبعض النيازك التي وجدناها على الأرض ، مما يشير إلى أن هذه الأجسام الصخرية القديمة تحجز مركبات مختلفة من السحابة البدائية التي شكلت لتشكيل النظام الشمسي."
يضيف رابوني: "قد يعني هذا أن جزءًا على الأقل من المركبات العضوية في النظام الشمسي المبكر جاء مباشرة من الوسط النجمي الأوسع - وبالتالي يمكن أن تصل الأنظمة الكوكبية الأخرى أيضًا إلى هذه المركبات".
على الرغم من انتهاء مهمة روزيتا قبل أكثر من ثلاث سنوات عندما تم إرسال المركبة الفضائية واصطدمت بالمذنب ، لا يزال العلماء يمشطون البيانات ويفهمونها. هذا يعكس مهام أخرى مثل مهمة كاسيني إلى زحل. تم إرسال هذه المركبة الفضائية إلى زوالها منذ أكثر من عامين ، ولا يزال العلماء ينشرون أوراقًا جديدة استنادًا إلى بياناتها.
يضيف مات تايلور ، عالم مشروع Rosetta من وكالة الفضاء الأوروبية: "على الرغم من انتهاء عمليات Rosetta منذ أكثر من ثلاث سنوات ، إلا أنها لا تزال تقدم لنا كمية لا تصدق من العلوم الجديدة ولا تزال مهمة رائدة حقًا".
تناولت هذه الدراسات بضعة أسئلة مفتوحة في علم المذنبات: لماذا تنضب المذنبات من النيتروجين ، ومن أين حصلت المذنبات على موادها. قال تايلور: "إن الاكتشافات الملهمة مثل هذه تساعدنا على فهم قدر كبير ليس فقط عن المذنبات نفسها ، ولكن أيضًا عن تاريخ وخصائص وتطور منطقتنا الكونية".
في مرحلة ما ، كانت وكالة ناسا تتداول لإرسال مركبة فضائية خاصة بها إلى 67P. كان يطلق عليه CAESAR (عودة عينة استكشاف استكشاف المذنب الفلكي) وكما يوضح اسمه ، كان سيعيد عينة للدراسة. كان ذلك مذهلاً. لكن هذه المهمة كانت واحدة من اثنين من المتأهلين للتصفيات النهائية في عملية اختيار المهمة. والأخرى كانت مهمة دراجون فلاي ، والتي سترسل طائرة دوارة إلى قمر زحل تيتان. في يونيو 2019 ، تم اختيار مهمة Dragonfly على CAESAR.
ليس لدى وكالة ناسا حاليًا أي مهام مخططة للمذنبات. لكن وكالة الفضاء الأوروبية تخطط لتخطيط مهمة اعتراض المذنب. ستكون أول مهمة تقوم بزيارة المذنب البكر الذي لم يزر النظام الشمسي الداخلي من قبل. الهدف الدقيق لم يتم اختياره بعد.
أكثر:
- بيان صحفي: بناء كتل الحياة التي تم رصدها على تلميح المذنب في روزيتا في تكوين مكانه
- ورقة بحثية: دليل على أملاح الأمونيوم في المذنب 67P كشرح لاستنفاد النيتروجين في الغيبوبة المذنبات
- ورقة بحثية: الكشف بالأشعة تحت الحمراء عن المواد الأليفاتية في نواة مخلوقة
