Czy pijemy wodę dostarczaną przez ciemne komety?

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Michigan pokazuje, że aż 60% obiektów znajdujących się w pobliżu Ziemi to ciemne komety zawierające lód, który mógł przyczyniać się do zaopatrzenia Ziemi w wodę.

Obiekty te, łączące cechy zarówno asteroid, jak i komet, prawdopodobnie pochodzą z pasa asteroid znajdującego się pomiędzy nimi Jowisz I Mars. Badania podkreślają możliwość występowania lodu pod powierzchnią asteroid i sugerują, że obiekty te mogą odgrywać rolę w przenoszeniu lodu do wewnętrznego układu słonecznego.

Według badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Michigan nawet 60% obiektów bliskich Ziemi to ciemne komety, tajemnicze asteroidy krążące wokół Słońca w Układzie Słonecznym, które prawdopodobnie zawierają lub zawierały wcześniej lód i mogły stanowić jedną z dróg dostarczania wody na Ziemię. .

Odkrycia sugerują, że asteroidy w pasie asteroid – regionie Układu Słonecznego mniej więcej pomiędzy Jowiszem a Marsem, w którym znajduje się większość skalistych asteroid tego układu – mają podpowierzchniowy lód, co podejrzewa się od lat 80. XX wieku, według Aster Taylor, profesora UM absolwent astronomii i główny autor badania.

Drogi dostarczania lodu

Według Taylora badanie pokazuje również potencjalną drogę dostarczania lodu do bliskiego Ziemi Układu Słonecznego. Skąd Ziemia wzięła wodę, to pytanie od dawna zadawane.

„Nie wiemy, czy te ciemne komety dostarczyły wodę na Ziemię. Nie możemy tego powiedzieć. Możemy jednak powiedzieć, że nadal toczy się debata na temat tego, w jaki sposób dokładnie woda ziemska dostała się tutaj” – powiedział Taylor. „Praca, którą wykonaliśmy, pokazała, że ​​jest to kolejna droga przenoszenia lodu z pozostałych części Układu Słonecznego do środowiska ziemskiego”.

Badania sugerują ponadto, że jeden duży obiekt może pochodzić z komet z rodziny Jowisza, których orbity prowadzą blisko planety Jowisz. Wyniki zespołu opublikowano w czasopiśmie Icarus.

Połączenie charakterystyki asteroidy i komety

Ciemne komety są nieco tajemnicze, ponieważ łączą w sobie cechy zarówno asteroid, jak i komet. Asteroidy to skaliste ciała pozbawione lodu, krążące bliżej Słońca, zwykle w obrębie tak zwanej linii lodu. Oznacza to, że znajdują się wystarczająco blisko Słońca, aby lód, który mogła nieść asteroida, sublimował lub zmienił się ze stałego lodu bezpośrednio w gaz.

Komety to lodowe ciała, które wykazują rozmytą komę – chmurę często otaczającą kometę. Sublimujący lód niesie ze sobą pył, tworząc chmurę. Ponadto komety zazwyczaj charakteryzują się niewielkimi przyspieszeniami, których napędem nie jest grawitacja, ale sublimacja lodu, zwane przyspieszeniami niegrawitacyjnymi.

Szacowanie proporcji ciemnych komet

W badaniu zbadano siedem ciemnych komet i oszacowano, że od 0,5 do 60% wszystkich obiektów w pobliżu Ziemi mogą stanowić ciemne komety, które nie mają śpiączek, ale mają przyspieszenia niegrawitacyjne. Naukowcy sugerują również, że te ciemne komety prawdopodobnie pochodzą z pasa asteroid, a ponieważ mają one przyspieszenia niegrawitacyjne, wyniki badania sugerują, że asteroidy w pasie asteroid zawierają lód.

„Uważamy, że te obiekty pochodzą z wewnętrznego i/lub zewnętrznego głównego pasa asteroid, a wynika z tego, że jest to kolejny mechanizm przedostawania się lodu do wewnętrznego Układu Słonecznego” – powiedział Taylor. „W wewnętrznym pasie głównym może być więcej lodu, niż sądziliśmy. Takich obiektów może być więcej. Może to być znaczna część najbliższej populacji. Tak naprawdę nie wiemy, ale w związku z tymi odkryciami mamy o wiele więcej pytań”.

Pochodzenie i dynamika ciemnych komet

W poprzedniej pracy zespół badaczy, w tym Taylor, zidentyfikował przyspieszenia niegrawitacyjne na zbiorze obiektów bliskich Ziemi, nazywając je „ciemnymi kometami”. Ustalili, że niegrawitacyjne przyspieszenia ciemnych komet są prawdopodobnie wynikiem niewielkich ilości sublimującego lodu.

W ramach bieżących prac Taylor i ich współpracownicy chcieli odkryć, skąd pochodzą ciemne komety.

„Obiekty bliskie Ziemi nie pozostają zbyt długo na swoich obecnych orbitach, ponieważ środowisko wokół Ziemi jest nieuporządkowane” – stwierdzili. „Pozostają w środowisku blisko Ziemi tylko przez około 10 milionów lat. Ponieważ Układ Słoneczny jest znacznie starszy, oznacza to, że obiekty bliskie Ziemi skądś pochodzą i że stale jesteśmy zasilani obiektami bliskimi Ziemi z innego, znacznie większego źródła.

Modelowanie trajektorii ciemnych komet

Aby określić pochodzenie tej populacji ciemnych komet, Taylor i ich współautorzy stworzyli modele dynamiczne, które przypisywały przyspieszenia niegrawitacyjne obiektom z różnych populacji. Następnie wymodelowali ścieżkę, po której poruszałyby się te obiekty, biorąc pod uwagę przypisane im przyspieszenia niegrawitacyjne w okresie 100 000 lat. Naukowcy zaobserwowali, że wiele z tych obiektów znalazło się tam, gdzie obecnie znajdują się ciemne komety, i odkryli, że ze wszystkich potencjalnych źródeł najbardziej prawdopodobnym miejscem pochodzenia jest główny pas asteroid.

Jedna z ciemnych komet o nazwie 2003 RM, która przechodzi po eliptycznej orbicie blisko Ziemi, a następnie dociera do Jowisza i z powrotem obok Ziemi, podąża tą samą ścieżką, jakiej można by się spodziewać po komecie z rodziny Jowiszów, mówi Taylor – to znaczy jej pozycja odpowiada komecie, która została wyrzucona do wewnątrz ze swojej orbity.

Rola lodu w dynamice ciemnej komety

Tymczasem badanie wykazało, że reszta ciemnych komet prawdopodobnie pochodzi z wewnętrznego pasma pasa asteroid. Ponieważ ciemne komety prawdopodobnie zawierają lód, oznacza to, że lód występuje w wewnętrznym pasie głównym.

Następnie badacze zastosowali sugerowaną wcześniej teorię do populacji ciemnych komet, aby ustalić, dlaczego obiekty te są tak małe i szybko się obracają. Komety to skaliste struktury połączone lodem – wyobraźmy sobie brudną kostkę lodu, mówi Taylor. Gdy zderzą się z linią lodu Układu Słonecznego, lód zaczyna wydzielać gaz. Powoduje to przyspieszenie obiektu, ale może również spowodować, że obiekt będzie się obracał dość szybko – wystarczająco szybko, aby obiekt się rozpadł.

„Te kawałki będą również pokryte lodem, więc będą się obracać coraz szybciej, aż rozpadną się na więcej kawałków” – powiedział Taylor. „Możesz to po prostu robić dalej, gdy będziesz coraz mniejszy i mniejszy. Sugerujemy, że sposobem na uzyskanie tych małych, szybko obracających się obiektów jest wzięcie kilku większych obiektów i rozbicie ich na kawałki.

Kiedy tak się dzieje, obiekty nadal tracą lód, stają się jeszcze mniejsze i obracają się jeszcze szybciej.

Naukowcy uważają, że choć większa ciemna kometa 2003 RM była prawdopodobnie większym obiektem, który został wyrzucony z zewnętrznego głównego pasa pasa asteroid, to sześć innych obiektów, które badali, prawdopodobnie pochodziło z wewnętrznego pasa głównego i zostało stworzonych przez przedmiot, który został wrzucony do środka, a następnie się rozbił.

Odniesienie: „Dynamiczne pochodzenie ciemnych komet i proponowany tor ewolucyjny”: Aster G. Taylor, Jordan K. Steckloff, Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Luke Dones, David Vokrouhlický, David Nesvorný i Marco Micheli, 6 lipca 2024 r. , Ikar.
DOI: 10.1016/j.icarus.2024.116207