Ізотопний аналіз газів в “хвості” комети Чурюмова-Герасименко показав, що більша частина запасів ксенону та інших благородних газів, а також води, могла потрапити на Землю разом з кометами, заявляють учені в статті, опублікованій в журналі Science.
“Незвичайний ізотопний склад ксенону в матерії комети Чурюмова-Герасименко дозволяє нам оцінити те, як сильно ці об’єкти “вклалися” в формування земної атмосфери. Вони могли зіткнутися або ще з зародком Землі, або впасти на неї в Гадейський період, 4,5-3,8 мільярда років тому. Подібний сценарій до того ж добре пояснює те, чому падіння комет майже не вплинули на частку важкого водню у воді світового океану”, — розповідають Кетрін Альтвегг (Kathrin Altwegg) з університету Берна (Швейцарія) і її колеги.
Загадка благородних елементів
Сьогодні вчені вважають, що Земля сформувалася в теплій частині протопланетного диска, де молекули органіки і вода не могли існувати через те, що ультрафіолетове випромінювання світила розривало воду і “цеглинки життя” на частини і не давало їм з’єднатися. З цієї причини вчені вважають, що вода була принесена на Землю з холодних далеких підступів Сонячної системи, а органіка або виникла вже на поверхні планети, або була занесена разом з вологою.
На роль цих “водовозів” та постачальників речовин, за словами Альтвегг, претендує два класи малих небесних тіл — астероїди та комети, які в рівній мірі бомбардували поверхню юної Землі приблизно 3,8 мільярда років тому.
За останні два роки вчені, завдяки місії “Розетта” і наземним телескопам, надали багато доказів того, що комети могли лідирувати в цій гонці. Приміром, з’ясувалося, що на їх поверхні присутні спирт, цукру і цілий ряд інших органічних сполук, з яких можуть формуватися справжні “цеглинки життя”, з яких складаються білки і ДНК.
Альтвегг і її команда знайшли ще одне свідчення того, що комети активно брали участь у формуванні Землі, вивчаючи дані, які спектрометр COSINA, встановлений на борту зонда “Розетта”, збирав під час прольотів через “хвіст” і в ході зближена з поверхнею комети Чурюмова-Герасименко в кінці травня 2016 року.
Стародавнє Сонце
Як розповідають науковці, ці прольоти вказали на несподівану річ — в надрах комети містилося незвично мало важких ізотопів ксенону і досить багато ксенону-129 — легкого ізотопу, чиї атоми виникали в перші миті життя Сонячної системи в результаті розпаду нестабільного йоду-129 в газопиловому “коконі” Сонця.
Період його напіврозпаду становить всього 15,6 мільйона років, завдяки чому всі запаси йоду-129 повинні були зникнути з Сонячної системи в перші 100 мільйонів років її життя, залишивши унікальний слід у вигляді атомів ксенону-129 в атмосферах усіх її планет.
Його частка в атмосфері Землі, як відзначають Альтвегг і її колеги, не збігається з аналогічним значенням для астероїдів-хондритів, з яких були “зліплені” планети Сонячної системи. В їх матерії міститься мало ксенону-129 і набагато більше ксенону-134 і ксенону-136, ніж в земній повітрі. Учені довгий час не могли знайти пояснення цієї аномалії.
Відповідь на цю загадку було знайдено в газовому “хвості” комети Чурюмова-Герасименко – її надра містять на 40-60% менше важких ізотопів ксенону, ніж матерія хондритів і сонячного вітру, постійно поповнюють запаси цього газу в атмосфері Землі. Як свідчать розрахунки вчених, приблизно 23% земної ксенону потрапило в атмосферу нашої планети разом з кометами, а решта 77% — з сонячним вітром і астероїдами.
Дане відкриття, як відзначають Альтвегг і її колеги, дозволяє прояснити деякі деталі того, яку роль комети грали у формуванні Землі. Подібні частки ізотопів ксенону в їх надрах, наприклад, кажуть про те, що зерна льоду в кометах сформувалися ще до народження Сонячної системи, за кілька мільйонів років до того, як центральна частина газопилового “кокона”, де народилося Сонце, почала прогріватися.
Це дозволяє пояснити деякі дивацтва в хімічному складі комети Чурюмова-Герасименко, такі як наявність у неї вільного кисню і сірки, а також пояснює те, чому частки важкого і нормального водню в океанах Землі не збігаються зі значеннями, характерними для комет. Крім того, дані щодо ізотопного складу ксенону добре узгоджуються з вимірами по часткам інших благородних газів — аргону і криптону, також свідчать на користь “кометного походження води і повітря на Землі.