Analiza składu chemicznego komety 12P/Pons-Brooks wykazała sygnaturę izotopową zgodną z sygnaturą występującą na naszej planecie
Jednym z fundamentalnych pytań, jakie zadają sobie naukowcy, jest to, jak pojawiło się życie na Ziemi i skąd wzięła się woda, dzięki której wszystko jest takie, jak jest dzisiaj.
Niedawne odkrycie dotyczące komety 12P/Pons-Brooks, popularnie znanej jako „Kometa Diabła”, ożywiło jedną z najbardziej fascynujących debat naukowych: pochodzenie wody na Ziemi i rolę, jaką komety mogły odegrać w uczynieniu naszej planety przyjazną dla życia.
Odkrycie to nie tylko dostarcza nowych danych, ale także otwiera nowe ścieżki badań nad chemiczną historią Układu Słonecznego i początkami życia na naszej planecie.
Zespół naukowców pod kierownictwem astrofizyków z NASA Martina Cordiner i Stefanie Milam dokonał historycznego przełomu, analizując z niespotykaną dotąd precyzją stosunek ciężkiej wody do zwykłej wody w komie komety.
Wyniki, opublikowane w Nature Astronomy, pokazują, że woda z komety 12P/Pons-Brooks jest „praktycznie nie do odróżnienia” od wody pokrywającej oceany na Ziemi.
Ta zbieżność w sygnaturze izotopowej stanowi przełom w dyskusji naukowej, ponieważ dotychczas pomiary innych komet typu Hallego dawały bardzo różne wyniki. Przez dziesięciolecia jedna z najczęściej dyskutowanych teorii dotyczących powstania oceanów wskazywała, że woda mogła dotrzeć na Ziemię dzięki uderzeniom ciał lodowych, takich jak komety lub asteroidy.
Kometa Diablo jest ciałem okresowym typu Halleya, które pojawia się co 71 lat i zachowuje materiały pochodzące z okresu powstania Układu Słonecznego.
Jednak dane zebrane podczas różnych kampanii obserwacyjnych wydawały się podważać tę hipotezę.
Stosunek D/H (deuter do wodoru), kluczowy dla identyfikacji pochodzenia wody, wykazywał znaczne różnice w stosunku do ziemskiego. Natomiast nowe badania potwierdzają, że przynajmniej niektóre komety typu Hallego rzeczywiście transportowały wodę o takim samym składzie chemicznym jak nasza, co wzmacnia tezę o fundamentalnym znaczeniu kosmicznego pochodzenia wody.
Kometa Diablo i jej znaczenie naukowe
12P/Pons-Brooks jest jedną z najjaśniejszych znanych komet okresowych, z orbitą wynoszącą 71 lat. Swoją nazwę „Kometa Diablo” zawdzięcza erupcji zarejestrowanej w 2023 roku, która nadała jej asymetryczny wygląd przypominający rogi. Wśród amatorów zyskała również przydomek „Tysiącletniego Sokoła” ze względu na podobieństwo do słynnego statku kosmicznego z Gwiezdnych wojen.
Za tymi wizualnymi anegdotami kryje się niezwykłe znaczenie naukowe: jej jądro o średnicy 35 kilometrów, złożone ze skał, pyłu i lodu, zachowuje pierwotny materiał Układu Słonecznego.
Cordiner podkreślił, że „komety takie jak ta są zamrożonymi reliktami narodzin naszego Układu Słonecznego 4,5 miliarda lat temu”. Badając je, naukowcy mogą odtworzyć, w jaki sposób powstały podstawowe składniki, które dały początek życiu. Fakt, że woda wykryta w tym ciele niebieskim jest identyczna z wodą ziemską, potwierdza scenariusz, w którym oceany mogły się wypełnić dzięki uderzeniom komet przenoszących zarówno wodę, jak i cząsteczki organiczne.
Praca była możliwa dzięki połączeniu dwóch najnowocześniejszych instrumentów: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile i teleskopu podczerwieni NASA (IRTF) na Hawajach.
Narzędzia te umożliwiły szczegółowe mapowanie cząsteczek zwykłej wody (H₂O) i ciężkiej wody (HDO) w komie komety.Czułość ALMA miała decydujące znaczenie, ponieważ umożliwiła wykrycie słabego sygnału ciężkiej wody w najbardziej wewnętrznych obszarach chmury gazowej otaczającej jądro, czego nigdy wcześniej nie udało się osiągnąć w przypadku komety tego typu.
Odnotowany stosunek D/H osiągnął wartość (1,71 ± 0,44) × 10⁻⁴, najniższą obserwowaną w komecie typu Halleya. Liczba ta jest praktycznie identyczna jak w przypadku wody na Ziemi i stanowi przełom w stosunku do wcześniejszych rozbieżności.
Wyniki pokazują, że sygnatura izotopowa wody z komety jest praktycznie nie do odróżnienia od tej występującej w oceanach naszej planety (NASA/Theophilus Britt Griswold).
Stefanie Milam wyjaśniła, że „mapując zarówno H2O, jak i HDO w komie komety, możemy określić, czy gazy te pochodzą z zamrożonego lodu wewnątrz stałego jądra, czy też powstały w wyniku procesów chemicznych lub innych procesów zachodzących w komie gazowej”. Ten poziom dokładności stanowi przełom w badaniach komet.
Nowe spojrzenie na wodę na Ziemi
Do niedawna hipoteza, że komety miały znaczący wpływ na wodę na Ziemi, spotykała się z oporem. Proporcje izotopowe uzyskane w innych ciałach wydawały się wykluczać taki wpływ. Badanie 12P/Pons-Brooks ponownie otwiera jednak debatę i kieruje ją w stronę możliwości, że niektóre komety były kluczowymi nośnikami wody i niezbędnych cząsteczek na pierwotnej Ziemi.
Naukowcy nie ograniczyli się do pomiaru wody, ale przeanalizowali również obecność innych gazów w komie. Pozwoliło to ustalić, czy obserwowane cząsteczki pochodzą z pierwotnego lodu jądra, czy też powstają w wyniku reakcji chemicznych w chmurze gazowej. Możliwość prześledzenia tego pochodzenia ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak powstały i ewoluowały związki we wczesnym okresie istnienia Układu Słonecznego.
Odkrycie to nie tylko rzuca światło na przeszłość naszej planety, ale także otwiera nowe możliwości dla przyszłości eksploracji kosmosu. Misja mająca na celu pobranie próbek bezpośrednio z jądra komety pozwoliłaby zweryfikować w laboratorium to, co obecnie mierzy się na odległość, a jednocześnie szczegółowo przeanalizować cząsteczki organiczne, które mogły podróżować wraz z wodą. Tego typu postępy mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia związku między ciałami lodowymi a zdolnością Ziemi do podtrzymywania życia.
Martin Cordiner podsumował znaczenie tego odkrycia, stwierdzając: „Nasze nowe wyniki dostarczają najsolidniejszych jak dotąd dowodów na to, że przynajmniej niektóre komety typu Halleya przenosiły wodę o takim samym sygnaturze izotopowej, jak ta występująca na Ziemi, co potwierdza tezę, że komety mogły przyczynić się do uczynienia naszej planety nadającą się do zamieszkania”.
Jego słowa odzwierciedlają, jak jedno odkrycie może zmienić sposób, w jaki rozumiemy pochodzenie najbardziej fundamentalnych elementów życia.
Wynik ten otwiera również możliwość porównania sygnatur chemicznych różnych komet. Jeśli kolejne analizy powtórzą wzór znaleziony w 12P/Pons-Brooks, hipoteza o kometarnym pochodzeniu wody na Ziemi może uzyskać bezprecedensowe poparcie. Nie będzie przesadą stwierdzenie, że odkrycie to stanowi punkt zwrotny w badaniach planetarnych.
Równolegle obserwacja tej komety będzie nadal stwarzać wyjątkowe możliwości. 12P/Pons-Brooks będzie widoczna z Ziemi w 2024 i 2025 roku, co pozwoli na przeprowadzenie nowych pomiarów w miarę zbliżania się komety do Słońca.Każde peryhelium komety stanowi wyjątkową okazję do zbadania zmian jej jasności, składu i dynamiki wewnętrznej. Zainteresowanie tym zjawiskiem nie ma charakteru wyłącznie astronomicznego: jest ono bezpośrednio związane z głębokimi pytaniami dotyczącymi historii naszej planety.
Zgodność izotopowa wody z tej komety i wody ziemskiej stanowi, według naukowców, najsolidniejszy dowód uzyskany do tej pory na możliwy wkład komet w zasoby wodne naszej planety.
