Rosetta razgrela razprave o izvoru vode na Zemlji

Robotizirano plovilo Evropske vesoljske agencije Rosetta, opremljeno z desetimi sofisticiranimi znanstvenimi instrumenti, je ugotovilo, da se vodni hlapi na ciljnem kometu 67P/Čurjumov-Gerasimenko bistveno razlikujejo od teh na Zemlji. Odkritje je takoj po objavi okrepilo in razgrelo razprave o dejanskem izvoru oceanov na našem planetu.

Omenjena meritev je bila opravljena že septembra, mesec dni zatem, ko je Rosetta 6. avgusta priletela do kometa 67P, in je bila ena najbolj težko pričakovanih podatkov. Razumljivo, saj na vprašanje, kako je na Zemljo prišla voda, še vedno ni jasnega odgovora. Podrobni rezultati meritve so objavljeni v reviji Science.

Avtorji članka na podlagi najnovejših dognanj sklepajo, da so vodo na naš planet precej verjetneje kakor kometi prinesli asteroidi, toda več vodilnih astrofizikov poudarja, da tudi kometov v tej vlogi še ne kaže povsem odpisati.

Kakor je znano, Rosetta že od avgusta zanesljivo kroži okoli kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko, 12. novembra pa se je nanj spustil Rosettin robotizirani pristajalni modul Philae. Zaradi nesrečnega pristanka na posebno mračnem predelu kometa so se njegove baterije kmalu izpraznile, toda 100-kilogramska Philae je do takrat vendarle zbrala pravo zakladnico znanstvenih podatkov, matična ladja Rosetta pa z varnejše razdalje ves čas nemoteno spremlja in proučuje popotujočo vesoljsko »ledeno goro«.

Vsekakor je prav zgodovinsko bližnje srečanje s kometom 67P znanstvenikom omogočilo bistveno učinkovitejši spopad s ključnim vprašanjem, ali je morda »deževanje« teh primitivnih vesoljskih teles na Zemljo pred milijardami let prineslo tudi vodo. In najnovejše ugotovitve – zbral jih je Rosettin instrument Rosina (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis), sestavljen iz dveh masnih spektrometrov, ki preverjata sestavo atmosfere in ionosfere kometa, hitrost električno nabitih plinskih delcev in reakcije, v katerih ti sodelujejo – kažejo na to, da kometi za vodo na našem planetu najverjetneje niso zaslužni.

Od kometov ...

Voda na Zemlji ima namreč jasen »podpis«. Velika večina vode na našem planetu je sestavljena iz atomov vodika in kisika in vodikov atom v njej je le zelo redko nadomeščen z atomom devterija. Konkretneje, na vsakih 10.000 molekul vode odkrijejo le približno tri atome devterija. Tudi takšna voda ima enake fizikalne lastnosti kakor naša H2O, a ima večjo atomsko maso.

Profesorica Kathrin Altwegg z univerze v Bernu, ena vodilnih strokovnjakov, ki nadzirajo delovanje instrumenta Rosina, je v tej zvezi povedala: »Razmerje med težko in lahko vodo je zelo karakteristično. Ni ga mogoče zlahka spremeniti in zelo je obstojno. Če torej primerjamo vodo na kometu z vodo na Zemlji, lahko s precejšnjo gotovostjo rečemo, da med seboj nista kompatibilni.« Z drugimi besedami, na kometu 67P je bistveno več težke vode.

Doktorica Altwegg poudarja, da je ugotovljeno razmerje med atomi vodika in devterija v vodi na kometu 67P »največje, kar smo jih kdaj izmerili v Sončevem sistemu. Je namreč kar trikrat večje od razmerja med težko in lahko vodo na Zemlji.«

Že med prejšnjimi študijami tega razmerja so ugotovili, da ima tudi voda v skupini kometov iz tako imenovanega Oortovega oblaka – predela vesolja na zunanjih obronkih Sončevega sistema – drugačen »podpis« kakor voda na Zemlji.

Toda doslej so tovrstno analizirali le dva kometa iz tako imenovanega Kuiperjevega pasu – predela vesolja, ki se razteza onstran Neptuna: komet 67P/Čurjumov-Gerasimenko in še enega, imenovanega Hartley 2 (glej grafiko).

In medtem ko najnovejše ugotovitve kažejo, da se voda na kometu 67P zelo razlikuje od vode na Zemlji, opazovanja Herschlovega vesoljskega teleskopa iz leta 2011 pričajo o tem, da je voda na kometu Hartley 2 povsem identična vodi na našem planetu.

Kljub temu je profesorica Altwegg prepričana, da kometi iz Kuiperjevega pasu niso prinesli vode na Zemljo. V tem pasu so namreč zelo raznoliki kometi, zato najverjetneje izvirajo iz različnih predelov zgodnjega Sončevega sistema. »Nekateri vsebujejo lahko, drugi pa težko vodo. In domnevamo, da je povprečna mešanica vode z vseh kometov Kuiperjevega pasu težja od vode na Zemlji. To pa seveda pomeni, da ti kometi najverjetneje niso prinesli vode na Zemljo.«

... k asteroidom

Precej verjetnejši kandidati za to vlogo se ji zdijo asteroidi – trdna kamnita telesa, ki nastajajo bliže Soncu kakor kometi. »O asteroidih vemo že marsikaj iz proučevanja meteoritov, torej delov asteroidov; in njihove značilnosti veliko bolj spominjajo na našo vodo. Poleg tega so asteroidi precej bliže tudi Zemlji, zato je verjetnost, da so padali nanjo, gotovo večja od verjetnosti, da so vodo na naš planet prinesli bolj oddaljeni kometi.«

Toda nekateri znanstveniki opozarjajo, da kometov v vlogi prinašalcev vode na Zemljo še ni mogoče povsem izključiti. Profesor Alan Fitzsimmons z Astrofizikalnega raziskovalnega centra Kraljeve univerze v Belfastu ne skriva navdušenja nad »epohalnimi meritvami Rosette in Philae, ki znanstveno delo opravljata na terenu«, toda hkrati poudarja: »Za zdaj še ne vemo, kako bi lahko Zemljo zadevali samo kometi z visokim razmerjem med devterijem in vodikom, in ne kometi z nizkim razmerjem D/H. Skratka, potrebujemo še več podatkov. In pri tem moramo biti posebno pozorni na ledene asteroide in komete v glavnem kometnem pasu med Marsom in Jupitrom.«

Tudi profesorica Monica Grady, vodilna britanska vesoljska znanstvenica in strokovnjakinja za meteorite, svari pred prenaglim sklepanjem: »Rosetta je doslej opravila le meritve plinov s površja kometa. Pri tem uhajanju pa se količina vodika v razmerju do devterija spreminja. Zato so pred dokončno sodbo potrebne še komplementarne meritve drugih instrumentov na pristajalnem modulu Philae.«

Kljub temu se asteroidi med vodilnimi strokovnjaki že naglo prebijajo med glavne kandidate za prinašalce vode na Zemljo. Med njimi je tudi dr. Cornel Alexander s Carnegiejevega inštituta v Washingtonu: »Iz proučevanja meteoritov, spektroskopskih meritev asteroidov in celo iz razmeroma novih odkritij nekaj 'asteroidnih kometov' je razvidno, da nekatere vrste asteroidov vsebujejo kar precej vode v glinenih mineralih in morda tudi v ledu.«

Vsekakor bo Rosetta, zdaj že svetovno znana sonda Evropske vesoljske agencije, vse do konca prihodnjega leta spremljala komet 67P/Čurjumov-Gerasimenko – ta s hitrostjo 18 kilometrov na sekundo eliptično potuje okoli Sonca med orbitami Zemlje, Marsa in Jupitra – in podrobno analizirala njegove značilnosti.

»Vedeli smo, da bo Rosetta postregla z marsikaterim presenečenjem o širši sliki Sončevega sistema,« poudarja dr. Matt Taylor iz Evropske vesoljske agencije. »Vse prihodnje leto bomo pozorno spremljali razvoj in obnašanje kometa 67P – in niti malo ne dvomimo, da nam bo Rosetta omogočila še prenekateri edinstveni vpogled v skrivnostni svet kometov in njihovo vlogo v evoluciji Sončevega sistema.«