Przełomowe odkrycie soli amonowych w komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko

Zespół naukowy kierowany przez Kathrin Altwegg z Uniwersytetu Berneńskiego znalazł odpowiedź na pytanie, dlaczego tak niewiele cząsteczek azotu można było wcześniej wykryć w dyfuzyjnych otoczkach kometarnych. Cząstki te, wchodzące w skład organizmów żywych, występują głównie w postaci soli amonowych, których obecność nie była wcześniej możliwa do zmierzenia. A to może być kolejnym dowodem na to, że umożliwić rozwój życia na Ziemi mogły właśnie komety.

Ponad 30 lat temu europejska misja kosmiczna Giotto dokonała udanego przelotu obok komety Halleya. Berneński spektrometr IMS znalazł się wówczas na pokładzie sondy. Kluczowym odkryciem dokonanym na bazie pomiarów tego instrumentu było to, że w komie komety Halleya nie było zbyt wiele azotu. Koma to mglista otoczka powstająca podczas zbliżania się danej komety do ogrzewającego ją Słońca. I chociaż azot (N) został tam znaleziony w formie amoniaku (NH3) i kwasu cyjanowodorowego (HCN), częstość występowania tego związku chemicznego okazała się daleka od oczekiwanej. Ale dlaczego?

Po ponad 30 latach naukowcy rozwiązali tę zagadkę w zasadzie dzięki szczęśliwemu przypadkowi. Był nim wynik analizy danych z berneńskiego spektrometru masowego ROSINA, który badał kometę 67P/Churyumov-Gerasimenko z pokładu sondy kosmicznej ESA o nazwie Rosetta.

Niecały miesiąc przed końcem misji Rosetta sonda kosmiczna znajdowała się w odległości zaledwie 1,9 km od powierzchni komety. Leciała wówczas przez obłok unoszącego się z niej pyłu. Spowodowało to bezpośredni wpływ pyłu na źródło jonów spektrometru masowego ROSINA-DFMS (ang. Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer), będącego pod nadzorem naukowców z Uniwersytetu w Bern. Kathrin Altwegg, główny badacz misji ROSINA i współautorka nowych badań opublikowanych w czasopiśmie Nature Astronomy, dodaje, że pył ten niemal zniszczył instrument i utrudnił kontrolę pozycji Rosetty.

Ale miało to i dobre strony. Dzięki przelotowi sondy przez chmurę pyłu możliwe było wykrycie takich substancji, które normalnie pozostają uwięzione w zimnym środowisku komety, przez co nie da się ich tam łatwo zmierzyć. Ilość cząstek, z których część nigdy wcześniej nie była wykrywana na żadnej komecie, była zadziwiająca. W szczególności częstość występowania amoniaku, chemicznego związku azotu i wodoru o wzorze NH3, okazało się wielokrotnie większe niż zakładano.

Wpadliśmy na pomysł, że występowanie amoniaku w danych ROSINA może być związane z występowaniem w komecie soli amonowych - wyjaśnia Altwegg. Jako sól amoniak ma znacznie wyższą temperaturę parowania niż lód i dlatego jest obecny głównie w postaci ciała stałego w zimnym środowisku komety. Do tej pory nie było możliwe zmierzenie ilości takich substancji stałych ani przez teledetekcję z pomocą teleskopów, ani bezpośrednio na miejscu.

Ale na tym nie koniec. Do udowodnienia obecności tych soli w lodzie kometarnym niezbędne były jeszcze dalsze, intensywne prace laboratoryjne. Ostatecznie zespół misji ROSINA wykrył chemiczne ślady pięciu różnych soli amonowych: chlorku amonu, cyjanku amonu, cyjanianu amonu, mrówczanu amonu i octanu amonu. Aż do tego roku pozorny brak azotu w kometach był tajemnicą, a najnowsze badania pokazują teraz, iż jest wysoce prawdopodobne, że azot jest obecny w kometach właśnie w formie soli amonowych.

Odkryte sole amonowe zawierają również kilka cząsteczek ważnych z astrobiologicznego punktu widzenia, mogących przyczyniać się do powstawania substancji takich jak mocznik, aminokwasy, adeniny czy nukleotydy. Jest to zdecydowanie kolejny dowód na to, że uderzenia komet mogą być powiązane z pojawieniem się życia na [dawnej] Ziemi - dodaje Altwegg.

Czytaj więcej: