Нове відкриття «космічного сніговика» руйнує теорії Сонячної системи

Недавнє дослідження розвитку комет показує, що об’єкти в глибокому космосі, такі як об’єкт пояса Койпера 486958 Arrokoth, можуть діяти як капсули часу, зберігаючи стародавні льоди мільярдів років минулого. Нове дослідження руйнує те, що вчені думали, що вони знали про віддалені об’єкти в далеких куточках Сонячної системи, починаючи з об’єкта під назвою «космічний сніговик».

Дослідники з Університету Брауна та Інституту SETI виявили, що дволопатевий об’єкт, який офіційно названий об’єктом пояса Койпера 486958 Аррокот і нагадує снігову людину, може глибоко всередині нього зберігатися стародавній лід з моменту його формування мільярди років тому. Але це лише початок їхніх відкриттів.

Використовуючи нову модель, яку вони розробили для вивчення еволюції комет, дослідники припускають, що ця наполегливість характерна не тільки для Аррокота, але й для багатьох об’єктів з поясу Койпера, який лежить у найвіддаленіших регіонах Сонячної системи і сягає раннього утворення Сонячної системи приблизно 4,6 мільярда років тому — також можуть містити стародавні льоди, з якими вони утворилися.

«У нашій роботі ми показали за допомогою досить простої математичної моделі, що ви можете зберігати ці примітивні льоди глибоко всередині цих об’єктів дуже довго», — сказав Сем Бірч, планетолог з Брауна та один з співавтори статті. «Більшість нашої спільноти вважали, що ці льоди давно втрачені, але тепер ми вважаємо, що це може бути не так».

Берч описує свою роботу в журналі Icarus разом зі співавтором Орканом Умурханом, старшим науковим співробітником Інституту SETI.

Переоцінка теплових еволюційних моделей

Досі вченим було важко з’ясувати, що з часом відбувається з льодом на цих космічних каменях. Дослідження ставить під сумнів широко використовувані теплові еволюційні моделі, які не змогли пояснити довговічність льоду, який так само чутливий до температури, як чадний газ. Модель, яку дослідники створили для дослідження, пояснює цю зміну та припускає, що дуже летючі льоди в цих об’єктах залишаються набагато довше, ніж вважалося раніше.

«По суті, ми говоримо, що Arrokoth настільки суперхолодний, що для сублімації більшої кількості льоду — або переходу безпосередньо з твердої фази в газ, пропускаючи рідку фазу в ній — газ, у який він сублімується, повинен вийти назовні через пористі, інтер’єр, схожий на губку», – сказав Берч. «Фокус полягає в тому, що для переміщення газу вам також потрібно сублімувати лід, тож ви отримуєте ефект доміно: в Аррокот стає холодніше, сублімується менше льоду, рухається менше газу, стає ще холодніше тощо. Зрештою все просто вимикається, і ви залишаєтеся з предметом, повним газу, який просто повільно витікає».

Робота припускає, що об’єкти поясу Койпера можуть діяти як сплячі «крижані бомби», зберігаючи леткі гази всередині себе протягом мільярдів років, поки орбітальні зсуви не наблизить їх до Сонця, а тепло не зробить їх нестабільними. Ця нова ідея може допомогти пояснити, чому ці крижані об’єкти з поясу Койпера вибухають так сильно, коли вони вперше наближаються до сонця. Раптом холодний газ всередині них швидко стискається, і ці об’єкти перетворюються на комети.

«Ключовим є те, що ми виправили глибоку помилку у фізичній моделі, яку люди припускали десятиліттями для цих дуже холодних і старих об’єктів», — сказав Умурхан, співавтор Берча у статті. «Це дослідження може стати поштовхом для переоцінки внутрішньої еволюції комети та теорії активності».

Загалом дослідження кидає виклик існуючим прогнозам і відкриває нові шляхи для розуміння природи комет та їхнього походження. Бірч і Умурхан є співдослідниками в місії NASA Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR), щоб отримати принаймні 80 грамів поверхневого матеріалу з комети 67P/Чурюмова-Герасименко та повернути його на Землю для аналізу.

Результати цього дослідження можуть допомогти CAESAR визначати стратегії дослідження та відбору проб, допомагаючи поглибити наше розуміння еволюції та активності комет.

«Цілком можуть бути величезні резервуари цих примітивних матеріалів, замкнених у малих тілах по всій зовнішній Сонячній системі — матеріалів, які просто чекають виверження, щоб ми спостерігали за ними, або лежать у глибокій заморозці, поки ми не зможемо їх отримати та доставити додому. Земля, — сказав Берч.