Związków organicznych na Ceres może być więcej niż wcześniej sądzono

W ubiegłym roku sonda Dawn wykryła materię organiczną w pobliżu krateru Ernutet na powierzchni planety karłowatej Ceres, największego mieszkańca pasa planetoid. Nowe badania wskazują, że owych związków organicznych może być tam znacznie więcej niż pierwotnie uważano. Źródło: NASA/Hannah Kaplan

W ubiegłym roku naukowcy z misji Dawn ogłosili odkrycie materii organicznej – związków opartych na węglu, niezbędnych do powstania życia takiego jakie znamy – na odsłoniętych obszarach powierzchni planety karłowatej Ceres. Teraz, w nowej analizie danych zebranych przez sondę Dawn, badacze z Uniwersytetu Browna wskazują, że w miejscach tych może być znacznie więcej materii organicznej niż pierwotnie uważano.

Wyniki badań opublikowane niedawno w periodyku Geophysical Research Letters omawiają intrygującą kwestię: jak ow związki organiczne dostały się na powierzchnię Ceres, oraz opisują w jaki sposób metody wykorzystane w nowych badaniach mogą stanowić szablon do analizowania danych z przyszłych misji kosmicznych.

„W najnowszym artykule pokazujemy jak można otrzymać naprawdę różne wyniki w zależności od typu materii organicznej wykorzystywanego do porównania i interpretowania danych z Ceres” mówi Hannah Kaplan, adiunkt w SwRI, która kierowała badaniami w ramach swoich studiów doktoranckich. „To informacje istotne nie tylko w przypadku Ceres, ale także w przypadku wszystkich innych misji, które wkrótce będą badać inne planetoidy, i także na nich mogą znaleźć materię organiczną”.

Związki organiczne stanowią jeden z chemicznych fundamentów życia. Ich wykrycie na Ceres nie oznacza, że życie tam istnieje czy kiedykolwiek istniało: procesy niebiologiczne także mogą doprowadzić do powstawania związków organicznych. Jednak ponieważ życie takie jakie znamy nie może istnieć bez materii organicznej, naukowcy pieczołowicie sprawdzają gdzie i ile materii organicznej znajduje się w Układzie Słonecznym. Obecność materii organicznej na Ceres prowokuje interesujące pytania, szczególnie zważając na fakt, że owa planeta karłowata ma także spore zasoby lodu wodnego, a jak wiemy woda także jest niezbędnym elementem do powstania życia.

Po raz pierwszy materię organiczną na powierzchni Ceres odkryto za pomocą spektrometru VIR zainstalowanego na pokładzie sondy Dawn, która weszła na orbitę wokół Ceres w 2015 roku. Analizując sposób, w jaki promieniowanie słoneczne oddziałuje z powierzchnią – badając dokładnie, które długości fal promieniowania są odbijane, a które pochłaniane – naukowcy dowiadują się z jakich związków chemicznych składa się materia pokrywająca powierzchnię Ceres. Instrument VIR wykrył sygnał zgodny z materią organiczną w regionie krateru Ernutet na północnej półkuli Ceres.

Aby dowiedzieć się jak dużo tych związków organicznych może być na powierzchni, pierwotny zespół badaczy porównał dane zebrane za pomocą VIR na Ceres z laboratoryjnymi widmami materii organicznej na Ziemi. W oparciu o ten standard badacze doszli do wniosku, że 6-10% sygnatur widmowych na Ceres można wytłumaczyć obecnością materii organicznej.

Jednak w przypadku nowych badań, Kaplan wraz ze swoimi współpracownikami postanowiła ponownie przeanalizować te dane wykorzystując do tego inny standard. Zamiast w swoich badaniach opierać się na ziemskich skałach, zespół przyjrzał się źródłom pozaziemskim: meteorytom. Niektóre meteoryty – odłamki węglowych chondrytów, które dotarły na Ziemię po tym jak zostały wyrzucone z prymitywnych planetoid – także posiadają materię organiczną, która jest nieco inna od tej, którą powszechnie obserwujemy na powierzchni naszej własnej planety. Przeprowadzone przez badaczy analizy wskazują, że widmowy współczynnik odbicia pozaziemskich związków organicznych różni się od ich ziemskich odpowiedników.

„Okazało się, że jeżeli przeanalizujemy dane z Ceres wykorzystując do tego pozaziemskie związki organiczne, które mogą być bardziej odpowiednim analogiem niż te znajdujące się na Ziemi, to będziemy potrzebować znacznie więcej materii organicznej na Ceres, aby wytłumaczyć intensywność obserwowanych na Ceres widmowych linii absorpcyjnych” mówi Kaplan. „Szacujemy, że nawet 40-50% sygnału widmowego, które widzimy na Ceres można wytłumaczyć związkami organicznymi. To potężna różnica w porównaniu z 6-10%, które wychodzą z analiz przeprowadzonych w oparciu o ziemskie odpowiedniki”.

Jeżeli faktycznie tak dużo związków organicznych znajduje się na Ceres, powstaje mnóstwo nowych pytań o źródło tej materii. Teoretycznie związki organiczne mogły powstać we wnętrzu Ceres, a następnie zostać odsłonięte na powierzchnie, albo mogły zostać dostarczone na powierzchnię w zderzeniu z bogatą w związki organiczne kometą lub planetoidą.

Najnowsze analizy wskazują, że jeżeli związki organiczne pochodzą z zewnątrz, to potencjalne wysokie ilości materii organicznej bardziej zgadzają się ze zderzeniem z kometą niż planetoidą. Komety znane są ze znacznie wyższej zawartości materii organicznej niż planetoidy. Niemniej jednak ciepło uwolnione w trakcie zderzenia prawdopodobnie doprowadziłoby do zniszczenia znaczącej ilości materii organicznej w komecie, dlatego też pytanie czy zderzenie z kometą może tłumaczyć dużą ilość materii organicznej na Ceres wciąż nie ma jasnej odpowiedzi.

Alternatywne wyjaśnienie mówiące, że związki organiczne powstały bezpośrednio na Ceres, także prowokuje pytania. Obecność związków organicznych jak dotąd ograniczona jest do niewielkich obszarów na północnej półkuli Ceres. Tak wysoka zawartość na tak niewielkich obszarach także wymaga wyjaśnienia.

„Jeżeli związki organiczne powstały na Ceres, to wciąż potrzebujemy mechanizmy zebrania ich w takich ilości w tych określonych miejscach, lub chociażby mechanizmu zachowania ich w tych miejscach” mówi Ralph Milliken, profesor na Uniwersytecie Browna i współautor opracowania. „Wciąż nie wiemy jaki to może być mechanizm. Ceres jest fascynującym obiektem, a zrozumienie historii i źródła związków organicznych w tych miejscach będzie prawdopodobnie wymagało przyszłych misji kosmicznych, które będą w stanie zbadać lub przewieźć próbki materii na Ziemię”.

Jak na razie badacze mają nadzieję, że ich badania pomogą w projektowaniu nadchodzących misji kosmicznych do planetoid bliskich Ziemi, które będą próbowały przewieźć na Ziemię próbki materii powierzchniowej. Japońska sonda Hayabusa2 dociera właśnie do planetoidy Ryugu, a sonda OSIRIS-REx dotrze do planetoidy Bennu w sierpniu br. Kaplan aktualnie jest członkiem zespołu naukowego misji OSIRIS-REx.

Źródło: Brown University