Связь между кометами и атмосферой Земли раскрыта

Измерение изотопов благородного газа ксенона на комете 67P/Чурюмова-Герасименко с помощью прибора ROSINA на зонде Rosetta доказывает, что часть материала попала на Землю в результате кометных ударов. Дополнительные измерения изотопов кремния показывают, что в начале своего существования наша Солнечная система была крайне неоднородной. Высокое содержание так называемой «тяжелой» воды также указывает на то, что кометный лед старше нашей Солнечной системы.

Международная исследовательская группа под руководством Катрин Альтвегг из Центра космоса и обитаемости (CSH) Университета Берна показала, что состав ксенона на комете 67P/Чурюмова-Герасименко очень похож на «исконный ксенон» Земли, который, как предполагалось 40 лет назад, попал на нашу планету извне вскоре после формирования Солнечной системы. Измерения, опубликованные в журнале Science, показывают, что около 22% (одной пятой) этого исконного ксенона имеет кометное происхождение. Это впервые позволяет установить количественную связь между кометами и атмосферой Земли.

Ксенон образуется в различных звездных процессах, и каждый из них оставляет характерный изотопный «отпечаток пальца». Состав ксенона в атмосфере кометы, замерзшего во время ее формирования, отличается как от состава в Солнечной системе, так и от современного земного. Он наиболее близок к гипотетическому исконному ксенону ранней атмосферы Земли. Это подтверждает, что часть материала для формирования атмосферы была доставлена кометами.

«Поиск ксенона на кометах был, вероятно, одним из самых важных и сложных измерений ROSINA», — говорит Катрин Альтвегг. Эти данные не противоречат более ранним измерениям ROSINA, показавшим, что изотопный состав воды на комете сильно отличается от земного. Поскольку ксенон присутствует в атмосфере в следовых количествах, а воды на Земле огромные объемы, кометы могли внести значительный вклад в ксенон, не сильно изменив состав земной воды. Ксеноновые данные также поддерживают идею о доставке на Землю кометами органического материала, такого как фосфор и аминокислота глицин, что могло быть важно для возникновения жизни.

Во второй публикации в Astronomy and Astrophysics группа под руководством Мартина Рубина (CSH) показала, что изотопы кремния на комете также не соответствуют среднему соотношению в Солнечной системе. Это, как и в случае с ксеноном, означает, что химический состав ранней Солнечной системы был неоднородным, а не «равномерно» перемешанным. Третье исследование, опубликованное в «Philosophical Transaction of the Royal Society, London», окончательно доказывает, что кометная вода (тяжелая вода D₂O) сформировалась до образования Солнечной системы и была заморожена в виде допланетного льда.