ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Блог — 09.12.19
    ТЕКСТ: Катерина Францева
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська,
    Ніколас Оберг
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Космічні кур’єри. Комети та астероїди

    Астероїди найбiльше вiдомi як герої заголовкiв моторошних новин. Комети вселяли жах у людей в минулому, а сьогоднi переважно вiдомi своїми красивими хвостами. Але насправдi i комети, i астероїди – це набагато бiльше! Астрофізикиня Катерина Францева отримала ступінь PhD в Університеті Гронінгена, дослідивши, як астероїди та комети збагачують поверхню планет – у Сонячній системі та за її межами. У своєму блозі вона ділиться спостереженнями та ключовими висновками цих досліджень.

    Астероїди i комети, або, якщо казати коротко, малi тiла – це залишки кам’яних уламкiв, пилу та льоду, що залишилися з часiв формування планет Сонячної системи. Наша Земля, Марс, Юпiтер та решта планет Сонячної системи утворилися з подiбних тiл. Тому дослiдження астероїдiв i комет допомагає поглянути в минуле, дiзнатися, як утворюються планети i що саме вiдбувалось на раннiх етапах формування Сонячної системи.

     

    Малi тiла, зокрема комети, були вiдомi людям з давнiх часiв. Протягом усiєї своєї iсторiї людство спостерiгало комети завдяки їхнiм характерним яскравим хвостам, якi з’являються під час наближення до Сонця. До XVI сторiччя комети вважалися поганими вісниками, що приносять руйнування та смерть. На початку XVII сторiччя наше розумiння астрономiї сягло абсолютно нового рiвня завдяки Йоганнесу Кеплеру та його законам планетарних рухiв, якi стверджують, що планети рухаються навколо Сонця по елiптичних орбiтах. Минуло ще сто рокiв, перш ніж астрономи зрозумiли, що комети, як i планети, рухаються навколо Сонця, але на значно бiльш витягнутих орбiтах. Провiдну роль у цьому вiдкриттi вiдiграв Едмонд Галлей, який передбачив повернення комети, яку вже спостерiгали у минулому. Комета повернулася й отримала назву Комети Галлея. (Якщо ви не мали можливостi бачити її в 1986 роцi, пiд час її останнього тiсного зближення з Землею та Сонцем, переконайтесь, що побачите комету пiд час наступного зближення – у 2061 роцi!) ХIХ сторiччя розпочалося з того, що Джузеппе Пiаццi вiдкрив перший астероїд – Цереру. Наразi Церера належить до класу карликових планет, як i Плутон. 

     

    За двiстi рокiв, станом на серпень 2019 року, ми виявили 794 832 астероїди та 4111 комет. Науковцям вдалося широко вивчити цi малi тiла iз Землi та в космосi. Завдяки цим дослiдженням ми дiзналися про склад астероїдiв i комет. Ми знаємо, що вони мiстять воду та органiчнi сполуки (останнi є молекулами, в основi яких лежить вуглець, окрiм СО та СО2) – два невiд’ємних iнгредiєнти єдиної вiдомої нам форми життя. 

     

    Астероїди та комети час вiд часу зiштовхуються iз Землею та iншими планетами. У минулому цi зiткнення вiдбувалися набагато частiше. Деякi теорiї припускають, що саме пiд час цього бомбардування у минулому астероїди i комети могли принести воду на нашу планету, що, ймовiрно, утворилася сухою через вiдносну близькiсть до Сонця. Альтернативна теорiя припускає, що гiрськi породи, з яких утворилася Земля, мiстили воду, що, своєю чергою, вивiльнилася на поверхню в газоподiбному станi. Проте ми точно знаємо, що астероїди та комети зiштовхувались з нашою планетою, тож навiть якщо вони не доставили всi нашi океани, то все одно брали участь у цьому процесi. Планети й малi тiла iснують не тiльки в нашiй Сонячнiй системi, але й навколо iнших зiрок. Це наводить на думку, що, можливо, малi тiла можуть переносити воду та органiчнi сполуки навколо iнших зiрок.

     

    Моя дисертацiя дослiджує роль малих тiл у процесi доставки води та органiки до планет. Щоб з’ясувати це, була побудована комп’ютерна модель гравiтацiйних взаємодiй у нашiй Сонячнiй системi, зокрема з сотнями тисяч астероїдiв та комет. Для запуску моделi був використаний Peregrine, суперкомп’ютер Гронiнгенського унiверситету.

    Органiчнi молекули доставляються на Марс мiжпланетним пилом, астероїдами та кометами. Пил доставляє найбiльше, а астероїди та комети — третину всiєї органiки. Неподалiк вiд кратерiв, утворених астероїдами та кометами, органiчнi молекули можна чiтко вiдрiзнити вiд органiки, доставленої через пил. Зображення – Nickolas Oberg.

    Один з розділів присвячений дослідженню планети Марс, на якiй у 2015 роцi марсохiд NASA Mars Curiosity виявив залишки органiчних молекул. Цi молекули були виявленi у породах вiком 3,6 мiльярдiв рокiв, у яких вони були весь цей час захищенi. У зразках поверхнi Марсу органiка не була виявлена. Органiчнi молекули не можуть довго виживати на поверхнi планети через тонку марсiанську атмосферу, яка не захищає вiд суворих ультрафiолетових випромiнювань та космiчних променiв. Але якщо молекули нещодавно були доставленi на планету ззовнi, то у нас може бути шанс їх виявити.

     

    Ще кiлька рокiв тому астрономи припускали, що органiка на Марсi переважно доставлена міжпланетним пилом з космосу. Цi частинки можна знайти по всiй Сонячнiй системi. Наприклад, навколо Землi ми бачимо частинки пилу, коли вони потрапляють в нашу атмосферу i мають вигляд зірок, що падають. Але як щодо астероїдiв i комет, якi час вiд часу зiштовхуються з планетами? Ми з’ясували, що астероїди та комети ‒ набагато важливiшi постачальники органiчних молекул на Марсi, нiж очiкувалося: третина органiчного матерiалу походить вiд них.

     

    Нашi пiдрахунки показують, що 192 тонни органiки на рiк доставляється на Марс. Це можна порiвняти з вісьмома вантажiвками. Приблизно 129 тонн (67%) органiки надходить з мiжпланетного пилу. Астероїди постачають ще 50 тонн на рiк (26%), а комети забезпечують близько 13 тонн (7%) органiчного матерiалу. 

     

    Нашi результати важливi для майбутнiх мiсiй на Марсi. Марсоходи мають уважно шукати бiля кратерiв, утворених пiсля падiння астероїдiв та комет. Ми прогнозуємо, що в цих мiсцях можна знайти значно бiльше органiчного матерiалу, нiж у вiддалених вiд кратерiв мiсцях.

    Мiжпланетний пил, астероїди та комети є можливими джерелами льоду, що захований у постiйно затiнених кратерах на полюсах Меркурiя. Пил постачає найбiльше, астероїди та комети – найменше. Усi три джерела разом могли доставити достатньо води, щоб пояснити нижню межу спостережень води. Зображення – Nickolas Oberg.

    В іншому розділі дисертації я зупинилась на планетi Меркурiй, де було виявлено водний лiд, попри те, що Меркурiй перебуває близько до Сонця. Наземнi радiолокацiйнi спостереження за Меркурiєм та спостереження за допомогою мiжпланетної станцiї MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging – апарат для дослiдження поверхнi, навколишнього середовища, геохiмiї Меркурiя i його зондування, що функцiонував з 2011 по 2015 рiк) виявили яскравi дiлянки бiля полюсiв планети всерединi кратерiв, якi постiйно знаходяться в тiнi. Цi спостереження показали, що виявлені регiони, найімовірніше, складаються з водного льоду iз загальною масою, що дорiвнює мiльйоннiй частцi водної маси всього Земного океану.

     

    Використовуючи найсучаснiшi каталоги астероїдiв i комет разом з моделлю пилу, ми пiдрахували, скiльки води на Меркурiй можуть доставити цi три джерела: 90% буде доставлено пилом, 5% – астероїдами i 5% – кометами. Усi три джерела разом здатнi забезпечити нижню межу виявленого льоду за 1000 мiльйонiв рокiв. Це означає, що весь водний лiд на Меркурiї може бути доставлений астероїдами, кометами та пилом. Iншi джерела води на планетi можливi, але не обов’язковi за нашими розрахунками. 

     

    Останній розділ розширює дослiдження до планетних систем навколо iнших зiрок. Я зосередила увагу на екзопланетнiй системi HR 8799, яка, як вiдомо, має чотири планети-гiганти, кожна з яких важить майже як десять Юпiтерiв. Цi планети настiльки великi та яскравi, що їх всiх було виявлено методом прямого спостереження, яке за своєю суттю є фотографуванням екзопланети. Система також має два пояси малих тiл: внутрiшнiй i зовнiшнiй пояс. Внутрiшнiй пояс розташований всерединi орбiти планети, найближчої до зорi, i нагадує Головний Пояс Астероїдiв у нашiй Сонячнiй системi, де перебувають бiльшiсть астероїдiв. Зовнiшнiй пояс розташований поза орбiтою найвiддаленiшої планети i схожий на Пояс Койпера. Сучаснi телескопи недостатньо чутливi, щоб виявити планети, схожi на Землю, якщо такi планети iснують в системi HR 8799.

    Збагачення планет в екзопланетнiй системi HR 8799. Обидва пояси доставляють рiзнi матерiали, – такi як вода, органiка, мiнерали та метали, – на планети-гiганти. Зображення – Nickolas Oberg.

    Будова цiєї екзопланетної системи дуже схожа на Сонячну систему: два пояси i чотири планети-гiганти мiж ними. Я хотіла дослiдити взаємодiю планет i поясiв: чи зiштовхуються малi тiла з планетами; якщо так, то скiльки матерiалу вони доставляють на планети? 

     

    Виявляється, всi чотири планети впливають на пояси, i завдяки цiй взаємодiї вода, органiка, мiнерали та метали доставляються на планети. Протягом життя цiєї планетарної системи кожна планета отримає кiлькiсть води та органiки, яка вдвiчi бiльша за масу води Свiтового океану, i стiльки ж мiнералiв та металiв. Доставлена кiлькiсть невелика, але може бути достатньою для спостереження великими телескопами. Вiдповiдно до теорiй формування планет, планети-гiганти формуватимуться iз значною кiлькiстю води та органiки. Тому виявлення води та органiчних речовин на планетах не означатиме, що цi матерiали були доставленi малими тiлами. Однак якщо науковці виявлять мінерали та метали у великій кiлькостi, це може означати, що їх на екзопланету доставили саме малі космічні тіла. Майбутнiй космiчний телескоп iмені Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), можливо, буде здатний провести необхiднi спостереження.

    ТЕКСТ: Катерина Францева
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська,
    Ніколас Оберг
    Статті
    Медицина
    Невидимий ворог на нашій землі: чому варто зробити щеплення від правця

    За останні декілька місяців українці навчились остерігатись багатьох речей: ракет, мін, російської музики та ютубу, але ми все ще забуваємо про невидимого ворога у нашій землі. Неприємно познайомитись – Clostridium tetani, збудник правця.

    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?