5 вопросов, на которые должен ответить Кометный перехватчик

 Европейское космическое агентство, 1 марта 2024 года

Кометный перехватчик будет направлен на изучение первозданной кометы, впервые входящей во внутреннюю часть Солнечной системы. Подобные объекты сложно изучать вблизи, потому что мы можем обнаруживать их только тогда, когда они приближаются к Солнцу, оставляя мало времени для планирования и запуска миссии. Именно поэтому Кометный перехватчик будет "припаркован" в космосе и активизируется для перехвата кометы, когда придет подходящее время.

Кометный перехватчик будет решать две основные темы программы "Космическое видение" ЕКА: "Как работает Солнечная система?" и "Каковы условия для формирования планет и появления жизни?"

Так что же за тайны разгадает Кометный перехватчик?

1. Как выглядит первозданная комета или межзвездный объект вблизи?

Структура кометы

Наблюдение за объектом на расстоянии позволяет получить только приблизительную информацию о его форме и структуре. Особенно проблематично выглядят наблюдения комет потому, что их поверхность скрыта облаком газов - комой. Газы происходят из льдов, которые испаряются, когда комета приближается к Солнцу. Тот же процесс создает зрелищные хвосты, придающие кометам их характерный вид.

Кометный перехватчик — это первая миссия, которая позволит взглянуть вблизи на первозданную комету, которая  до этого никогда или редко входила во внутреннюю Солнечную систему. Это может быть так называемая долгопериодическая комета, пришедшая из внешних областей царства Солнца, или, возможно, межзвездный объект, пришедший извне Солнечной системы.

Миссия создаст трехмерную карту твердого ядра кометы и газообразного окружения. Для этого она разделится на три части, которые будут проводить одновременные измерения со всех сторон и с разных расстояний, когда комета пройдет мимо.

Измерения, проведенные Кометным перехватчиком, научат нас многому о кратерах и впадинах целевой кометы, о том, насколько пыльной или каменистой является ее внешняя поверхность, какие соединения она несет и многое другое.

2. Чем первозданные кометы отличаются от уже известных нам комет?

Ранние миссии по изучению комет были направлены на короткопериодические кометы, которые обращаются вокруг Солнца менее чем за 200 лет. Однако многократные пролеты мимо Солнца не оставляют комету без изменений. Излучение Солнца заставляет комету нагреваться и становиться активной, выбрасывая газы и пыль, и стирая ее первоначальный вид и состав.

Изучая первозданный тип комет, миссия Кометный перехватчик научит нас, как кометы пострадали от их истории полетов. Чрезвычайно важно увидеть эти различия, сравнивая новые данные с уже полученными результатами наблюдений короткопериодических комет. Эти различия важны, потому что многое из нашего понимания Солнечной системы основано на короткопериодических кометах, которые мы изучали в прошлом.

3. Какой была ранняя Солнечная система?

Считается, что кометы - это ледяные остатки, оставшиеся после формирования внешних планет миллиарды лет назад. Таким образом, структура и состав комет рассказывают нам о том, какой была Солнечная система во время формирования планет.

Близкое изучение кометы 67P/Чурюмова–Герасименко миссией "Розетта" показало, что кометы росли медленно в пыльные первые годы нашей Солнечной системы, иногда приобретая выпуклую форму, когда несколько детских комет медленно сталкивались и сливались. Кометы остаются легкими, пористыми и ледяными, потому что, в отличие от планет, их ядра никогда не уплотнялись и не нагревались.

После формирования значительно более крупные окружающие планетезимали и планеты выталкивали кометы наружу в гравитационном "пинбольном автомате". Большинство комет в настоящее время живут на расстоянии сотен миллиардов километров в Облаке Оорта.

Таким образом, кометы являются эдакими замороженными капсулами времени, их состав отражает раннюю Солнечную систему. В Облаке Оорта они остаются замороженными и неизменными на протяжении миллиардов лет. Иногда их беспокоит гравитационное воздействие проходящей звезды, которое, подобно стряхиванию яблок с дерева, заставляет их двигаться обратно к Солнцу. Только когда они возвращаются во внутреннюю Солнечную систему, они нагреваются, подвергаются бомбардировке частицами солнечного ветра, ощущают магнитное поле Солнца и потенциально даже могут столкнуться с планетами, спутниками и астероидами.

Изучение комет, входящих во внутреннюю Солнечную систему, имеет решающее значение, так как это единственный способ для нас непосредственно исследовать Облако Оорта и через него раннюю Солнечную систему. Существование этой «парковки для комет» подозревалось и поддерживалось теоретическими моделями на протяжении десятилетий, но она слишком тусклая и далекая, чтобы мы могли наблюдать её напрямую.

4. Какова роль комет в появлении жизни на Земле?

Кометы известны своими яркими хвостами. Они появляются, потому что кометы богаты летучими веществами: элементами или соединениями, которые при относительно низких температурах переходят из твердого или жидкого состояния в пар. Это включает воду и другие соединения, содержащие шесть наиболее распространенных элементов жизни на Земле: углерод, водород, азот, кислород, серу и фосфор. Таким образом, столкновение комет с Землей могло иметь важное значение для появления жизни.

Один из ключевых вопросов - источник воды на Земле. У нас ее много: 71% нашей голубой планеты покрыто водой. Долгое время считалось, что Земля образовалась как горячая сухая планета, и что большая часть воды поступила от столкновений с кометами и астероидами.

Эта роль комет неожиданно была поставлена под сомнение, когда миссия ЕКА "Розетта" показала, что вода на комете 67P/Чурюмова-Герасименко имеет другой "вкус", чем вода на Земле. То есть соотношение дейтерия — необычной формы (изотопа) водорода с дополнительным нейтроном — к обычному водороду в воде на комете очень отличается от того, что на Земле.

"Розетта" также обнаружила органические материалы, важные для развития жизни. Сюда входит аминокислота глицин, которая часто встречается в белках, и фосфор, ключевой компонент ДНК и клеточных мембран.

Перехватчик определит, какие органические молекулы и другие компоненты, важные для жизни, включая соотношения изотопов различных элементов, присутствуют на его целевом объекте. Для многих соединений и изотопных соотношений миссия впервые измерит их в комете с долгим периодом обращения или межзвездном объекте. Это поможет ответить на вопросы о том, как кометы могли способствовать удивительно быстрому появлению жизни на Земле.

5. Нужно ли беспокоиться по поводу возможного столкновения кометы с Землей?

Фильм 2022 года "Не смотри наверх" рассказывает о том, как ученые обнаруживают большую комету с долгим периодом обращения, которая мчится к Земле, и о нашей последующей трагикомически неудачной попытке спасти себя от надвигающейся беды. Это заставляет задаться вопросом – должны ли мы беспокоиться о падении на Землю кометы или межзвездного объекта?

Астероиды и кометы регулярно пролетают мимо Земли (и, бывает, даже сталкиваются с ней), что является одной из причин, почему для расчета орбит астероидов и комет и их вероятностей столкновения с Землей был создан Координационный центр по объектам, приближающимся к Земле (NEOCC) Европейского космического агентства (ЕКА). Вместе с другими космическими агентствами ЕКА также исследует, как мы можем отклонить приближающиеся объекты.

В сентябре 2022 года миссия НАСА DART столкнулась с Диморфосом, спутником астероида Дидимос, изменяя его орбиту в первой в мире демонстрации технологии отклонения астероидов. В 2024 году миссия ЕКА "Гера" будет запущена для изучения состояния двойного астероида после столкновения.

К счастью, вероятность катастрофического падения кометы в ближайшем будущем крайне мала. Однако, если комета будет на курсе столкновения с Землей, в большинстве случаев время предупреждения будет слишком коротким. Обычно мы не можем увидеть их приближение раньше, чем за нескольких месяцев, а для миссии по отклонению требуется несколько лет или даже десятилетий подготовки.

Время между обнаружением опасного объекта и его исследованием или отклонением космическим аппаратом может быть сокращено за счет «миссии быстрого реагирования». Это миссия, которая строится и запускается заранее и ожидает в космосе до появления соответствующей цели. Хотя Кометный перехватчик не является миссией по защите планеты, он станет первой когда-либо миссией быстрого реагирования, подтверждающей этот новый способ выполнения космической миссии.

---

Бонус от Живой Вселенной: Все о миссии Розетта из первых рук!