Миссия «Розетта» — недавно завершившийся проект Европейского космического агентства и НАСА по исследованию природы комет и их роли в эволюции других объектов Солнечной системы. Зонд был запущен к комете 67Р/Чурюмова — Герасименко в 2004 году, добирался до нее 10 лет и впервые в истории отправил на комету спускаемый зонд, «Филы».
Одной из задач миссии, закончившейся 30 сентября прошлого года, было определение химического состава газовой оболочки кометы, по которому возможно было бы в дальнейшем судить о ее происхождении. Одним из интересовавших исследователей элементов был ксенон (Xe).
Ксенон — бесцветный газ без запаха, относительная доля в земной атмосфере которого составляет 87 * 10-9 (0,0000087%). Он образуется в ходе многих звездных процессов, включая взрывы сверхновых, что приводит к распространению в космосе его изотопов. Благодаря тому что он имеет относительно стабильное атомное состояние — это благородный газ — и не взаимодействует с другими элементами, он может дать представление об условиях, которые существовали при образовании Солнечной системы: ксенон, пришедший из какой бы то ни было точки космоса, навсегда сохраняет свое первоначальное состояние, поэтому появляется возможность установить его «родину».
Доля ксенона в земной атмосфере уникальна для тел Солнечной системы. Этот факт известен как «ксеноновый парадокс»: этого газа в разы меньше, чем должно быть, если судить по долям других благородных газов — криптона, аргона и неона. Кроме этого, распределение его стабильных изотопов также не похоже на «ксеноновый букет» метеоритов-хондритов или солнечного ветра. Опираясь на этот факт, ученые когда-то выдвинули гипотезу т.н. первичного ксенона (или «ур-ксенона», он же U-Xe), богатого легкими изотопами и бедного на тяжелые, который якобы преобладал в атмосфере нашей планеты на заре времен.
Зонд «Розетта» взял пробы около года назад — тогда комета уже прошла точку перигелия на своей орбите, но на ее поверхности еще продолжала идти сублимация льда. Для этого аппарат приблизился к комете на расстояние 5—8 километров от поверхности ядра.
«Ради этих измерений был выделен достаточно большой отрезок времени, когда практически все внимание команды было посвящено только инструменту ROSINA, — отмечает в пресс-релизе агентства главный исследователь инструмента Катрин Альтвегг (Kathrin Altwegg), — так что было бы весьма обидно, если бы мы не обнаружили ксенона на 67Р/Чурюмова — Герасименко».
Анализ проб продемонстрировал, что изотопный состав ксенона в газовой оболочке кометы действительно отличается как от ксенона метеоритного, так и от современного земного, и от солнечного: если по легким изотопам он в пределах погрешности подобен солнечному, то в том, что касается тяжелых, все не так: доля ксенона-134 в составе меньше на 40%, а доля ксенона-136 — меньше на 60%.
Но и на состав первичного ксенона изотопная композиция с кометы Чурюмова — Герасименко похожа не была. Дальнейшие расчеты, однако, продемонстрировали, что смесь «метеоритного» ксенона с «кометным» в пропорции 78:22 дает состав, соответствующий ур-ксенону. Этот результат в принципе соответствует ожиданиям ученых — примерно к таким же выводам они пришли после того, как «Розетта» отчиталась о химическом составе воды на комете. Та не подошла на роль «занесенной» на Землю — ее изотопный состав слишком отличается от изотопного состава земной воды.
Исследование опубликовано в журнале Science.
В результате другого эксперимента «Розетты» выяснилось, что запах комы хвостатой путешественницы не очень-то приятен человеческому носу: в нем присутствуют отчетливые ноты формальдегида и тухлых яиц. Об этом, а также том, чем еще пахнут небесные тела, у «Чердака» есть отдельный материал.