ทำไมจึงมีไนโตรเจนน้อยมากใน Comet 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P) นั่นเป็นคำถามที่นักวิทยาศาสตร์ถามตัวเองเมื่อพวกเขาดูข้อมูลจากยานอวกาศ Rosetta ของ ESA ในความเป็นจริงมันเป็นคำถามที่พวกเขาถามตัวเองทุกครั้งที่พวกเขาวัดก๊าซในอาการโคม่าของดาวหาง เมื่อ Rosetta ไปเยี่ยมดาวหางในปี 2557 มันตรวจวัดก๊าซและพบว่ามีไนโตรเจนน้อยมาก
ในเอกสารใหม่สองฉบับที่ตีพิมพ์ใน Nature Astronomy นักวิจัยแนะนำว่าไนโตรเจนไม่ได้หายไปเลยมันซ่อนอยู่ในหน่วยการสร้างชีวิต
Rosetta เปิดตัวในปี 2547 และใช้เวลา 10 ปีในการบรรลุเป้าหมาย Comet 67P มันใช้เวลาเรียนประมาณสองปีก่อนจะจบภารกิจด้วยการชนเข้ากับดาวหาง Rosetta ยังส่งคนงานแลนเดอร์ฟีไปที่ผิวน้ำและถึงแม้จะมีการลงจอดที่ยากลำบากซึ่งทำลายภารกิจของมันคนงานก็ยังสามารถถ่ายรูปจากพื้นผิวของดาวหางได้
นั่นคือสามปีที่ผ่านมาและนักวิทยาศาสตร์ยังคงทำงานผ่านข้อมูล
“ แม้ว่าการปฏิบัติการของ Rosetta จะจบลงเมื่อสามปีที่แล้ว แต่ก็ยังคงมอบวิทยาศาสตร์ใหม่จำนวนมหาศาลให้กับเราและยังคงเป็นภารกิจที่สำคัญอย่างแท้จริง”
Matt Taylor นักวิทยาศาสตร์โครงการ Rosetta ของ ESA
ดาวหางเป็นลูกน้ำแข็งส่วนใหญ่และเมื่อดาวหาง 67P เข้าหาดวงอาทิตย์ความร้อนจะระเหยออกจากดาวหางไปสู่อาการโคม่าซึ่งเป็นก๊าซหยดหนึ่งที่ปกคลุมด้วยเมฆหมอกที่ล้อมรอบดาวหาง เมื่อ Rosetta ทำการวิเคราะห์อาการโคม่ามันมีปริมาณสารเคมีที่คาดหวังเช่นออกซิเจนและคาร์บอน แต่จะหมดไนโตรเจน
“ เหตุผลเบื้องหลังการพร่องไนโตรเจนนี้ยังคงเป็นคำถามเปิดที่สำคัญในวิทยาศาสตร์ดาวหาง” Kathrin Altwegg จากมหาวิทยาลัยเบิร์นสวิตเซอร์แลนด์ผู้วิจัยหลักของเครื่องมือ Rosetta Orbiter Spectrometer สำหรับการวิเคราะห์ไอออนและเป็นกลาง (ROSINA) และผู้เขียนนำของ การศึกษาใหม่
เมื่อเผชิญหน้ากับไนโตรเจนที่หายไปในอดีตนักวิทยาศาสตร์คิดว่า N2 (โมเลกุลไนโตรเจน) มีความผันผวนเกินกว่าที่จะรวมตัวเป็นน้ำแข็งในดาวหางเมื่อดาวหางก่อตัวขึ้น อีกคำอธิบายที่เป็นไปได้คือมันอาจจะสูญเสียไปในช่วง 4.6 พันล้านปีของระบบสุริยะ แต่การศึกษาใหม่เหล่านี้แสดงหลักฐานที่ลดราคาคำอธิบายเหล่านั้น
“ จากการสำรวจของ ROSINA ที่ Comet 67P เราค้นพบว่าไนโตรเจนที่หายไปนั้นอาจผูกติดอยู่กับเกลือแอมโมเนียมซึ่งตรวจจับได้ยากในอวกาศ” Altwegg กล่าวในการแถลงข่าว
“ การหาเกลือแอมโมเนียมบนดาวหางน่าตื่นเต้นอย่างมากจากมุมมองทางด้านโหราศาสตร์”
Kathrin Altwegg ผู้วิจัยหลักเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ Orbiter Rosetta สำหรับการวิเคราะห์ไอออนและเป็นกลาง (ROSINA)
หนึ่งในเอกสารใหม่มีชื่อว่า "หลักฐานของแอมโมเนียมเกลือในดาวหาง 67P เป็นคำอธิบายสำหรับการพร่องไนโตรเจนใน comae cometic" ไนโตรเจนที่ระเหยได้ในโคม่าของดาวหางมักจะมีอยู่ใน NH3 (แอมโมเนีย) และ HCN (ไฮโดรเจนไซยาไนด์) แอมโมเนียสามารถรวมกับกรดอื่น ๆ ได้ง่ายเช่น HCN, HNCO (Isocyanic Acid) และ HCOOH (Formic Acid) เพื่อสร้างเกลือแอมโมเนียม แอมโมเนียมเกลือพบได้ในอุณหภูมิต่ำในน้ำแข็งดาวหางและในตัวกลางระหว่างดวงดาว
เกลือแอมโมเนียมสามารถมีบทบาทสำคัญในหน่วยการสร้างของชีวิต พวกเขาคิดว่าเป็นสารตั้งต้นของชีวิตและเป็นสารประกอบเริ่มต้นสำหรับโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นยูเรียและกรดอะมิโนไกลซีน แต่มันยากที่จะตรวจจับในอวกาศ พวกมันระเหยและไม่เสถียรเหมือนแก๊สและสัญญาณอินฟราเรดของพวกมันสามารถซ่อนและตรวจจับได้ยาก
ความคิดที่ว่าดาวหางมีองค์ประกอบสำคัญของชีวิตและมีบทบาทบางอย่างในการแพร่กระจายไปทั่วระบบสุริยะนั้นเป็นสิ่งเก่า ในช่วงต้นปีที่ผ่านมาโลกถูกถล่มด้วยดาวหางที่นำน้ำมาและอาจเป็นสิ่งก่อสร้างต่อโลก ในปี 2559 ความคิดดังกล่าวได้รับการยืนยันอีกครั้งเมื่อ Rosetta ค้นพบทั้งไกลซีนและฟอสฟอรัสในอาการโคม่าของ 67P
ความคิดนี้เป็นที่รู้จักกันในนาม ‘โมเลกุล panspermia‘ และมันบอกว่ากลุ่มอาคารแห่งชีวิตถูกปลอมแปลงขึ้นในอวกาศและถูกรวมเข้าไว้ในเนบิวลาดวงอาทิตย์ เมื่อดาวเคราะห์รวมตัวออกจากเนบิวลานั้นหน่วยการสร้างเหล่านี้ก็พร้อมสำหรับการขี่ พวกมันถูกกระจายไปทั่วระบบสุริยะอย่างต่อเนื่องโดยดาวหางและวัตถุอื่น ๆ
“ การค้นพบเกลือแอมโมเนียมบนดาวหางนั้นน่าตื่นเต้นอย่างมากจากมุมมองทางด้านโหราศาสตร์” Altwegg กล่าวเสริม “ การค้นพบนี้เน้นว่าเราสามารถเรียนรู้จากวัตถุท้องฟ้าที่น่าสนใจเหล่านี้มากเพียงใด”
มีช่วงเวลาที่น่าทึ่งบางอย่างที่อยู่เบื้องหลังการค้นพบนี้สำหรับ Altwegg และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ พวกเขาใช้ข้อมูลจากวิธีการที่ใกล้ที่สุดของดาวหาง Rosetta เมื่อมันอยู่ห่างจากมันเพียง 1.9 กม. (1.18 ไมล์) เหนือภายในตัวเต็มไปด้วยฝุ่น การวางยานอวกาศในตำแหน่งนั้นเป็นการเสี่ยงภัยและพวกเขาไม่สามารถสื่อสารกับโรเซตต้าได้ในเวลานั้น
“ เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยฝุ่นที่ดาวหางและการหมุนของโลกเราจึงไม่สามารถสื่อสารกับ Rosetta ผ่านเสาอากาศของเราได้ในเวลานั้นและต้องรอจนกระทั่งเช้าวันรุ่งขึ้นเพื่อสร้างการเชื่อมโยงการสื่อสารของเราขึ้นใหม่” Altwegg กล่าว ข่าวประชาสัมพันธ์
“ พวกเราไม่มีใครหลับได้ในคืนนั้น! แต่ทั้ง Rosetta และ ROSINA ก็ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยไม่มีข้อผิดพลาดในการวัดสเปกตรัมมวลสารที่มีอยู่มากมายและหลากหลายที่สุดและเผยให้เห็นสารประกอบหลายชนิดที่เราไม่เคยพบเห็นใน 67P มาก่อน”
การศึกษาใหม่ครั้งที่สองมีชื่อว่า“ การตรวจจับอินฟราเรดของสารอะลิฟาติกในนิวเคลียสของดาวหาง” ผู้เขียนหลักคือ Andrea Raponi แห่ง INAF สถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติในอิตาลี ซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่ข้อมูลที่รวบรวมด้วยเครื่องมือ Spectrometer (VIRTIS) ที่มองเห็นได้และอินฟราเรดของ Rosetta
ในกระดาษนั้นนักวิจัยนำเสนอการค้นพบของสารประกอบอินทรีย์อะลิฟาติกใน 67P พวกมันเป็นโซ่ของไฮโดรเจนและคาร์บอนและพวกมันก็เป็นหน่วยสร้างชีวิต นี่เป็นครั้งแรกที่พบสารประกอบอินทรีย์เหล่านี้บนพื้นผิวของนิวเคลียสของดาวหาง
“ ที่ไหนและเมื่อไหร่ - สารประกอบอะลิฟาติกเหล่านี้มาจากสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากพวกเขาคิดว่าเป็นหน่วยการสร้างที่สำคัญของชีวิตที่เรารู้จัก
“ ที่มาของวัสดุเช่นนี้ที่พบในดาวหางมีความสำคัญต่อความเข้าใจของเราไม่เพียง แต่ระบบสุริยะของเราเท่านั้น แต่ยังมีระบบดาวเคราะห์ทั่วทั้งจักรวาลด้วย” Raponi กล่าว
ยืนยันว่าโมเลกุล Panspermia
การสร้างบล็อกแบบอะลิฟาติกเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นบนดาวหาง นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกมันก่อตัวขึ้นในตัวกลางระหว่างดวงดาวหรือในดวงอาทิตย์ที่กำลังก่อตัว
“ การค้นพบที่สร้างแรงบันดาลใจเช่นสิ่งเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจได้มากขึ้นไม่เพียง แต่เกี่ยวกับดาวหางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประวัติลักษณะและวิวัฒนาการของย่านจักรวาลทั้งหมดของเรา”
Matt Taylor นักวิทยาศาสตร์โครงการ Rosetta ของ ESA
ผู้เขียนบทความชิ้นที่สองก็พบว่ามีความคล้ายคลึงกันอย่างมากระหว่าง 67P และองค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบสุริยะชั้นนอกของคาร์บอน
“ เราพบว่านิวเคลียสของ Comet 67P มีองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกับสื่อระหว่างดวงดาวซึ่งบ่งชี้ว่าดาวหางนั้นมีสาร presolar ที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง” Fabrizio Capaccionion ผู้ร่วมเขียนการศึกษาของ INAF และนักวิจัยหลักของ VIRTIS กล่าว
“ องค์ประกอบนี้ยังมีการแชร์โดยดาวเคราะห์น้อยและอุกกาบาตบางตัวที่เราได้พบบนโลกบอกว่าวัตถุที่เป็นหินโบราณเหล่านี้กักเก็บสารประกอบต่าง ๆ จากก้อนเมฆดั้งเดิมที่ก่อตัวเป็นระบบสุริยะ”
“ นี่อาจหมายความว่าอย่างน้อยเศษเสี้ยวของสารประกอบอินทรีย์ในระบบสุริยะยุคแรกนั้นมาจากสื่อระหว่างดวงดาวที่กว้างขึ้นและทำให้ระบบดาวเคราะห์อื่น ๆ สามารถเข้าถึงสารประกอบเหล่านี้ได้เช่นกัน
แม้ว่าภารกิจ Rosetta จะสิ้นสุดลงเมื่อสามปีก่อนเมื่อยานอวกาศถูกส่งเข้าชนดาวหาง แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงทำการรวบรวมข้อมูลและทำความเข้าใจกับมัน นี่สะท้อนภารกิจอื่น ๆ เช่นภารกิจ Cassini ไปยังดาวเสาร์ ยานอวกาศนั้นถูกส่งไปถึงจุดจบของมันเมื่อสองปีก่อนและนักวิทยาศาสตร์ยังคงตีพิมพ์บทความใหม่โดยอ้างอิงจากข้อมูลของมัน
“ แม้ว่าการปฏิบัติการของ Rosetta จะจบลงเมื่อสามปีที่แล้ว แต่ก็ยังคงมอบวิทยาศาสตร์ใหม่จำนวนมหาศาลให้กับเราและยังคงเป็นภารกิจที่แท้จริง” Matt Taylor นักวิทยาศาสตร์โครงการ Rosetta ของ ESA กล่าวเสริม
“ การศึกษาเหล่านี้จัดการกับคำถามเปิดกว้างสองสามข้อในสาขาวิทยาศาสตร์ดาวหาง: ทำไมดาวหางจึงหมดในไนโตรเจนและดาวหางได้รับวัตถุมาจากไหน การค้นพบที่สร้างแรงบันดาลใจเช่นสิ่งเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจมากขึ้นไม่เพียง แต่เกี่ยวกับดาวหางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประวัติลักษณะและวิวัฒนาการของย่านจักรวาลทั้งหมดของเราด้วย” เทย์เลอร์กล่าว
จนถึงจุดหนึ่งองค์การนาซ่ากำลังพิจารณาส่งยานอวกาศของตัวเองไปยัง 67P มันถูกเรียกว่า CAESAR (การคืนตัวอย่างของกลุ่มดาวหางในการสำรวจทางชีววิทยา) และเมื่อชื่อของมันชัดเจนมันก็จะนำตัวอย่างกลับมาเพื่อการศึกษา นั่นน่าทึ่งมาก แต่ภารกิจนั้นเป็นหนึ่งในสองผู้เข้ารอบสุดท้ายในกระบวนการคัดเลือกภารกิจ อีกอย่างคือภารกิจของแมลงปอซึ่งจะส่งยานโรเตอร์ไปยังดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ ในเดือนมิถุนายน 2019 ภารกิจ Dragonfly ได้รับเลือกจาก CAESAR
ขณะนี้นาซ่ายังไม่มีภารกิจในการวางแผนดาวหาง แต่ ESA กำลังวางแผนภารกิจของ Comet Interceptor มันจะเป็นภารกิจแรกในการเยี่ยมชมดาวหางที่ยังไม่เคยเข้าชมระบบสุริยะชั้นในมาก่อน ยังไม่ได้เลือกเป้าหมายที่แน่นอน
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: การสร้างบล็อกแห่งชีวิตที่เกิดขึ้นบนดาวหาง ROSETTA คำแนะนำในการจัดองค์ประกอบของ BIRTHPLACE
- รายงานการวิจัย: หลักฐานของเกลือแอมโมเนียมในดาวหาง 67P เป็นคำอธิบายสำหรับการพร่องไนโตรเจนในดาวหาง
- รายงานการวิจัย: การตรวจจับอินฟราเรดของสารอะลิฟาติกบนนิวเคลียสของดาวหาง
