Undersøgelse antyder mulig ændring i vandfingeraftryk på komet

En tur forbi solen kan selektivt have ændret produktionen af ​​én form for vand i en komet - en effekt, som ikke er set af astronomer før, en ny NASA-undersøgelse tyder på.

Astronomer fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, observerede Oort-skykometen C/2014 Q2, også kaldet Lovejoy, da den passerede nær Jorden i begyndelsen af ​​2015. Gennem NASA's partnerskab i W. M. Keck Observatory på Mauna Kea, Hawaii, holdet observerede kometen ved infrarøde bølgelængder et par dage efter Lovejoy passerede sit perihelium - eller det nærmeste punkt på solen.

Holdet fokuserede på Lovejoys vand, samtidig måling af frigivelsen af ​​H2O sammen med produktionen af ​​en tungere form for vand, HDO. Vandmolekyler består af to brintatomer og et oxygenatom. Et brintatom har én proton, men når det også inkluderer en neutron, at tungere brintisotop kaldes deuterium, eller "D" i HDO. Ud fra disse målinger, forskerne beregnede D-til-H-forholdet - et kemisk fingeraftryk, der giver fingerpeg om præcis, hvor kometer (eller asteroider) blev dannet i den sky af materiale, der omgav den unge sol i solsystemets tidlige dage. Forskere bruger også D-til-H-værdien til at forsøge at forstå, hvor meget af Jordens vand kan være kommet fra kometer kontra asteroider.

Forskerne sammenlignede deres resultater fra Keck-observationerne med et andet holds observationer, før kometen nåede perihelium, bruger både rum- og jordbaserede teleskoper, og fandt en uventet forskel:Efter perihelion, outputtet af HDO var to til tre gange højere, mens outputtet af H2O forblev i det væsentlige konstant. Dette betød, at D-til-H-forholdet var to til tre gange højere end de tidligere rapporterede værdier.

"Forandringen vi så med denne komet er overraskende, og fremhæver behovet for gentagne målinger af D-til-H i kometer i forskellige positioner i deres baner for at forstå alle implikationerne, " sagde Lucas Paganini, en forsker ved Goddard Center for Astrobiologi og hovedforfatter af undersøgelsen, tilgængelig online i Astrophysical Journal Letters.

Ændringer i vandproduktionen forventes, når kometer nærmer sig solen, men tidligere forståelse antydede, at frigivelsen af ​​disse forskellige former for vand normalt stiger eller falder mere eller mindre sammen, opretholde en ensartet D-til-H-værdi. De nye resultater tyder på, at dette muligvis ikke er tilfældet.

"Hvis D-til-H-værdien ændres med tiden, det ville være misvisende at antage, at kometer kun bidrog med en lille brøkdel af Jordens vand sammenlignet med asteroider, " sagde Paganini, "især, hvis disse er baseret på en enkelt måling af D-til-H-værdien i kometvand."

Produktionen af ​​HDO i kometer har historisk set været svær at måle, fordi HDO er en meget mindre rigelig form for vand. Lovejoy, for eksempel, udgivet i størrelsesordenen 1, 500 gange mere H2O end HDO. Lovejoys lysstyrke gjorde det muligt at måle HDO, når kometen passerede nær Jorden, og de forbedrede detektorer, der bliver installeret i nogle jordbaserede teleskoper, vil tillade lignende målinger i svagere kometer i fremtiden.

Den tilsyneladende ændring i Lovejoys D-til-H kan være forårsaget af de højere niveauer af energiske processer - såsom stråling nær solen - der kunne have ændret vandets karakteristika i kometens overfladelag. I dette tilfælde, en anden D-til-H-værdi kan indikere, at kometen er "ældet" til et andet stadie af sin livscyklus. Alternativt tidligere resultater kunne have ignoreret mulige kemiske ændringer, der forekommer i kometens spinkle atmosfære.

"Kometer kan være ret aktive og nogle gange ret dynamiske, især når de er i det indre solsystem, tættere på solen, " sagde Michael Mumma, direktør for Goddard Center for Astrobiology og medforfatter til undersøgelsen. "Den infrarøde teknik giver et øjebliksbillede af kometens output ved at måle produktionen af ​​H2O og HDO samtidigt. Dette er især vigtigt, fordi det eliminerer mange kilder til systematisk usikkerhed."