Tại sao có quá ít nitơ trong Sao chổi 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)? Đó là một câu hỏi mà các nhà khoa học đã tự hỏi mình khi họ xem dữ liệu từ tàu vũ trụ ESA L Ros Rosetta. Trên thực tế, nó có một câu hỏi mà họ tự hỏi mỗi khi họ đo khí trong một lần hôn mê sao chổi. Khi Rosetta đến thăm sao chổi vào năm 2014, nó đã đo các loại khí và thấy rằng có rất ít nitơ.
Trong hai bài báo mới được công bố trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên, các nhà nghiên cứu cho rằng nitơ không thực sự bị thiếu, nó chỉ ẩn trong các khối xây dựng của sự sống.
Rosetta được ra mắt vào năm 2004 và mất 10 năm để đạt được mục tiêu, Comet 67P. Nó đã dành khoảng hai năm để nghiên cứu nó trước khi kết thúc nhiệm vụ bằng cách đâm vào sao chổi. Rosetta cũng phái tàu đổ bộ Philae lên mặt nước, và mặc dù hạ cánh khó khăn làm tê liệt nhiệm vụ của nó, tàu đổ bộ vẫn có thể chụp ảnh từ bề mặt sao chổi.
Đó là ba năm trước, và các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu dữ liệu.
Mặc dù các hoạt động của Rosetta đã kết thúc cách đây ba năm, nhưng nó vẫn mang đến cho chúng ta một lượng khoa học mới đáng kinh ngạc và vẫn là một nhiệm vụ thực sự đột phá.
Matt Taylor, Nhà khoa học Dự án ESA Ros Rosetta.
Sao chổi phần lớn là những quả bóng băng, và khi Comet 67P tiếp cận Mặt trời, vật chất thăng hoa nhiệt từ sao chổi vào trạng thái hôn mê của nó, một đốm khí mù mịt, bao quanh sao chổi. Khi Rosetta phân tích tình trạng hôn mê, nó chứa lượng hóa chất dự kiến như oxy và carbon, nhưng đã cạn kiệt nitơ.
Lý do đằng sau sự suy giảm nitơ này vẫn còn là một câu hỏi mở lớn trong khoa học tiền tệ, ông cho biết, Kathrin Altwegg thuộc Đại học Bern, Thụy Sĩ, nhà nghiên cứu chính của máy quang phổ Rosetta quỹ đạo cho phân tích ion và trung tính (ROSINA) và là tác giả chính của nghiên cứu mới.
Khi đối mặt với nitơ bị thiếu này trong quá khứ, các nhà khoa học nghĩ rằng N2 (nitơ phân tử) quá dễ bay hơi khi ngưng tụ thành băng sao chổi khi sao chổi hình thành. Một lời giải thích khả thi khác là nó có thể đã bị mất trong vòng đời khoảng 4,6 tỷ năm của Hệ Mặt trời. Nhưng những nghiên cứu mới này đưa ra bằng chứng giảm giá những lời giải thích đó.
Sử dụng các quan sát của ROSINA về Sao chổi 67P, chúng tôi đã phát hiện ra rằng nitơ nitơ bị thiếu này trên thực tế có thể được gắn trong muối amoni rất khó phát hiện trong không gian, theo ông Alt Altg cho biết trong một thông cáo báo chí.
Việc tìm kiếm muối amoni trên sao chổi cực kỳ thú vị từ góc độ sinh vật học.
Kathrin Altwegg, Điều tra viên chính, Máy quang phổ quỹ đạo Rosetta cho phân tích ion và trung tính (ROSINA)
Một trong những bài báo mới có tiêu đề là Bằng chứng về muối amoni trong sao chổi 67P như lời giải thích cho sự suy giảm nitơ trong hôn mê sao chổi. Nitơ dễ bay hơi trong tình trạng hôn mê sao chổi thường được mang trong NH3 (Amoniac) và HCN (Hydrogen Cyanide.) Amoniac có thể kết hợp dễ dàng với các axit khác như HCN, HNCO (Isocyanic Acid) và HCOOH (Acid Formic) để tạo thành muối amoni. Các muối amoni được tìm thấy ở nhiệt độ thấp trong băng sao chổi và trong môi trường liên sao.
Muối amoni có thể đóng một vai trò quan trọng trong các khối xây dựng của sự sống. Họ đã nghĩ là tiền thân của sự sống và là hợp chất khởi đầu cho các phân tử phức tạp hơn như urê và axit amin glycine. Nhưng họ khó phát hiện trong không gian. Chúng dễ bay hơi và không ổn định dưới dạng khí và tín hiệu hồng ngoại của chúng có thể bị ẩn và khó phát hiện.
Ý tưởng cho rằng sao chổi chứa các khối xây dựng của sự sống và đóng vai trò nào đó trong việc truyền bá chúng khắp Hệ Mặt trời là một thứ cũ. Trong những năm đầu tiên, Trái đất bị bắn phá bởi những sao chổi mang nước và có lẽ là tòa nhà ngăn chặn Trái đất. Năm 2016, ý tưởng đó đã được tái khẳng định khi Rosetta phát hiện ra cả glycine và phốt pho trong tình trạng hôn mê 67P.
Ý tưởng này được gọi là p panspermia phân tử và nó nói rằng các khối xây dựng của sự sống đã được rèn trong không gian và được đưa vào tinh vân mặt trời. Khi các hành tinh ngưng tụ khỏi tinh vân đó, các khối xây dựng này đã đi theo để đi xe. Chúng cũng được phân phối khắp Hệ mặt trời liên tục bởi sao chổi và các vật thể khác.
Việc tìm kiếm muối amoni trên sao chổi cực kỳ thú vị từ góc độ sinh vật học, ông nói thêm về Altwegg. Khám phá này phát hiện ra rằng chúng ta có thể học được bao nhiêu từ những thiên thể hấp dẫn này.
Có một số khoảnh khắc kịch tính đằng sau khám phá này đối với Altwegg và các nhà khoa học khác. Họ đã sử dụng dữ liệu từ phương pháp tiếp cận gần nhất với sao chổi Rosetta, khi nó chỉ cách 1,9 km (1,18 mi) phía trên nó, bên trong chính trạng thái hôn mê bụi bặm, bụi bặm. Đặt tàu vũ trụ vào vị trí đó là một thao tác mạo hiểm, và họ không thể liên lạc với Rosetta vào thời điểm đó.
Vì môi trường bụi bặm ở sao chổi và vòng quay của Trái đất, chúng tôi không thể liên lạc với Rosetta qua ăng-ten của chúng tôi vào thời điểm đó và phải đợi đến sáng hôm sau để thiết lập lại liên kết liên lạc của chúng tôi, ông Altwegg nói thông cáo báo chí.
Không ai trong chúng ta ngủ ngon đêm đó! Nhưng cả Rosetta và ROSINA cuối cùng đã hành xử hoàn hảo, hoàn hảo đo được quang phổ khối lượng phong phú và đa dạng nhất từ trước đến nay và tiết lộ nhiều hợp chất mà chúng tôi chưa từng phát hiện trên 67P trước đây.
Nghiên cứu mới thứ hai có tiêu đề Phát hiện hồng ngoại của các chất hữu cơ aliphatic trên hạt nhân sao chổi. Tác giả chính là Andrea Raponi của INAF, Viện Vật lý thiên văn Quốc gia ở Ý. Nó tập trung vào dữ liệu được thu thập với thiết bị đo quang phổ ảnh hồng ngoại và nhìn thấy bằng hồng ngoại (VIRTIS).
Trong bài báo đó, các nhà nghiên cứu trình bày về việc phát hiện ra các hợp chất hữu cơ aliphatic trên 67P. Họ là những chuỗi hydro và carbon, và họ cũng đang xây dựng các khối sự sống. Đây là lần đầu tiên các hợp chất hữu cơ này được tìm thấy trên bề mặt hạt nhân sao chổi.
Ở đâu - và khi nào - những hợp chất giả kim này đến từ vô cùng quan trọng, vì chúng được cho là những khối xây dựng thiết yếu của cuộc sống như chúng ta biết, ông Raponi giải thích.
Raponi Nguồn gốc của vật chất như thế này được tìm thấy trong sao chổi rất quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về không chỉ Hệ mặt trời, mà cả các hệ hành tinh trên khắp vũ trụ, Raponi nói.
Phân tử Panspermia Khẳng định?
Những khối xây dựng giả kim này được người sói hình thành trên chính sao chổi. Các nhà khoa học nghĩ rằng chúng hình thành trong môi trường liên sao, hoặc trong Mặt trời trẻ vẫn đang hình thành.
Những khám phá truyền cảm hứng như thế này giúp chúng ta hiểu nhiều hơn về không chỉ bản thân sao chổi, mà cả lịch sử, đặc điểm và sự tiến hóa của toàn bộ khu vực vũ trụ của chúng ta.
Matt Taylor, Nhà khoa học Dự án ESA Ros Rosetta
Các tác giả của bài báo thứ hai cũng tìm thấy sự tương đồng về cấu tạo mạnh mẽ giữa 67P và các vật thể khác của Hệ mặt trời bên ngoài giàu carbon khác.
Chúng tôi thấy rằng hạt nhân của Sao chổi 67P có thành phần tương tự như môi trường giữa các vì sao, cho thấy sao chổi chứa vật liệu tổng hợp chưa được lọc, ông cho biết, đồng tác giả nghiên cứu Fabrizio Capaccioni, cũng của INAF và là nhà điều tra chính của VIRTIS.
Thành phần này cũng được chia sẻ bởi các tiểu hành tinh và một số thiên thạch mà chúng ta đã tìm thấy trên Trái đất, cho thấy rằng các thiên thể đá cổ xưa này đã khóa các hợp chất khác nhau từ đám mây nguyên thủy đã hình thành Hệ Mặt trời.
Điều này có thể có nghĩa là ít nhất một phần của các hợp chất hữu cơ trong Hệ Mặt trời ban đầu đến trực tiếp từ môi trường liên sao rộng hơn - và do đó, các hệ hành tinh khác cũng có thể có quyền truy cập vào các hợp chất này, thêm Raponi.
Mặc dù nhiệm vụ Rosetta đã kết thúc hơn ba năm trước khi tàu vũ trụ được gửi đâm vào sao chổi, các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu dữ liệu và hiểu ý nghĩa của nó. Điều này phản ánh các nhiệm vụ khác như nhiệm vụ Cassini tới Sao Thổ. Tàu vũ trụ đó đã được gửi đến sự sụp đổ của nó hơn hai năm trước và các nhà khoa học vẫn đang xuất bản các bài báo mới dựa trên dữ liệu của nó.
Mặc dù các hoạt động của Rosetta đã kết thúc cách đây ba năm, nhưng nó vẫn mang đến cho chúng ta một lượng khoa học mới đáng kinh ngạc và vẫn là một nhiệm vụ thực sự đột phá, theo Matt Taylor, Nhà khoa học Dự án ESA Ros Rosetta.
Những nghiên cứu này đã giải quyết một vài câu hỏi mở trong khoa học tiền tệ: tại sao sao chổi bị cạn kiệt nitơ và sao chổi lấy nguyên liệu từ đâu. Taylor cho biết những khám phá đầy cảm hứng như thế này giúp chúng ta hiểu nhiều hơn về không chỉ bản thân sao chổi, mà cả lịch sử, đặc điểm và sự tiến hóa của toàn bộ khu vực vũ trụ của chúng ta, Taylor nói.
Tại một thời điểm, NASA đang cố tình gửi tàu vũ trụ của riêng họ tới 67P. Nó được gọi là CAESAR (Trả về mẫu khám phá sinh học sao chổi) và như tên gọi của nó rõ ràng, nó sẽ mang một mẫu trở lại để nghiên cứu. Điều đó sẽ rất tuyệt vời. Nhưng nhiệm vụ đó là một trong hai người vào chung kết trong một quy trình lựa chọn nhiệm vụ. Nhiệm vụ còn lại là nhiệm vụ Dragonfly, sẽ gửi một chiếc máy bay cánh quạt tới Titan mặt trăng Saturn. Vào tháng 6 năm 2019, nhiệm vụ Dragonfly đã được chọn qua CAESAR.
NASA hiện không có nhiệm vụ theo kế hoạch cho sao chổi. Nhưng ESA đang lên kế hoạch cho nhiệm vụ đánh chặn sao chổi của mình. Nó sẽ là nhiệm vụ đầu tiên đến thăm một sao chổi nguyên sơ đã từng đến thăm Hệ mặt trời bên trong trước đó. Mục tiêu chính xác của nó vẫn chưa được chọn.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: XÂY DỰNG BLOCK CỦA CUỘC SỐNG ĐƯỢC SPOTTED TRÊN ROSETTA BẮT ĐẦU COMET GỢI Ý TẠI THÀNH PHẦN CỦA SINH NHẬT CỦA NÓ
- Tài liệu nghiên cứu: Bằng chứng về muối amoni trong sao chổi 67P như lời giải thích cho sự suy giảm nitơ trong hôn mê sao chổi
- Tài liệu nghiên cứu: Phát hiện hồng ngoại các chất hữu cơ aliphatic trên hạt nhân sao chổi
