Перші результати місії Rosetta

Дмитро Вібе, астрохімік, завідувач відділу фізики та еволюції зірок Інституту астрономії РАН

Минуло вже більше чотирьох місяців з того моменту, коли космічний апарат Rosetta (ESA) вийшов на орбіту біля ядра комети Чурюмова-Герасименко. Відразу обмовлюся, що слова «вийшов на орбіту» не слід розуміти занадто буквально: апарат рухається складною траєкторією, яка не завжди гравітаційно прив’язана до комети. Головною «видимою» драмою дослідження комети в минулі місяці стала історія посадкового модуля Philae, який 12 листопада здійснив невдало-вдалу посадку на ядро комети. Їй приділялося настільки багато уваги, що передчасне закінчення роботи Philae було сприйнято багатьма як мало не крах всієї експедиції, хоча незалежно від подальшої долі Philae орбітальний модуль продовжує успішно працювати.

Весь цей час учасникам проекту неодноразово дорікали в тому, що вони не дуже охоче діляться з публікою і колегами результатами досліджень комети Чурюмова-Герасименко. І ось 17 грудня 2014 року в рамках конференції Американського геофізичного союзу пройшла прес-конференція, на якій були представлені перші наукові результати місії Rosetta. Список їх виявився в основному не дуже вражаючим і часто супроводжувався рефреном: «Аналіз результатів триває».

Спочатку про посадковий модуль. Отже, перше приземлення було вироблено з дуже високою точністю: апарат торкнувся поверхні комети всього в 100 м від наміченої точки. На жаль, не спрацювали ні двигун, який повинен був притиснути Philae до поверхні, ні гарпуни, за допомогою яких апарат повинен був закріпитися в місці посадки. Тому апарат відскочив від комети і наступного разу торкнувся її тільки через дві години. Потім він знову відскочив і остаточно закріпився на поверхні ще через кілька хвилин, після третього дотику. На щастя, перший дотик виявився досить неспругим і погасив значну частину швидкості Philae, через що він відлетів від комети зі швидкістю менше швидкості втікання.

Ріс. 1. Фото комети з борту Rosetta (листопад 2014). ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA. Фото з сайту sci.esa.int/rosetta/

Фінальне місце приземлення Philae виявилося досить невдалим. По-перше, апарат під час своїх стрибків придбав значне обертання, параметри якого вдалося з великою точністю відновити за допомогою встановленого на Philae магнітометра ROMAP. Тому він, ймовірно, лежить «на боці» (див. рис. 2). По-друге, він опинився в тіні і поки не отримує достатньо сонячного світла, щоб забезпечити електрикою наукові прилади.

Ріс. 2. ESA/Rosetta/Philae/CNES/FD. Зображення з сайту rosetta.jpl.nasa.gov

З часом ситуація може змінитися: Philae отримуватиме більше сонячного світла хоча б тому, що комета підлетить ближче до Сонця. До того ж не виключено, що через зміну взаємного розташування комети і Сонця навесні 2015 року світило почне вище підніматися над горизонтом у місці посадки. Більше того, затінене положення Philae може виявитися перевагою, оскільки захистить його від перегріву і забезпечить можливість працювати навіть у перигелії. Точний час, коли Philae почне отримувати достатньо енергії, невідомо, але спроби включити апарат можуть початися вже в січні.

Хоча наукові прилади на борту Philae відпрацювали значну частину програми, чітких результатів поки немає. Ясно, що фінальне місце приземлення Philae виявилося істотно цікавіше початкового, з великим розмаїттям текстур, альбедо і візерунків тріщин. Однак поки все обмежується тільки фотографіями. Обіцяно щонайменше дані про внутрішню структуру комети, отримані в результаті її «просвічування» радіовипромінюванням: Rosetta світила на комету, перебуваючи на протилежній від Philae стороні, а він фіксував випромінювання, що пройшло крізь ядро. Дані магнітометра несуть в собі інформацію про залишкову спробованість комети, з яких можна дізнатися, яким було магнітне поле в протосолнечному диску. З урахуванням того, що зараз саме магнітне поле вважається ключовим фактором в динаміці протопланетних дисків, відомості небезінтернативні. Однак поки аналіз результатів ще триває.

Спроба дослідити поверхню комети за допомогою пенетратора MUPUS закінчилася невдачею: під шаром пилу опинилася дуже тверда речовина (лід), яка пенетратору не піддалася. Це, до речі, означає, що неспрацювання гарпунів могло виявитися благом, а не проблемою. Вони могли б не встромитися в твердий лід, а тільки відкинути Philae, в результаті чого у комети зараз було б два орбітальних модуля.

Аналізатори газу, встановлені на Philae, зафіксували в околицях комети органічну речовину, проте це не речовина поверхні: спроба буріння виявилася невдалою, тож аналізували тільки речовину, яка потрапила в прилади з атмосфери комети. Що це за органіка, сказати поки складно, але мова йде про важкі молекули з молекулярною масою понад 100. Аналіз результатів триває.

Спочатку передбачалося, що поєднання посадкового та орбітального модулів дозволить простежити еволюцію молекулярного складу речовини, що викидається кометою. Але якщо результатів Philae доведеться почекати, то перші дані з борту Rossetta частково вже представлені. Прилад ROSINA зафіксував значну кількість молекул в кометі, незважаючи на те що вона в той час була на відстані більше 3 о.о. від Сонця. Спостерігалися не тільки класичні CO, CO₂ і вода, але і більш важкі молекули, типу CS₂ (і взагалі багато сполук сірки), і органічні молекули: метан, метанол, етанол, формальдегід (і його дімер), бензол. Це дещо дивно, по-скільку, здавалося б, на такій великій відстані від Сонця випаровуватися повинні тільки легкі молекули. Також у кометі виявлено атоми металів, зокрема натрію. Оскільки метали нелетучі, за їх викид з поверхні комети відповідає, ймовірно, не випаровування, а вплив сонячного вітру. Втім, аналіз результатів ще триває.

Поверхня ядра комети виявилася хімічно неоднорідною. Зокрема, спостерігаються ділянки з підвищеним вмістом сірки. Ця неоднорідність може бути пов’язана з відмінністю двох «половинок» комети. Висловлюються навіть припущення, що комета складається з фрагментів двох незалежних тел. Однак поки не можна виключити, що неоднорідність проявляється і на менших масштабах. Більш точну карту вдасться скласти пізніше, коли Rosetta поспостерігає ядро з більшої кількості ракурсів.

Здається, єдиний результат «Розетти», який вже опублікований, відноситься до ізотопного складу води в ядрі комети. Але тут потрібна деяка передісторія. Оскільки наша планета в роки молодості була (як передбачається) дуже гарячою, своєї води на її поверхні не могло залишитися; вода повинна була з’явитися пізніше, в результаті падіння на Землю багатих водою тіл. Спочатку найбільш підходящим джерелом земної води вважалися комети, оскільки їх ядра складаються в основному з льоду. Однак вимірювання ізотопного складу ядра комети Галлея, виконані під час її останнього візиту, показали, що вода комети Галлея за ізотопним складом відрізняється від земної води. Точніше, в ній міститься в два рази більше напівважкої води (HDO), ніж в земних океанах. Пізніше подібні ж результати були отримані ще для декількох довгоперіодичних комет. Відмінності в ізотопному складі означають, що комети з великими періодами значущим джерелом земної води бути не могли.

Потім за допомогою космічного телескопа «Гершель» вміст напівважкої води було визначено в короткоперіодичній кометі Хартлі-2, і воно виявилося рівним земному. Хоча один вимір не можна назвати досить багатою статистикою, проте він став вказівкою на те, що внесок короткоперіодичних комет в обводнення Землі був більш вагомим. І ось тепер зміст HDO вимірено у комети Чурюмова-Герасименко. І воно втричі перевищує вміст напівважкої води в земних океанах, незважаючи на приналежність комети Чурюмова-Герасименко до того ж сімейству Юпітера, до якого належить і комета Хартлі-2. В цілому, це вказує на складну історію переміщення речовини по молодій Сонячній системі, і тому цікаво подивитися на вміст ізотопів інших елементів, зокрема вуглецю та аргону. Але про них поки говорити рано, так як аналіз результатів триває.

«Stay tuned!» — сказали учасники прес-конференції. Будемо чекати, чого ж нам ще залишається. Але чекати є чого: 2015 рік буде роком значущих відкриттів у Сонячній системі. Крім «Розетти» і здатного ожити Philae в арсеналі є ще Dawn, що підлітає до Церері, New Horizons, підлітає до Плутона, Curiosity, що колесить по Марсу, останні порції даних з Меркурія, навколо якого літає MESSENGER… Тож з Новим міжпланетним роком!