Comet Interceptor:ξεκλείδωμα των μυστικών του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος

Έχουμε κάνει πολύ δρόμο από τότε που πιστεύαμε ότι οι κομήτες ήταν φαντάσματα στον ουρανό που προμήνυαν καταστροφές και ασθένειες. Τώρα καταλαβαίνουμε ότι αυτά τα μυστηριώδη ουράνια αντικείμενα είναι χρονοκάψουλες μιας παλαιότερης εποχής στην ιστορία του Ηλιακού Συστήματος.

Μπορούν να μας πουν για τις μέρες που σχηματίζονταν οι πλανήτες. Οι κομήτες μπορούν επίσης να αποκαλύψουν μερικά από τα χημικά συστατικά που θα υπήρχαν στην πρώιμη Γη και έτσι θα μπορούσαν να συνέβαλαν στην προέλευση της ζωής.

Επομένως, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι διάφορες διαστημικές υπηρεσίες σε όλο τον κόσμο επιθυμούν να εξερευνήσουν κομήτες με διαστημόπλοια. Αυτή τη στιγμή βρίσκεται υπό ανάπτυξη το Comet Interceptor, το οποίο πρόκειται να εκτοξευτεί το 2028 και θα μας επιτρέψει να επιθεωρήσουμε αυτά τα παγωμένα σώματα με περισσότερες λεπτομέρειες. Αλλά δεν είναι σε καμία περίπτωση η πρώτη αποστολή που επισκέπτεται έναν κομήτη.

Το 1986, η Ευρώπη, η ΕΣΣΔ και η Ιαπωνία ξεκίνησαν αποστολές για να περάσουν δίπλα από τον κομήτη του Halley. Από αυτά, το διαστημόπλοιο που πλησίασε περισσότερο ήταν η αποστολή Giotto, από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA). Μας έδωσε την πρώτη εικόνα του παγωμένου πυρήνα ενός κομήτη και έδειξε ότι αέριο εκτοξεύτηκε στο διάστημα από πίδακες στην επιφάνεια.

Διαβάστε περισσότερα για τους κομήτες:

• Πέντε πράγματα που (μάλλον) δεν γνωρίζατε για τους κομήτες και τους αστεροειδείς
• Ποιος ανακάλυψε πραγματικά τον κομήτη του Χάλεϋ;

Η πιο πρόσφατη αποστολή του κομήτη της ESA, Rosetta, συναντήθηκε με τον κομήτη 67P/Churyumov-Gerasimenko και τον ακολούθησε για δύο χρόνια μεταξύ 2014 και 2016. Αποκάλυψε πρωτοφανείς πληροφορίες για το πώς συμπεριφέρεται ένας κομήτης καθώς πλησιάζει στον Ήλιο και στη συνέχεια κατευθύνεται στον και πάλι βαθύ διάστημα.

Ένα πράγμα έγινε πολύ ξεκάθαρο. «Υπάρχουν πολλές εξελικτικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στα επιφανειακά στρώματα ενός κομήτη. Η επιφάνεια άλλαξε στην πραγματικότητα καθώς παρακολουθούσαμε με τη Rosetta», λέει ο Δρ Κόλιν Σνόντγκρας, αστρονόμος από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου που ήταν μέλος της ομάδας Rosetta.

Παρακολούθησαν καθώς περιοχές είχαν διαβρωθεί, ενώ άλλες θάφτηκαν σε υλικό που έπεφτε πίσω στην επιφάνεια. «Πάντα γνωρίζαμε ότι οι κομήτες διαβρώνονταν, αλλά ο βαθμός στον οποίο άλλαζαν κάθε φορά που περνούσαν τον Ήλιο ήταν κάτι που μάθαμε πραγματικά από τη Ροζέτα», λέει ο Snodgrass.

Μια αποστολή σαν καμία άλλη

Αυτά είναι και καλά και κακά νέα για τους αστρονόμους. Ενώ σημαίνει ότι γνωρίζουμε περισσότερα για το πώς λειτουργεί ένας κομήτης από ποτέ, μας λέει επίσης ότι οι επιφάνειές τους δεν αποτελούν ένα παρθένο αρχείο των αρχικών πλανητικών δομικών στοιχείων. Όλοι οι κομήτες που έχουμε επισκεφτεί μέχρι στιγμής ονομάζονται κομήτες μικρής περιόδου.

Είναι αρχαία αντικείμενα που σχηματίστηκαν στις εξωτερικές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος, πέρα ​​από τους γιγάντιους πλανήτες, και έκτοτε έπεσαν σε στενότερες τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Εδώ έχουν υποβληθεί σε περιοδική ηλιοβολή και αλλοιώσεις, ίσως πέρα ​​από την αναγνώριση από την αρχική τους κατάσταση.

Διαβάστε περισσότερα για την αποστολή Rosetta:

• Η μεγάλη συζήτηση σχετικά με το εάν το Rosetta rock 67P διαλύεται
• Βρέθηκε το Planer Philae της Rosetta – να γιατί είναι σημαντικό

Ευτυχώς, για να καταλάβουμε πώς σχηματίστηκαν οι πλανήτες, υπάρχει μια άλλη κατηγορία που ονομάζεται κομήτες μακράς περιόδου. Αυτά βρίσκονται σε γιγάντιες τροχιές. Το 1997, ο κομήτης Hale-Bopp εμφανίστηκε στον ουρανό μας και ήταν ορατός με γυμνό μάτι για 18 μήνες. Με βάση την τρέχουσα τροχιά του, μπορεί να ήταν για τελευταία φορά κοντά στη Γη πριν από περίπου 4.200 χρόνια.

Ένα χρόνο πριν, το 1996, ο κομήτης Hyakutake πέρασε σε μια τροχιά που θα χρειαστούν περίπου 70.000 χρόνια για να ολοκληρωθεί. Όλοι αυτοί οι κομήτες έχουν επιφάνειες που πρέπει να είναι πολύ πιο κοντά στις παρθένες καταστάσεις τους.

Υπάρχει επίσης ο περιστασιακός κομήτης που πέφτει πίσω προς τον Ήλιο για πρώτη φορά. Αυτά είναι αυτά που πρέπει πραγματικά να εξετάσουμε εάν πρόκειται να ξεκλειδώσουμε τα μυστικά του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος.

Εκτός από το ότι είναι παρθένα, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αρχικά σχηματίστηκαν ανάμεσα στους γιγάντιους πλανήτες, καθιστώντας τους πολύ πιο αντιπροσωπευτικούς των πραγματικών δομικών στοιχείων που αποτελούσαν τους πλανήτες στην πρώτη θέση. Οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τους νεοσχηματισμένους πλανήτες τους πέταξαν στη συνέχεια σε τεράστιες αποστάσεις, όπου το έντονο κρύο τους έχει διατηρήσει.

Αν μπορούσαμε να δούμε ένα από κοντά, θα ήταν μια ευκαιρία να εξετάσουμε μια εντελώς διαφορετική περιοχή του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος. Αλλά ποτέ δεν ξέρουμε πότε θα έρθουν, και τα διαστημικά σκάφη χρειάζονται το καλύτερο μέρος μιας δεκαετίας για να σχεδιάσουν και να κατασκευαστούν, μέχρι τότε ο κομήτης ήταν και εξαφανίστηκε. Λοιπόν, πώς θα μπορέσουμε να το δούμε ποτέ από κοντά;

• Εγγραφή στο Science Focus Podcast σε αυτές τις υπηρεσίες:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Εκεί έρχεται το Comet Interceptor. Η ESA έχει δώσει στον Snodgrass τη χρηματοδότηση και αυτός και ο καθηγητής Geraint Jones από το University College του Λονδίνου θα είναι ο εγκέφαλος της αποστολής. Το Comet Interceptor θα εκτοξευτεί το 2028 και θα περιμένει στο διάστημα μέχρι να βρεθεί ένας κομήτης στόχος.

Ωστόσο, ο σχεδιασμός και ο σχεδιασμός της αποστολής θα είναι μοναδικός, καθώς δεν υπάρχει συγκεκριμένος κομήτης στο μυαλό. «Κανείς δεν έχει σχεδιάσει ποτέ μια αποστολή χωρίς να έχει μια πρώτη ιδέα για το ποιος είναι ο στόχος. Αυτή είναι μια πολύ αχαρτογράφητη περιοχή», λέει ο Snodgrass.

Μια διαστημική αποστολή έχει συνήθως έναν συγκεκριμένο στόχο, και αυτός επιτρέπει στους μηχανικούς να υπολογίσουν τη βέλτιστη τροχιά, και επομένως πόσα καύσιμα θα χρειαστούν, που τους λέει το μέγεθος των δεξαμενών καυσίμου, που τους λέει πόση μάζα είναι διαθέσιμη για χρήση επιστημονικά όργανα. Με άλλα λόγια, ο στόχος ορίζει το διαστημόπλοιο.

Η προτεινόμενη συνάντηση επιτρέπει επίσης στην ομάδα σχεδιασμού να βρει το βέλτιστο μέρος για να τοποθετήσει τα ηλιακά πάνελ και τα όργανα. Κανένα από αυτά τα πράγματα δεν είναι γνωστό για το Comet Interceptor. Η ομάδα δεν γνωρίζει από ποια κατεύθυνση θα πλησιάσει τον στόχο της, πόσο μακριά από τον Ήλιο θα είναι ο κομήτης ή πόσο μακριά από τη Γη. Πρέπει λοιπόν να σχεδιάσουν μια εξαιρετικά ευέλικτη αποστολή.

Το μυστήριο του σχηματισμού πλανητών

Το Comet Interceptor θα τραβήξει εικόνες της επιφάνειας του κομήτη του σε συγκρίσιμη ποιότητα με αυτές που πήρε η Rosetta από τον κομήτη 67P και θα εξετάσει τις διαφορές στη σύνθεση μεταξύ των δύο κομητών. «Αναμένουμε ότι η χημική σύνθεση τέτοιων κομητών θα είναι δυνητικά πολύ διαφορετική από τους κομήτες που μοιάζουν με 67P», λέει ο καθηγητής Stephen Lowry, ειδικός στους κομήτες από το Πανεπιστήμιο του Κεντ.

Αυτό συμβαίνει επειδή σχηματίστηκαν πιο κοντά στον Ήλιο, πράγμα που σημαίνει ότι το θερμότερο περιβάλλον θα επηρέαζε τον αριθμό και τον τύπο των οργανικών μορίων στις επιφάνειές τους.

Δεν είναι μόνο η χημεία που θα μπορούσε να είναι διαφορετική, καθώς οι κομήτες μακράς περιόδου θα μπορούσαν επίσης να αποκαλύψουν εάν οι πλανήτες σχηματίστηκαν βίαια ή απαλά. "Ένα από τα πέντε κορυφαία αποτελέσματα από τη Rosetta ήταν το σχήμα του κομήτη", λέει ο Lowry.

Ο κομήτης 67P ήταν ένα αντικείμενο σε σχήμα αλτήρα που η ανάλυση έδειξε ότι ήταν το αποτέλεσμα μιας σύντηξης μεταξύ δύο κομητών που σχηματίστηκαν ανεξάρτητα. Ήταν ένα μεγάλο αποτέλεσμα γιατί έδειξε ότι οι πλήρως σχηματισμένοι κομήτες συγχωνεύονταν με ήπιο τρόπο. Η ταχύτητα σύγκρουσής τους πρέπει να ήταν γύρω από το ρυθμό βαδίσματος.

Ωστόσο, θεωρήθηκε ότι ο σχηματισμός των πλανητών έλαβε χώρα πολύ πιο βίαια. Εάν το μοτίβο επαναλαμβάνεται σε έναν κομήτη μακράς περιόδου, θα μπορούσε κάλλιστα να σημαίνει ότι οι ιδέες μας για το σχηματισμό πλανητών στο σύνολό τους πρέπει να αναθεωρηθούν.

Η αναζήτηση του στόχου της αποστολής ξεκινά το 2022, όταν ξεκινά τη λειτουργία του ένα τολμηρό νέο έργο τηλεσκοπίου. Το Large Synoptic Survey Telescope (LSST) βρίσκεται υπό κατασκευή στη Χιλή. Με τον καθρέφτη του πλάτους οκτώ μέτρων, το LSST θα μπορεί να σαρώνει ολόκληρο τον ουρανό κάθε λίγες νύχτες.

Αναμένεται να ανακαλύψει εκατοντάδες και χιλιάδες περισσότερους κομήτες και αστεροειδείς στο Ηλιακό Σύστημα από ό,τι είναι γνωστό ότι υπάρχουν σήμερα. Θα μπορούσε ακόμη και να βρει έναν στόχο πριν από την προγραμματισμένη εκτόξευση του Comet Interceptor το 2028.

«Δεν περιμένουμε στην πραγματικότητα να υπάρχει τόσο μεγάλη επιλογή στόχου. Εντός της περιόδου που πρέπει να λειτουργήσει η αποστολή, πιθανότατα θα υπάρξει μόνο μια χούφτα στην οποία μπορούμε να πάμε», λέει ο Snodgrass.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με την εξερεύνηση του Ηλιακού μας Συστήματος:

• Μηνύματα από την άκρη του Ηλιακού Συστήματος:Τι αποκαλύπτει ακόμα το New Horizons για τον Πλούτωνα και όχι μόνο
• Πλανήτης Εννέα:Πώς θα βρούμε τον πλανήτη που λείπει από το Ηλιακό Σύστημα
• Farout:"Ανακαλύψαμε το πιο μακρινό αντικείμενο που έχει παρατηρηθεί ποτέ στο Ηλιακό μας Σύστημα"

Από αυτή τη χούφτα, υπάρχει επίσης η πιθανότητα να βρουν κάτι πραγματικά σπάνιο:έναν κομήτη εντελώς από άλλο ηλιακό σύστημα. Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει δύο τέτοια διαστρικά αντικείμενα, ξεκινώντας από το «Oumuamua το 2017 και τον Borisov το 2018.

Και τα δύο αυτά αντικείμενα ακολούθησαν τροχιές που υποδεικνύουν ότι δεν συνδέονται με τη βαρύτητα του Ήλιου και ότι πρέπει απλώς να διέρχονται από το Ηλιακό Σύστημα, εκτρέποντας τη βαρύτητα του Ήλιου καθ' οδόν.

Αν και θα ήταν σχεδόν αδύνατο να πούμε ποιο αστέρι σχηματίστηκαν γύρω από το άστρο, το να κοιτάξουμε από κοντά έναν κομήτη θα ήταν ένας συναρπαστικός τρόπος για να πούμε εάν οι διαδικασίες σχηματισμού γύρω από άλλα αστέρια είναι παρόμοιες με αυτές που έλαβαν χώρα στο Ηλιακό μας Σύστημα.

«Το να δούμε πραγματικά κάτι που προέρχεται από άλλο σύστημα και να δούμε πόσο διαφορετικό φαίνεται ή πόσο παρόμοιο μοιάζει θα ήταν ενδιαφέρον», λέει ο Snodgrass, «Εάν υπάρχει ένα που μπορούμε να φτάσουμε, νομίζω ότι θα ήταν μια αρκετά εύκολη απόφαση από το επιστημονική ομάδα να πει «πάμε για αυτό». Θα ήταν μια τέτοια ευκαιρία που δεν θα μπορούσατε πραγματικά να την απορρίψετε."

Διαστρικοί επισκέπτες

Το 2017, οι αστρονόμοι εντόπισαν έναν κομήτη από ένα εντελώς διαφορετικό ηλιακό σύστημα που διέρχεται από το δικό μας. Ανακαλύφθηκε από το τηλεσκόπιο Pan-STARRS στο Αστεροσκοπείο Haleakala, στη Χαβάη, και ονομάστηκε «Oumuamua, η λέξη της Χαβάης για τον «ανιχνευτή». Στην αρχή, έμοιαζε με αστεροειδή, επειδή δεν εμφάνιζε ουρές σαν κομήτης, ούτε γύρω από το σύννεφο αερίων γνωστό ως κώμα.

Αλλά αργότερα, άρχισε να επιταχύνεται με τρόπο που δεν μπορούσε να περιγραφεί από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου ή των πλανητών. Αν και αυτό οδήγησε σε μερικούς τραγικούς τίτλους σχετικά με το ότι είναι εξωγήινο διαστημόπλοιο, μια τέτοια συμπεριφορά είναι ακριβώς αυτό που κάνουν οι κομήτες. Συμβαίνει επειδή η θερμότητα από τον Ήλιο απελευθερώνει αέριο από τους πάγους κάτω από την επιφάνεια του κομήτη και το αέριο που διαφεύγει λειτουργεί σαν ένας μικρός κινητήρας πυραύλων.

Το 2018, ένας άλλος διαστρικός κομήτης εντοπίστηκε να ταξιδεύει στο Ηλιακό Σύστημα. Ονομάστηκε Μπορίσοφ, έκανε το πλησιέστερο πέρασμα στον Ήλιο τον Δεκέμβριο του 2019 και εκτιμήθηκε ότι έχανε δύο κιλά σκόνης και 60 κιλά νερό κάθε δευτερόλεπτο.

Διαβάστε περισσότερα για το "Oumuamua:

• ‘Oumuamua:Γιατί πιστεύαμε ότι ήταν εξωγήινοι;
• Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε ραδιομετρική χρονολόγηση στο 'Oumuamua;

Η ιδέα της χρήσης του Comet Intercepter για να δει κάτι από ένα άλλο ηλιακό σύστημα είναι ξεκάθαρα δελεαστική για την επιστημονική ομάδα, αλλά είναι επίσης ρεαλιστές σχετικά με τις πιθανότητές τους να στοχεύσουν πραγματικά έναν.

«Είναι μια πολύ μακρινή ευκαιρία να είμαι αρκετά ειλικρινής», λέει ο Snodgrass. Αυτό συμβαίνει γιατί δεν έχουμε ιδέα πόσο συχνά περνούν. Μπορεί να είναι απλώς τυφλή τύχη που έχουμε εντοπίσει δύο σε τόσα χρόνια. Οι αστρονόμοι θα γνωρίζουν περισσότερα όταν το LSST αρχίσει να λειτουργεί το 2022.

Ξεκλειδώνοντας το μυστικό της ζωής στη Γη

Ανεξάρτητα σε ποιον στόχο πηγαίνει το Comet Interceptor, οι αστρονόμοι ήδη σχεδιάζουν τι να κάνουν μετά από αυτό. Και γι' αυτούς, το βασικό ερώτημα είναι τι ρόλο έπαιξαν οι κομήτες στην προέλευση της ζωής στη Γη, και αυτό καταλήγει στην απογραφή της χημείας της επιφάνειάς της.

Συγκεκριμένα, οι αστρονόμοι αναζητούν μόρια που φέρουν άνθρακα, τα οποία συχνά αναφέρονται ως «οργανικά μόρια», επειδή έχουν γίνει απαραίτητα για τη ζωή στη Γη. «Η σύνθεση του οργανικού υλικού είναι πραγματικά σημαντική», λέει ο Gianrico Filacchione, ένας επιστήμονας κομήτης από το Ινστιτούτο Διαστημικής Αστροφυσικής και Πλανητολογίας (INAF-IAPS) στη Ρώμη, Ιταλία.

«Υπάρχει ένα σύμπαν οργανικών ενώσεων που πρέπει να εντοπιστούν», λέει ο Filacchione. Και ο μόνος τρόπος για να γίνει αυτό οριστικά είναι να φέρεις ένα δείγμα πίσω στη Γη και να το αναλύσεις με όλη τη δύναμη του τρέχοντος εργαστηριακού εξοπλισμού.

Για το σκοπό αυτό, ο Filacchione και οι συνεργάτες του έχουν προτείνει την αποστολή AMBITION στην ESA ως μέρος του μακροπρόθεσμου σχεδίου της διαστημικής υπηρεσίας για το 2050. Εάν επιλεγεί για ανάπτυξη, το AMBITION θα προσγειωθεί σε έναν κομήτη, θα συλλέξει ένα δείγμα από το παγωμένο υλικό και θα το επέστρεφε στη Γη σε μια κρυογονική κάψουλα. "Το να πάρουμε ένα κομμάτι ενός κομήτη πίσω στη Γη είναι το ιερό δισκοπότηρο για μια αποστολή κομήτη", λέει ο Filacchione.

Προς το παρόν, ωστόσο, είναι το Comet Interceptor που βρίσκεται στο προσκήνιο. «Αυτή είναι μια ευκαιρία για εμάς να πάμε και να δούμε έναν κομήτη που έρχεται στο Ηλιακό Σύστημα για πρώτη φορά. Η επιφάνεια θα εξακολουθεί να φαίνεται όπως ήταν για δισεκατομμύρια χρόνια», λέει ο Snodgrass.

Αλλά για να το δεις χρειάζεται να ξαναγράψουμε τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται και προγραμματίζονται οι διαστημικές αποστολές. Αν και αυτό θα φέρει τους δικούς του πονοκεφάλους, ο Snodgrass λέει ότι το βρίσκει πιο συναρπαστικό παρά τρομακτικό. Αν και, στη συνέχεια, προσθέτει με μια νότα χιούμορ, «αυτό συμβαίνει γιατί δεν είμαι μηχανικός και δεν χρειάζεται να το κάνω να λειτουργήσει.»