На комете впервые нашли пещеры

Специалисты знают, что входит в состав комет Солнечной системы — лед, замерзшие газы, пыль, металлы и камни. Но ученым практически ничего неизвестно о внутреннем устройстве таких тел.  Пещеры могли бы в этом помочь: они дают возможность изучать геологическое строение недр изнутри, причем гораздо детальнее, чем это делают с помощью тех же буровых скважин. Но до сих пор исследователи не находили пещеры на кометах.

Французский астрофизик Филипп Лами (Philippe Lamy) из Национального центра научных исследований Франции и его коллеги смогли обнаружить заполненные льдом полости на комете  67P/Чурюмова — Герасименко. Для этого они использовали трехмерную реконструкцию поверхности небесного тела, созданную на основе снимков высокого разрешения, которые сделал прибор OSIRIS космического аппарата «Розетта» 9-10 апреля 2016 года.

Реконструкция показала, что в ядре 67P есть три глубокие пещеры. Ученые создали анаглифные 3D-изображения, чтобы построить трехмерную форму этих полостей и узнать их приблизительную глубину. Оказалось, она составляет от 20 до 47 метров. Научная работа об этом направлена на публикацию в журнал MNRAS, с ее текстом можно ознакомиться на сервере препринтов arXiv.

«Визуально эти пещеры выглядят как яркие пятна размером от 15 до 30 метров. Мы предполагаем, что таких пещер на комете достаточно много, но у нас не хватает данных, чтобы это доказать», — пояснил Лами. 

Его команда также приблизилась к ответу на вопрос, как возникли струи газа и пыли, исходящие от кометы, которые ученые наблюдали в 2015 году. Эти струи появлялись каждое утро, когда солнечный свет нагревал холодную поверхность 67P. 

С помощью тепловой модели специалисты выяснили, что, например, яркий джет, зарегистрированный 18 июля 2015 года, образовался во время кратковременного освещения одной из трех полостей. То есть механизм образования этих струй вполне понятен: когда солнечный свет проникает в пещеру, он растапливает лед, и в результате материал поднимается на поверхность.

Пока не ясно, из чего именно состоит лед в этих полостях, но если он водяной, то будет представлять особый интерес для ученых. По некоторым данным, комета 67P/Чурюмова — Герасименко образовалась приблизительно в то же время, что Солнечная система, почти 4,6 миллиарда лет. Это значит, что лед, покоящийся в недрах кометы, вероятно, хранился там на протяжении миллиардов лет. Его исследование помогло бы понять, откуда взялась вода на Земле. В любом случае окончательно прояснить вопрос о составе кометного льда может только новая космическая миссия к этому телу.

В 2004 году для исследования кометы 67P/Чурюмова — Герасименко Европейское космическое агентство (ESA) отправило зонд «Розетта» со спускаемым аппаратом «Филы» на борту. Спустя 10 лет станция вышла на расчетную орбиту, и на поверхность кометы был спущен 100-килограммовый модуль. К большому сожалению, «Филы» смог проработать только примерно 60 часов (неудачное место посадки, в результате солнечные батареи разрядились). 

Но этого времени было достаточно, чтобы аппарат совершил свое первое открытие. Он нашел в выбрасываемых кометой газах молекулы органических веществ. Они содержали атомы углерода, без которого невозможна известная нам форма жизни.

Спустя год значительное открытие сделала и «Розетта». Станция зафиксировала в коме кометы наличие не только воды, монооксида углерода и диоксида углерода, но и большое количество молекул кислорода, что стало неожиданностью для ученых. Согласно современным моделям Солнечной системы, кислород должен был исчезнуть к моменту образования 67P, около 4,6 миллиарда лет назад, в результате ряда «горячих химических процессов». Эти процессы должны были привести к реакции между кислородом и водородом, которая, в свою очередь, приводит к образованию бинарного соединения оксида водорода или воды. «Розетта» изучала комету в течение двух лет, с 2014-го по 2016-й.

В 2016 году немецкие ученые опубликовали статью, в которой рассказали, что примерно 70-80 процентов от общего объема Чурюмова — Герасименко занимают пустоты, распределяющиеся по недрам кометы практически равномерно. Тогда исследователи предположили, что на комете встречаются микроскопические пещеры, но доказательств не предоставили.