Первое обнаружение молекул воды на поверхности предположительно “сухих” астероидов
Исследователи впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов, которые должны быть безводными (сухими). Подпись спектральных полос указывает на концентрацию, сравнимую с концентрацией на освещенной поверхности Луны. Распределение воды на этих объектах может дать ценную информацию о том, как она была доставлена на первобытную Землю. Результаты также могут пролить свет на то, как она распределена в других звездных системах, где потенциально может существовать жизнь.
Астероиды — это остатки процесса формирования планет. Их местоположение и состав дают ценную информацию о распределении и эволюции материалов, включая молекулы, необходимые для жизни, в ранней солнечной туманности. Их состав варьируется в зависимости от региона, где они образовались. Ближе к Солнцу образуются безводные (или сухие) силикаты, а дальше — ледяные компоненты.
“Распределение воды на астероидах особенно интересно, потому что оно может пролить свет на то, как вода была доставлена на Землю“, — говорит Анисия Арредондо из Юго-Западного исследовательского института (SWRI) в пресс-релизе. Это также может дать представление о распределении воды в других солнечных системах и тем самым определить, может ли в них существовать жизнь.
В процессе эволюции Солнечной системы астероиды, подвергшиеся водному изменению, образовали такие соединения, как филлосиликаты, сульфаты, оксиды, карбонаты и гидроксилы. Эти характеристики можно обнаружить с помощью спектроскопии в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне (от 0,4 до 4 микрометров). Чаще всего используется метод обнаружения полосы поглощения вблизи 3 микрометров.
Среднеинфракрасный спектрограф Faint Object InfraRed Camera for the SOFIA Telescope (FORCAST) на борту Стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA) использует этот метод для обнаружения молекул воды, в том числе в одном из крупнейших кратеров в южном полушарии Луны. Исследователи смогли определить количество воды (связанной с минералами), эквивалентное 0,3 литра на кубический метр грунта.
Предыдущие наблюдения также выявили водородные соединения на астероидах. Однако отличить молекулы воды от гидроксилов (OH), их близких химических родственников, не удалось. Причина в том, что 3-микрометровая полоса поглощения характерна для кислородно-водородных связей (O-H), а значит, обнаруженные сигнатуры могут соответствовать любой молекуле, содержащей эти связи. Спектральная особенность в 3 микрометра была обнаружена на сотнях астероидов.
В новом исследовании, недавно опубликованном в журнале
Количество воды, сопоставимое с количеством воды на освещенной поверхности Луны
Недавно исследователи обнаружили, что астероиды S-типа (состоящие в основном из силикатов) также демонстрируют спектральную характеристику в 3 микрометра. Это удивительно, поскольку данная категория астероидов должна быть безводной, учитывая место их образования. Специалисты в новом исследовании проанализировали четыре астероида S-типа, три из которых (Ирис, Мельпомена и Массалия) показали эту характеристику. Четвертый, Парфенопа, не проявлял этой характеристики и поэтому был использован в качестве контроля.
С другой стороны, есть еще одна спектральная особенность, на расстоянии 6 микрометров, которая более тесно связана с молекулами воды — без риска спутать их с OH или другими минералами. Если на освещенной стороне Луны эта полоса была отнесена к молекулам воды, то на астероидах она еще никогда не была охарактеризована. “В этой работе мы наблюдаем за четырьмя астероидами S-типа, чтобы выявить и проанализировать 6-микрометровый признак, указывающий на молекулярную воду“, — объясняют эксперты SWRI в своем исследовании.
После анализа выяснилось, что два астероида демонстрируют четкие сигнатуры, указывающие на присутствие молекул воды. “На астероидах Ирис и Массалия мы обнаружили признаки, однозначно относящиеся к молекулярной воде“, — говорит Арредондо. Кроме того, интенсивность полосы спектрального признака говорит о том, что ее концентрация сопоставима с концентрацией на освещенной стороне Луны. Аналогичным образом, молекулы воды также могут быть связаны с минералами, например, поглощаясь силикатами.
Однако сигнатуры, обнаруженные на Парфенопе и Мельпомене, были слишком размыты, чтобы можно было сделать какие-либо выводы. По мнению команды, FORCAST недостаточно чувствителен, чтобы различить спектральную характеристику воды. Тем не менее специалисты планируют использовать телескоп Джеймса Уэбба в ближайшем будущем для получения дополнительной информации и наблюдения за другими потенциальными объектами.
“Мы провели первые измерения на двух других астероидах с помощью “Уэбба” во время второго цикла наблюдений“, — пояснил Арредондо. “На следующий цикл у нас есть еще одно предложение по изучению еще 30 целей. Эти исследования улучшат наше понимание распределения воды в Солнечной системе“, — заключила она.