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 , Арредондо и его коллеги впервые выделили среднеинфракрасные спектральные сигнатуры молекул воды на безводных астероидах. “В основу нашего исследования лег успех команды, обнаружившей молекулярную воду на освещенной Солнцем поверхности Луны. Мы подумали, что сможем использовать SOFIA для поиска подобных спектральных признаков на других телах“, — объясняет эксперт.
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.
