Een reis langs de zon kan de productie van één vorm van water in een komeet selectief hebben veranderd - een effect dat astronomen nog niet eerder hebben gezien, suggereert een nieuwe NASA-studie.

Astronomen van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, observeerde de Oortwolk komeet C/2014 Q2, ook wel Lovejoy genoemd, toen het begin 2015 in de buurt van de aarde kwam. Door NASA's partnerschap in het W.M. Keck Observatory op Mauna Kea, Hawaii, het team observeerde de komeet op infrarode golflengten een paar dagen nadat Lovejoy zijn perihelium passeerde - of het dichtst bij de zon.

Het team concentreerde zich op Lovejoy's water, gelijktijdig meten van de afgifte van H2O samen met de productie van een zwaardere vorm van water, HDO. Watermoleculen bestaan ​​uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. Een waterstofatoom heeft één proton, maar als het ook een neutron bevat, die zwaardere waterstofisotoop heet deuterium, of de "D" in HDO. Uit deze metingen de onderzoekers berekenden de D-tot-H-verhouding - een chemische vingerafdruk die aanwijzingen geeft over precies waar kometen (of asteroïden) zich vormden in de wolk van materiaal die de jonge zon in de vroege dagen van het zonnestelsel omringde. Onderzoekers gebruiken de D-naar-H-waarde ook om te proberen te begrijpen hoeveel van het water op aarde afkomstig kan zijn van kometen versus asteroïden.

De wetenschappers vergeleken hun bevindingen van de Keck-waarnemingen met de waarnemingen van een ander team voordat de komeet het perihelium bereikte, met zowel ruimte- als grondtelescopen, en vond een onverwacht verschil:na het perihelium, de output van HDO was twee tot drie keer hoger, terwijl de output van H2O in wezen constant bleef. Dit betekende dat de D-tot-H-verhouding twee tot drie keer hoger was dan de eerder gerapporteerde waarden.

"De verandering die we zagen met deze komeet is verrassend, en benadrukt de noodzaak van herhaalde metingen van D-naar-H in kometen op verschillende posities in hun banen om alle implicaties te begrijpen, " zei Lucas Paganini, een onderzoeker bij het Goddard Center for Astrobiology en hoofdauteur van de studie, online beschikbaar in de Astrophysical Journal Letters.

Veranderingen in de waterproductie worden verwacht als kometen de zon naderen, maar eerdere kennis suggereerde dat het vrijkomen van deze verschillende vormen van water normaal gesproken min of meer samen stijgt of daalt, behoud van een consistente D-naar-H-waarde. De nieuwe bevindingen suggereren dat dit misschien niet het geval is.

"Als de D-naar-H-waarde met de tijd verandert, het zou misleidend zijn om aan te nemen dat kometen slechts een klein deel van het water op aarde bijdroegen in vergelijking met asteroïden, "Paganini zei, "vooral, als deze gebaseerd zijn op een enkele meting van de D-naar-H-waarde in komeetwater."

De productie van HDO in kometen is historisch moeilijk te meten geweest, omdat HDO een veel minder overvloedige vorm van water is. Liefs, bijvoorbeeld, uitgebracht in de volgorde van 1, 500 keer meer H2O dan HDO. De helderheid van Lovejoy maakte het mogelijk om HDO te meten toen de komeet de aarde naderde. en de verbeterde detectoren die in sommige telescopen op de grond worden geïnstalleerd, zullen in de toekomst soortgelijke metingen in zwakkere kometen mogelijk maken.

De schijnbare verandering in Lovejoy's D-naar-H kan worden veroorzaakt door de hogere niveaus van energetische processen - zoals straling in de buurt van de zon - die de eigenschappen van water in de oppervlaktelagen van de komeet kunnen hebben veranderd. In dit geval, een andere D-naar-H-waarde kan erop duiden dat de komeet "verouderd" is in een ander stadium van zijn levenscyclus. Alternatief, eerdere resultaten hebben mogelijk geen rekening gehouden met mogelijke chemische veranderingen in de ijle atmosfeer van de komeet.

"Kometen kunnen behoorlijk actief en soms behoorlijk dynamisch zijn, vooral wanneer ze zich in het binnenste zonnestelsel bevinden, dichter bij de zon, " zei Michaël mama, directeur van het Goddard Center for Astrobiology en een co-auteur van de studie. "De infraroodtechniek levert een momentopname van de output van de komeet door de productie van H2O en HDO tegelijkertijd te meten. Dit is vooral belangrijk omdat het veel bronnen van systematische onzekerheid elimineert."