Wetenschap
Sneeuwman in de verre ruimte ontsluit het mysterie van hoe sommige slapende objecten in de diepe ruimte ijsbommen worden
Een nieuwe studie schudt de kennis van wetenschappers over verre objecten in de verre uithoeken van het zonnestelsel op, te beginnen met een object dat de ruimtesneeuwman wordt genoemd.
Onderzoekers van Brown University en het SETI Institute ontdekten dat het dubbellobbige object, dat officieel Kuipergordel Object 486958 Arrokoth heet en op een sneeuwpop lijkt, mogelijk diep in het ijs ligt opgeslagen van toen het object miljarden jaren geleden voor het eerst werd gevormd. Maar dat is nog maar het begin van hun bevindingen.
Met behulp van een nieuw model dat ze hebben ontwikkeld om te bestuderen hoe kometen evolueren, suggereren de onderzoekers dat dit staaltje van doorzettingsvermogen niet uniek is voor Arrokoth, maar dat veel objecten uit de Kuipergordel – die zich in de buitenste gebieden van het zonnestelsel bevindt en dateren uit de vroege jaren vorming van het zonnestelsel ongeveer 4,6 miljard jaar geleden – kan ook het oude ijs bevatten waarmee ze zijn gevormd.
‘We hebben hier in ons werk, met een vrij eenvoudig wiskundig model, laten zien dat je dit primitieve ijs heel lang diep in de binnenkant van deze objecten opgesloten kunt houden’, zegt Sam Birch, planetair wetenschapper bij Brown en een van de onderzoekers. de co-auteurs van het artikel. "Het grootste deel van onze gemeenschap dacht dat dit ijs al lang verloren zou zijn, maar we denken nu dat dat misschien niet het geval is."
Birch beschrijft het werk in het tijdschrift Icarus met co-auteur Orkan Umurhan, senior onderzoeker bij het SETI Institute.
Tot nu toe hadden wetenschappers moeite om erachter te komen wat er in de loop van de tijd met het ijs op deze ruimterotsen gebeurt. De studie daagt veelgebruikte thermische evolutionaire modellen uit die geen rekening hebben gehouden met de levensduur van ijs dat net zo temperatuurgevoelig is als koolmonoxide. Het model dat de onderzoekers voor het onderzoek hebben gemaakt, houdt rekening met deze verandering en suggereert dat het zeer vluchtige ijs in deze objecten veel langer blijft hangen dan eerder werd gedacht.
"We zeggen eigenlijk dat Arrokoth zo superkoud is dat als er meer ijs wil sublimeren - of direct van vast naar gas wil gaan, waarbij de vloeibare fase daarin wordt overgeslagen - het gas waarin het sublimeert eerst naar buiten moet reizen door zijn poreuze, sponsachtig interieur," zei Birch. "De truc is dat om het gas te verplaatsen, je ook het ijs moet sublimeren, dus wat je krijgt is een domino-effect:het wordt kouder in Arrokoth, minder ijs sublimeert, minder gas beweegt, het wordt zelfs nog kouder, enzovoort. Uiteindelijk wordt alles feitelijk uitgeschakeld en blijf je zitten met een voorwerp vol gas dat langzaam naar buiten druppelt."
Het werk suggereert dat objecten uit de Kuipergordel kunnen fungeren als sluimerende ‘ijsbommen’, waarbij vluchtige gassen miljarden jaren lang in hun binnenste bewaard blijven totdat orbitale verschuivingen ze dichter bij de zon brengen en de hitte ze onstabiel maakt. Dit nieuwe idee zou kunnen helpen verklaren waarom deze ijzige objecten uit de Kuipergordel zo gewelddadig uitbarsten wanneer ze voor het eerst dichter bij de zon komen. Plotseling komt het koude gas in de objecten snel onder druk te staan en deze objecten evolueren in kometen.
"Het belangrijkste is dat we een diepe fout hebben gecorrigeerd in het fysieke model dat mensen al tientallen jaren aannamen voor deze zeer koude en oude objecten", zegt Umurhan, co-auteur van Birch op het papier. "Deze studie zou de eerste aanzet kunnen zijn voor het opnieuw evalueren van de evolutie van de komeetinterieur en de activiteitstheorie."
Al met al daagt de studie bestaande voorspellingen uit en opent nieuwe wegen voor het begrijpen van de aard van kometen en hun oorsprong. Birch en Umurhan zijn mede-onderzoekers in NASA's Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR)-missie om ten minste 80 gram oppervlaktemateriaal van de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko te verzamelen en terug te sturen naar de aarde voor analyse.
De resultaten van dit onderzoek zouden kunnen helpen bij de verkennings- en bemonsteringsstrategieën van CAESAR, waardoor ons begrip van de evolutie en activiteit van kometen kan worden verdiept.
‘Het is heel goed mogelijk dat er enorme reservoirs van deze primitieve materialen zijn opgesloten in kleine lichamen overal in het buitenste deel van het zonnestelsel – materialen die wachten tot ze uitbarsten tot wij ze kunnen observeren, of die in de diepvries zitten totdat we ze kunnen ophalen en mee naar huis kunnen nemen. Aarde," zei Birch.