Nevidni prinašalci vode

Nazaj

Ena največjih ugank glede nastanka Zemlje, s katero si znanstveniki danes belijo glave, je povezana z izvorom vode na našem planetu. Voda je namreč nepogrešljiva za obstoj praktično vseh živih organizmov, vendar še vedno ne vemo, od kod je prišla ta sestavina, ki danes polni jezera in oceane in se pretaka po strugah vseh potokov ter rek. Po nekaterih razlagah je bila voda prisotna že ob samem Zemljinem nastanku, vendar obstaja vse več indicev, da so jo k nam prinesla majhna nebesna telesa, ki jih še danes v Osončju mrgoli.

Risba kometa Arend-Roland. Vir: Miesel (1958).

Če se nekoliko razgledamo po Sončevi okolici, hitro naletimo na majhne kepe vodnega ledu, imenovane kometi, ki drvijo po medplanetarnem, prostoru in ki bi nam lahko skozi milijarde let dostavili vso vodo, ki nas obdaja. Toda, dejstvo je, da se kometi le redko približajo Zemlji in še redkeje padejo na njeno površje. Asteroidi to počno pogosteje, vendar s sabo ne nosijo večjih količin te dragocene spojine. Ali pač? V zadnjih nekaj desetletjih se je slika o prebivalcih Osončja precej zapletla, in astronomi se sedaj poigravajo z idejo, da so vodo na Zemljo prinesla obskurna, šele pred kratkim odkrita telesa o katerih vemo zelo malo. Astronomi so jim nadeli temu primerno ime – temni kometi.

Še do nedavnega smo imeli o prebivalcih Osončja dokaj enostavno sliko. Poleg planetov ter njihovih lun so okoli Sonca krožila še mnoga manjša telesa, imenovana asteroidi in kometi. Prvi so veliki kosi kamenja in/ali kovin, medtem ko komete sestavljajo različni tipi ledu (vodni, metanov, zamrznjen CO₂, CO, amonijak, itd.) in prah. Ko astronomi ugotavljajo naravo nebesnih teles na posnetkih, se zanašajo na njihov videz. Asteroidi se na fotografijah neba pojavljajo kot manjše ali večje pike, medtem ko so za komete značilni nežna koma ter dva podolgovata repa, ki so posledica izparevanja kometnega ledu in prahu.

Naše razumevanje Osončja pa se je v zadnjih dvajsetih letih močno spremenilo. Najbolj razvpit tak primer je Pluton. Do leta 2006 smo ga obravnavali kot planet, nato pa je Mednarodna astronomska zveza odločila, da Pluton ne izpolnjuje nekaterih pogojev, da bi ga obdržali v tej prestižni kategoriji. Astronomi so namreč določili nove kriterije, po katerih mora imeti planet dovolj veliko maso, da dobi pravilno (približno okroglo) obliko in da s svoje tirnice odstrani vsa preostala manjša telesa. Ker Pluton ne izpolnjuje slednjega pogoja, so ga uvrstili v kategorijo pritlikavi planeti. To odločitev so spodbudila odkritja drugih manjših teles s podobnimi tirnicami od leta 1992 dalje. Danes vemo, da je Pluton prvo odkrito telo Kuiperjevega pasu, ki se razteza na razdalji med 30 in 50 astronomskimi enotami in vsebuje množico manjših teles, kometov in asteroidov. Če seštejemo maso vseh teles v njem ugotovimo, da je le-te za med 20 in 200 krat več kot v glavnem asteroidnem pasu, ki se nahaja med Marsom in Jupitrom.

Kuiperjev pas in tirnice planetov v Osončju. Vir: NASA.

Že v sedemdesetih letih 20. stoletja so astronomi posumili, da tudi razlika med kometi in asteroidi ni tako jasna, kot se je sprva zdelo. Opaženo je bilo, da imajo nekateri asteroidi, kot sta Apollo in Amor, tirnice, ki so zelo podobne tistim, po katerih potujejo kratkoperiodični kometi z obhodno dobo krajšo od 200 let. Sprva so predlagali, da ti tako imenovani asteroidi na kometnih orbitah ter nizko aktivni kometi, kot sta 28P/Neujmin in 49P/Arend-Rigaux, predstavljajo prehodno stopnjo med kometi in asteroidi. Kasnejše raziskave so pokazale, da gre bodisi za komete, ki so se v trenutku odkritja nahajali v od Sonca oddaljenih odsekih svojih tirnic, kjer so temperature prenizke za izhlapevanje ledu, zaradi česar se koma in rep nista razvila, bodisi za umirajoče oziroma že umrle komete, ki so zaradi številnih bližnjih srečanj s Soncem v preteklosti skoraj povsem izgubili svoj led zaradi česar ne razvijejo kome in repov.

Obstajajo tudi aktivni asteroidi, ki so na posnetkih videti kot kometi, vendar potujejo po tirnicah, značilnih za asteroide. Nekateri izmed njih se nahajajo v glavnem asteroidnem pasu, z njih pa izparevajo manjše količine ledu le kadar se na svoji poti približajo Soncu, običajno vsakih 5 do 6 let. Dejstvo, da vsebujejo velike količine ledu, je presenetljivo, saj krožijo v relativno toplih predelih Osončja, kjer nakopičenega ledu ne bi pričakovali. Aktivni asteroidi so bili do nedavnega glavni kandidati za telesa, ki bi lahko prinesla vodo na Zemljo in druge skalnate planete.

Leta 2010 so astronomi odkrili še eno kategorijo asteroidov, t. i. razpadle asteroide. Ti na fotografijah spominjajo na komete, saj se okoli njihovih jeder nahaja koma, ki pa jo večinoma sestavlja asteroidni prah. Prva odkrita primera sta bila P/2010 A2 (LINEAR) in (596) Scheila, oba v glavnem asteroidnem pasu. Razlogi za njihov razpad so trki z drugimi telesi ali hitro vrtenje okoli lastne osi, zaradi česar centrifugalna sila odnaša drobce z asteroidovega površja.

Zadnje znanstveno odkritje v tem kontekstu se je zgodilo leta 2023, ko se je v znanstveni reviji The Planetary Science Journal pojavil članek s pomenljivim naslovom: »(523599) 2003 RM: Asteroid, ki je hotel biti komet«. V njem skupina ameriških astronomov opisuje Zemlji bližnje nebesno telo, ki za svoj obhod okoli Sonca potrebuje približno pet let. Sprva se je zdelo, da je 2003 RM povsem običajen asteroid, vendar so natančne meritve njegovega položaja na nebu pokazale, da to telo ne sledi dobro poznanim zakonom nebesne mehanike. Njegova hitrost ter smer potovanja se namreč pogosto skokovito spremenita. Nadaljnje študije so pokazale, da so ti sunki posledica sublimacije ledu, ki se nahaja pod površjem asteroida. Ko ta led izpuhti, deluje kot droben raketni motor, ki malenkostno pospeši ta asteroid in mu spremeni tirnico. Ta in druga podobna telesa so znanstveniki uvrstili v novo kategorijo nebesnih teles, z imenom temni kometi.

(523599) 2003 RM v sredini. Vir: Farnocchia et al. (2023).

Večinoma so to manjša telesa s premerom do 100 metrov, ki se hitro vrtijo okoli svoje osi. Ocenjuje se, da temni kometi predstavljajo med 0,5 % in 60 % vseh Zemlji bližnjih teles, kar bi lahko pomenilo, da je v notranjem Osončju veliko več ledu, kot smo domnevali doslej. Najverjetneje so to bili v preteklosti večji objekti, ki so jih sestavljale ogromne količine ledu. Ko so se približali Soncu, je prišlo do sublimacije ledu, kar je povzročilo njihovo hitro vrtenje in razpad na manjša telesa.

Za razliko od »klasičnih« kometov, ki se večinoma Zemlji ne približajo preveč, pa tirnice temnih kometov pogosto križajo Zemljino pot okoli Sonca, kar močno povečuje verjetnost za njihov padec na površje našega planeta. Tako so temni kometi idealni kandidati za dostavljavce vode na Zemljo.

Znanstvena spoznanja o temnih kometih nam odpirajo nove poti v razumevanju izvora vode na Zemlji in širšem Osončju. Čeprav je še veliko neodgovorjenih vprašanj, ti skrivnostni objekti ponujajo prepričljivo razlago za to, kako je naš planet skozi milijone let pridobil nam tako dragoceno tekočino. Raziskave temnih kometov bi lahko bile ključnega pomena za odkrivanje procesov odgovornih za nastanek in razvoj življenja na Zemlji in na sploh v vesolju.

Nadaljnja čtiva za najbolj radovedne

1. Davide Farnocchia et al 2023, 523599) 2003 RM: The Asteroid that Wanted to be a Comet, Planet. Sci. J. 4 29, DOI 10.3847/PSJ/acb25b, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/acb25b
2. Aster G. Taylor, Jordan K. Steckloff, Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Luke Dones, David Vokrouhlický, David Nesvorný, Marco Micheli, 2024, The dynamical origins of the dark comets and a proposed evolutionary track, Icarus, Volume 420, 15 September 2024, 116207, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116207.
3. Darryl Z. Seligman et al., 2023, Dark Comets? Unexpectedly Large Nongravitational Accelerations on a Sample of Small Asteroids,Planet. Sci. J. 4 35, https://doi.org/10.3847/PSJ/acb697.
4. Henry H. Hsieh, 2017, Asteroid–comet continuum objects in the solar systemPhilosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 375, No. 2097, Discussion meeting issue: Cometary science after Rosetta (13 July 2017), pp. 1-15, published by Royal Society, https://www.jstor.org/stable/44678485.
5. Meisel, D. D., 1958, Comet Arend-Roland (1956h), The Strolling Astronomer, Volume 12, Issue 4-6, p.57-68, 1958StAst..12…57M.
6. Kuiper Belt: The Solar System’s Frontier, NASA.