多脏雪球?

在天堂和地狱之间,是如何做乌维Meierhenrich描述了欧洲航天局着陆器菲莱降落在2014年11月12日67 / churyumov - gerasimenko彗星。他Cosac gc - ms仪器团队的一员,这是被给予一个机会采取样本。其他仪器团队是不会这么幸运了。

菲莱的交会与去年67 p的头条,随着世界从任务控制等待消息。Meierhenrich,好大学的分析化学在法国,可以讲述那些几天到小时。看世界的紧张相比,感觉没有什么任务所涉及的科学家和工程师,他们中的许多人与他们的职业生涯,开始了一场赌博朝着这一刻近十年之前。“2002年,我是一个年轻的博士后马克斯普朗克研究所的太阳能系统的研究在德国Cosac仪器开发,设计和创建,Meierhenrich说。作为一个博士后对我来说是一个高风险参与太空任务,结果直到2014年不会回来。”

彗星Meierhenrich凸显了两晚的科学家为他们的贡献理论;弗雷德·惠普尔和梅奥格林伯格。惠普尔彗星核定义为固体物质组成主要是水冰的“脏雪球”模式在1950年代,当他还是个在美国哈佛大学的天文学教授。格林伯格,导演天体物理学实验室的荷兰莱顿大学的承认惠普尔的理论与概念,彗星将模拟宇宙,减去这些元素没有冻结或形成化合物。惠普尔和建筑的概念,格林伯格理论上认为最近的彗星是由小,星际尘埃颗粒小于一微米,与他们自己的冰冷的斗篷,凝聚的彗星。

时他正在与格林伯格Meierhenrich发现16个不同的氨基酸在实验室模拟彗星条件在21世纪的开端。¹这个重要的实验建立的预期罗塞塔的任务相同的gc - ms定性和设置,继续骑在菲莱。

一方面…

登陆彗星是一个惊人的成就,即使它没有去计划。Meierhenrich同意但同时声称的宏大计划着陆在火星上寻找有机物,登陆彗星可能被视为一个相当简单的任务。那么是什么让菲莱的使命如此美丽?答案是我们不专门寻找有机分子。如果我们发现有机分子,那么我们想知道关于手性,Meierhenrich说。

手性区分左旋和右旋分子。生物体,如我们所知,含有氨基酸只在左边的形式。我们不仅要检测有机分子,“Meierhenrich解释道。“我们想把他们描述为左或右撇子。我们发现更多的左边或右边?”

物理学家的一个至关重要的问题,生物学家和化学家是分子在空间是否外消旋。的物理学家,他们爱这个问题,你是否有对称或不对称属性,“Meierhenrich说。“如果他们不对称想知道为什么。“与物质和反物质是一样的,积极的和消极的。他们认为整个宇宙不是指控因为你有相同数量的负电荷和正电荷。所以这种手性现象也是如此。宇宙物理学家喜欢会有相同数量的左旋和右旋分子,所以一切都是对称的,这很容易解释。但是在生活中我们有这个属性,我们只有左旋氨基酸。这是物理学家的一个大问题,但也化学家和生物学家的。”

罗塞塔的任务是第一个被配备乐器(Cosac;彗星抽样和组成),不仅可以检测彗星表面的有机分子,但也能够区分他们的手性。这是什么使Cosac仪器独特,“Meierhenrich说。人们说这是主要的实验板菲莱。”

菲莱已经设置为自动取一个样本Cosac 20分钟后降落在67 p。但20分钟后最初的着陆是悬而未决,未能在彗星表面。大约两小时后在彗星的表面,菲莱设法解决和说明样本被送往钻。然后事情就安静,人们开始恐慌了。快乐变成了绝望。他们宣布没有数据。

但仍有希望。也许在钻井期间,菲莱和她的天线移动一点,也许会有另一个时间窗口数据回来?Meierhenrich说。

这是发生了什么事,420 gc - ms谱进来了。半小时后,菲莱的电池是空的,只有最近“醒来”。与此同时,Cosac团队正忙于分析和讨论这些数据。

毛茸茸的尘埃

罗塞塔本身对科学界一些有趣的发现。车载柯西玛(彗星二次离子质分析器)仪器收集并分析了尘埃颗粒10 - 20公里67便士。²许多谷物粉碎在收集板接触,表明他们聚集。他们不包含任何冰——如果他们,他们就不会破碎,但确实有大量的钠。欧洲航天局(ESA)的团队得出的结论是,这意味着他们可能是父行星际尘埃颗粒的材料。尽管这似乎矛盾惠普尔和格林伯格的彗星描述,研究人员仍然希望找到冰深处彗星。

Cosmochemist娜塔莉·斯达克英国开放大学说,尘埃从67便士看起来相同的太空尘埃她分析,通常10 - 100µm大小和收集从Nasa的地球平流层高空飞行的飞机。斯达克说,她永远无法确保灰尘与必然是彗星尘埃,但有很多的信息提示。我们也从火山得到地面灰尘,灰尘和小圆斑点的铝的火箭燃料,收藏家,但这些都是容易被发现。”

彗星尘埃流会遇到地球大气层以不同的速度,偏心率和倾角从小行星尘埃。斯达克可以告诉当尘埃从原始源——就像一颗彗星或小行星的太阳系中最古老的材料,通过分析和拉曼光谱样本。中包含的有机材料他们比任何我们测量原始陨石,小行星的样本。pre-solar尘埃样本也含有大量的谷物,表明样品都没有改变,与从小行星陨石,已经历了大量的热能和水改变,因为它们接近太阳,”她解释说。

斯达克的重点是分析氧的同位素,碳、氮和氢,因为这些可以揭示信息的岩石和有机成分彗星尘埃。³“我试图建立一个早期太阳系的照片了解early-formed尘埃和气体的组成水库和它们是如何相关的。这允许我推测地球的彗星在历史上的重要性,因为它是过去认为彗星与地球相撞可能交付水和有机材料——生命的种子。”

孤儿的问题

我们得到一些免费样品的形式陨石和收集一些上层大气,但从上层大气收集的样本的问题是所有这些样品都是孤儿:我们知道他们来自空间,但我们不知道他们来自哪一个对象,我们知道有很大的对象的多样性,”说斯科特·桑福德天体化学实验室负责人之一,科学家们在Nasa艾姆斯。只有适度的样本返回地球的太空任务数量但桑福德在几乎每一个工作。

”这些是复杂和困难的任务,因为到达那里是困难的,但是后两倍努力,“桑福德解释道。他参与了“星尘”号任务在1999年推出,飞过“怀尔特2”彗星在2004年超过6公里/秒的速度,约为20马赫。气凝胶的几颗的航天器收集样本2的昏迷,彗星核周围的“气氛”。尽管旨在收集材料尽可能轻,桑福德说,“这就像射击轴承在泡沫而不是一堵墙。我从来没碰到什么20马赫但我肯定疼!尘土仍在碰撞与气凝胶转变。

我从来没碰到什么20马赫的但我相信这很伤我的心

在任务之前,美国宇航局艾姆斯团队已知物质中观察改变瓦斯枪射到气凝胶。他们期望工作的气凝胶在某种程度上,但并不完美。测试显示,大气的矿物质,如橄榄石,可能会融化的影响,但他们仍然存活。有机化合物,然而,更脆弱,不生存。更戏剧性的测试之一美国宇航局团队做的是火可可粉气凝胶。这是大量修改。“我们可能创造了世界上最快的热巧克力的纪录,“笑话桑福德。

返回的“星尘”号任务复杂样品含有丛生的硅酸盐矿物和其他矿物质,随着有机物混合在一起,但不能保证它是原始材料。同时,有机物保护周围的矿物颗粒是生存和其中一些被发现是非常复杂。

原始的洗衣机

“星尘”号任务前,彗星被认为是太阳系外围组件来自垃圾在寒冷的星际介质。“星尘”样品含有这些物质,有机物与奇怪的同位素异常说明他们没有热。但他们也看到了矿物颗粒,形成的最高温度可以形成。所以他们必须形成于太阳系内部然后走出来,”Sanford解释道。星尘之前,一个常见的观点是围绕一颗恒星的物质形式成一个圆盘形状然后走向中央恒星,一些落后的星球,但是桑福德说早期的太阳系似乎更像一台洗衣机,与事情。彗星来自太阳系包含物质和最终存储库的一切——一个美妙的宝箱翻还很多更复杂的理解。谷物坐在别人旁边,显然没有形成在同一时间在同一个地方,所以它们之间的关系是错综复杂的。

Atrophysicist汤姆·麦考德,熊战研究所的主任在华盛顿州,我们,还有一部分的罗塞塔Virtis(可见光和红外热成像光谱仪)团队,敦促谨慎当标签彗星样品来自早期太阳系的形成。彗星是如何结合在一起的,以及是否显示处理后吸积的证据得出结论之前需要建立。

麦考德,谁参与了太空研究自阿波罗任务,震惊的是我们现在的宇宙的理解是复杂得多。非科学家已经扩大了他们数near-personal环境包括太阳系内,50年前的时候将自己的国家,或者他们的大陆。这是一个深刻的视觉变化,这是因为我们获得新的知识。”

预测不可预测

但回到这些有机物。根据麦考德,最深刻的之一,如果不是最深刻的,整个太阳系未来的任务可以回答的问题是:能产生和发展独立于地球上的生命吗?

桑福德想知道彗星包含,因此可以倾倒于早期的地球上,化学物质双能聚合成膜结构在水里。“我们仍然不知道地球上的生命是如何开始的,但如果你看看生活作为一种有组织的乐高城堡,那么我想大多数人会同意这是可能容易乐高城堡如果构建块比如果他们不是从天上掉下来,”他说道。

在实验室中,桑福德的团队创造了冰一样冷6 k,轰击电离辐射在空间模拟条件。他将它描述为非常奇怪的化学——正常的热力学平衡或氧化还原关系不适用。这些反应是非常随机的,因为所有的分子,离子和自由基被困在一个冰——他们没有自由移动。如果他们可以与邻居反应;如果他们不能,他们只是坐在那里存储为不愉快的激进的直到他们能。一些化学反应发生在低温但很多发生一次冰升温,开始升华。但几乎所有的反应都是合并的便利,而非只是中等数量的产品得到成百上千。在过去的几十年中,桑福德和同事做出了各种各样的氨基酸,双、碱基和醌类。但他表示,与此同时大量的残留他们还不理解。

天体生物学给了科学家们挑选复合的一种手段,例如甘氨酸,他们检查。但是很难知道还有什么要求。”我相信我们的许多其他化合物不能从Sigma-Aldrich购买标准测试,首先因为没有人使用,其次他们不可能稳定,“桑福德解释道。然而,他怀疑,这种复杂性帮助生活开始了。

知道什么问题要问,同时保持开放的思想是进步的最佳方式,Meierhenrich评论。他说整个罗塞塔任务可以解释为我们提出一个问题彗星和彗星的答复。”