Владислава Ананьева

Группа исследователей из NASA и Европейского космического агентства под руководством Кэтлин Мандт (Kathleen Mandt) обнаружила, что азот в атмосфере Титана, крупнейшего спутника Сатурна, имеет то же происхождение, что и ледяные ядра комет, населяющих облако Оорта. При этом ученые исключили возможность, что строительные блоки, из которых впоследствии образовался Титан, образовались в сравнительно теплом пылевом диске, окружавшем юный Сатурн. Это говорит о том, что твердое вещество Титана сформировалось очень рано на заре образования Солнечной системы, в очень холодном газопылевом диске, из которого образовалось Солнце. Этот газопылевой диск также стал местом рождения ядер множества комет, вещество которых почти не претерпело изменений за прошедшие 4.5 млрд. лет.

Азот – основной компонент атмосферы как на Земле, так и на Титане. Однако изотопный состав атмосферного азота, т.е. отношение ¹⁵N/¹⁴N на Земле и Титане заметно различаются. При этом Мандт с коллегами показали, что это изотопное отношение практически не менялось за всю историю Солнечной системы. Иначе говоря, изотопные соотношения в атмосферах Земли и Титана являются не продуктом эволюции обоих небесных тел, как считалось ранее, а сохраняются практически неизменными с момента их формирования. И разный изотопный состав атмосферного азота отражает разные источники этого вещества для Земли и Титана.

Каково же происхождение азота в атмосфере Титана? Сравнивая его изотопный состав с изотопным составом азота на других телах Солнечной системы, авторы исследования обнаружили, что в состав Титана вошло очень холодное вещество с дальних окраин Солнечной системы. В то же время изотопный состав атомов азота в аммиаке ядер комет и в атмосфере Земли существенно различаются. Это означает, что вовсе не кометы принесли азот на Землю. Однако источник земного азота пока не известен. Возможно, азот принесли на Землю метеориты, а возможно, он был захвачен Землей непосредственно из газопылевого протопланетного диска. Это – интересная задача для будущих исследователей.

Мандт с коллегами надеются проверить свою гипотезу путем анализа данных, которые предоставит европейский космический аппарат «Розетта», приближающийся сейчас к ядру кометы Чурюмова-Герасименко. Если их гипотеза верна, то изотопное отношение дейтерия к легкому изотопу водорода в метановом льду ядра кометы должно быть ниже, чем аналогичное отношение в атмосфере Титана. Это различие связано с тем, что метан в атмосфере Титана также должен вести свое происхождение из вещества облака Оорта, тогда как комета Чурюмова-Герасименко образовалась значительно ближе к Солнцу – в поясе Койпера.

Анализ изотопных соотношений различных элементов на разных телах Солнечной системы является мощным методом, позволяющим реконструировать их происхождение и эволюцию.

Источник: http://saturn.jpl.nasa.gov/news/newsreleases/newsrelease20140623/