Количество молекулярного кислорода, испускаемого кометой в каждый момент времени, очень сильно коррелирует с количеством испускаемого водяного пара. При этом содержание азота и угарного газа меняется независимо, а озон вообще не был обнаружен. Это говорит о том, что молекулярный кислород каким-то образом внедрен в водяной лед и испускается вместе с водяным паром.

За шесть месяцев, в течение которых «Розетта» сопровождала комету Чурюмова-Герасименко в ее движении по орбите, иногда подходя к ядру на расстояние 10-30 км, отношение O₂/H₂O почти не менялось ни со временем, ни с изменением широты и долготы точки, над которой пролетал космический аппарат. Точнее, это отношение немного уменьшилось с увеличением темпов оттока водяного пара.

Каково же происхождение молекулярного кислорода, обнаруженного ROSINA, и как объяснить сильную корреляцию содержания кислорода и водяного пара? Исследователи рассмотрели несколько гипотез, среди которых первыми были фотолиз и радиолиз.

При фотолизе солнечный ультрафиолет разрушает молекулы, высвобождая атомы (например, кислорода), которые в дальнейшем могут соединиться в молекулы O₂. При радиолизе разрушение молекул происходит под действием гамма-квантов и космических лучей. Ядро кометы, миллиарды лет находящееся в поясе Койпера и постоянно облучаемое космическими лучами, подвергнется радиолизу до глубины в несколько метров. В этом слое может накопиться большое количество молекулярного кислорода. Однако верхний слой толщиной в несколько метров давно уже был утрачен кометой Чурюмова-Герасименко во время ее визитов во внутреннюю часть Солнечной системы. Иначе говоря, кислород, испускаемый кометой сейчас, не может быть продуктом радиолиза космическими лучами.

Фотолиз под действием солнечного ультрафиолета и частиц солнечного ветра, способный приводить к образованию молекулярного кислорода прямо сейчас или в недавнем прошлом, будет происходить в толще кометного вещества только до глубины в нескольких микрон. Если бы молекулярный кислород на комете образовался именно таким образом, отношение O₂/H₂O должно было сильно уменьшиться за шесть месяцев наблюдений, чего не произошло. Также нет никаких корреляций между отношением O₂/H₂O и условиями освещенности ядра. Это значит, что кислород на комете образовался не под влиянием фотолиза.

Скорее всего, молекулярный кислород вошел в состав ядра кометы в эпоху ее формирования еще на заре образования Солнечной системы. 

Согласно одной из гипотез, газообразный кислород был заключен в ледяные пылинки на ранних стадиях образования Солнечной системы. Модели химического состава протопланетных дисков показывают, что в зоне формирования комет было достаточное количество молекулярного кислорода, но чтобы этот кислород захватывался водяным льдом, требуется быстрое охлаждение с -173°С (100К) до -243°С (30К). 

Согласно второй гипотезе, Солнечная система формировалась в относительно теплой части газопылевого облака, где температура была на 10-20К выше, чем обычно (а типичная температура в таких облаках близка к 10К). В пользу этой гипотезы говорит сравнительно низкое содержание в составе кометы молекулярного азота N₂. 

Наконец, еще одна возможность состоит в том, что кислород образовался в результате радиолиза мелких ледяных частиц еще до их слипания в кометное ядро. В этом случае водород как более летучий элемент покидал пылинку, а кислород оказывался захваченным в пустоты кристаллической решетки водяного льда. Слипание таких пылинок в кометное ядро может объяснить наблюдаемую сильную корреляцию между содержанием кислорода и водяного пара, испускаемых ядром.

Исследование, посвященное обнаружению молекулярного кислорода в коме кометы Чурюмова-Герасименко, было опубликовано 29 октября 2015 года в журнале Nature.

Источник: http://blogs.esa.int/rosetta/2015/10/28/first-detection-of-molecular-oxygen-at-a-comet/