В ходе лабораторных экспериментов со льдом и органическими соединениями американские астрономы выяснили, почему кометы покрыты твердой коркой. Они продемонстрировали, как мягкий «снег» на поверхности кометы кристаллизируется и уплотняется по мере приближения небесного тела к Солнцу. С образованием упорядоченных ледяных кристаллов, другие молекулы (с содержанием углерода) выносятся на поверхность. О своих изысканиях ученые рассказали на страницах журнала The Journal of Physical Chemistry, а коротко об исследовании сообщается в пресс-релизе НАСА.
«Комета подобна прожаренному во фритюре мороженому. Ее кора состоит из кристаллического льда, а внутреннее вещество — более холодное и пористое. Органику же можно сравнить с верхним слоем шоколадной глазури», — заявил один из авторов статьи Мурти Гудипати (Murthy Gudipati).
Ученые начали свой эксперимент с получения аморфного (пористого) льда. Считается, что из такого вещества состоят самые холодные кометы и луны. Молекулы пара подвергаются быстрой заморозке при сверхнизкой температуре (около минус 243 по Цельсию). Вода в таком состоянии перемешана с другими молекулами (органическими, например). Аморфный лед похож на сахарную вату, объясняет Гудипати: легкий, воздушный и изобилует порами. На Земле такого льда нет — слишком низкая температура необходима для его образования.
Потом ученые начали медленно подогревать свой лед до минус 123 градусов по Цельсию, воспроизводя происходящее на комете при приближении к Солнцу. В лед предварительно подмешали полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — эти вещества повсеместно встречаются в открытом космосе.
«ПАУ соединялись друг с другом и выталкивались изо льда по ходу кристаллизации последнего. Возможно, мы первые, кто наблюдал кластеризацию молекул из-за фазового перехода льда», — отметил руководитель проекта Антти Лигнелл (Antti Lignell). Изгнание ПАУ помогло воде принять более компактную форму кристаллического льда.
Ученым важно понять физико-химические процессы внутри комет, так как эти небесные тела могли приносить воду и органические соединения на молодую Землю. Хотя последние результаты обследования комету Чурюмова-Герасименко указали на то, что главными перевозчиками предшественников органических соединений были астероиды, спор еще не окончен.
