Celkový pohled na přístroje COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser). Kredit: Max Planck Institute for Solar System Research/ESA

COSIMA, celým jménem COmetary Secondary Ion Mass Analyser, je jedním ze tří přístrojů, kterým sonda Rosetta zjišťovala co kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko odhazovala a co vypovídá o tom, z čeho mají vlasatice plášť.  Do sbírání poletujících částic se COSIMA pustila už krátce poté, co se sonda po  desetiletém putování v srpnu předloňského roku, začala ke kometě přibližovat. Tehdy na ní částečky velké 0,05 mm dopadaly rychlostí  1 až 10 m/s. I tak se po dopadu zrnka „totálně rozprskla“. Už to prý je podle astronomů zajímavé. Pokud by totiž prach stmelovalo nějaké pojivo, tak by se zrnka při dopadu tak netříštila.

Snímek jedné z cílových plošek detektoru COSIMA. Plátek má rozměry 1×1 cm. Povrch je potažen nanočásticemi zlata a plošku při snínání obrazu před odesláním na Zemi, osvětlí dvě leddiody (jsou vidět vpravo). Destičky pro sběr prachových částic dodala Universität der Bundeswehr. Kredit: ESA

Závěr z toho je, že to, co z koule špinavého zmrzlého ledu odpadává, tak poněkud  předpokládanou vodu, neobsahuje. Jinak by totiž krystaly ledu po srážce s detektorem rychle sublimovaly a zanechaly typické stopy. Jeho plošky byly zkonstruovány tak, aby se na nich dal poznat i dopad samotného zrnka ledu, takového, po němž by žádná příměs pevných látek nezůstala, jen voda a i ta by se prozradila tmavou skvrnou. Měřících cílových destiček měl analyzér COSIMA celkem 24. Vystrkoval je postupně a na momentálně posledním vyhodnoceném vzorku prachu detektor prokázal například hojnost sodíku a další prvků. Na tom už toho tak moc zajímavého není. Je to totiž zcela v souladu s poznatkem z již dříve ulovených zrnek poletujících dálavami meziplanetárního prostoru. Například při expedici Giotto do ocasu Halleyovy komety.

Z těch zajímavějších nynějších poznatků získaným na prachových částicích uvolňovaných z komety během jejího probouzení je ten, že jde o částečky hodně „načechrané“. Vědci si myslí, že jejich nadýchanost spočívá v tom, že jde o částečky z povrchové vrstvičky komety, která tam zůstala z doby po jejím předchozím průletu perihéliem. Tedy z minula, kdy už proud plynu z povrchu komety ochabl natolik, že  neměl dostatečnou sílu zrnka z povrchu odfouknout. Až nyní.

Kenneth a Juliette. Před dopadem to byly „nadýchané“ částečky kometárního pláště. Jsou z komplexních organických sloučenin a pamatují vznik sluneční soustavy. Kredit: ESA / Rosetta / MPS

Chování prachu na kometě si nyní vědci vysvětlují tak, že od jisté doby po průletu kolem Slunce, zůstává uvězněný na povrchu komety a to navzdory tomu, že plynné substance kometa ještě nějakou dobu vypouští. To nyní mluvíme o době, kdy se plyn má odpařovat z větších hloubek komety a kdy na kometě probíhají zcela jiné děje, než jaké na ní probíhají když je kometa Slunci blízko. I když toho moc o těchto dějích nevíme, dostaly už svůj termín: vysychání kometárního jádra.

Dvě z nejnověji analyzovaných prachových částic si vědci pracovně nazvali Kenneth a Juliette a nazývají je tak i v odborných časopisech. Mají vykazovat podpis pevné organické hmoty, jejíž základem je uhlík. Pochopitelně, že jde o zcela jinou organickou látku, než jakou byly uhlíkaté látky detekované spektrometry „na dálku“. Tehdy šlo o jednodušší těkavé látky s malými molekulami.

Martin Hilchenbach, hlavní řešitel projektu Cosima. Max Planck Institute for Solar System Research.

Porovnání spekter zjištěných Cosimou u prachových částic Kenneth a Juliette se složením organické hmoty v chondritech meteoritu Murchison. Kredit ESA.

Je pravdou, že i několik minulých výprav do kosmu mělo také za úkol rozbor prachových částeček a že složitý organický materiál rovněž detekovaly. Nicméně všechny minulé rozbory se prováděly jen na materiálu nachytaném při vysokých rychlostech a existovala reálná možnost, že vlastně jen detekovaly jakési „zpečeniny“ vzniklé až chemickými procesy při nárazu a že závěry jsou zkreslené.

Spektrometr Rosina na Rosettě, už dříve prováděl rozbor plynů a molekuly organických látek už kdysi prokázal. Přispěla i sonda Philae, než se po nezdařeném přistání na povrchu komety odmlčela. Nyní to je ale poprvé, co se podařil sběr za kometou poletujících prachových částic takovým způsobem, že na detektor přistávaly relativně v poklidu a kdy se rozbor neopírá jen o plynné látky vydechované při sublimaci ledu. Proto nám Ken a Julie o stavbě komety vypovídají mnohem přesněji. Projekt COSIMA se totiž specializoval na detekci látek v pevném stavu a Rosetta je první sondou, které se tak šetrný odchyt částic podařil. Díky tomu dnes víme, že uhlík se v prachu komet vyskytuje v mnohem složitějších strukturách, než jak se dosud předpokládalo. Látka je tak komplexní, že jí zatím jim vědci nepřisoudili žádný vzorec, ani název.

Zrnka, jako jsou Ken s Julií nám na obloze kouzlí podívané, jakým říkáme meteorické bouře. Kresba Edmunda Weiße z roku 1833. Kredit Wikipedia

Na sedmi částicích, kterým se zatím pozemní tým Cosima věnoval, se ukázalo, že uhlík byl promísen se sodíkem, hořčíkem, hliníkem, křemíkem, vápníkem a železem. S nimi tvoří makromolekulární sloučeniny, které jsou podobné nerozpustným organickým látkám  známým z meteoritů spadlých na zem. Těch, kterým se říká chondritické. Proto také vědci nynější svá zjištění porovnali s tím, co už bylo známo z pozemního výzkum vesmírného vetřelce, známého jako „Murchison“. Tak trochu po vzoru Vodňanských kuřat s rodokmenem, dostal i on jméno podle městečka a také se honosí původem. Obyvatele Austrálie vyděsil krátce poté, co se Neil Armstrong prošel po Měsíci. Jako mnoho jiných meteoritů i Murchison nejprve zazářil, zahřměl a pak jeho úlomky dělaly neplechu na ploše 13 kilometrů čtverečných. Právě složení jeho křehkých uhlíkatých chondritů vědce nyní zajímalo. Jde totiž o pamětníka vzniku Sluneční soustavy s odhadovaným stářím 4,65 miliard let. Jeho chondrity již vydaly svědectví o haldě přítomných organických sloučenin. Celkem jich napočítali čtrnácti tisíc a 70 z nich jsou aminokyseliny, jako třeba glycin, alanin, kyselina glutamová,… .

Částečky, které posbírala Rosetta v ocasu komety 67/P jsou podobné těm, které jsme před měsícem obdivovali jako Perseidy. Ty ale pocházely z ocasu komety 109P/Swift–Tuttle. Autorem fotografie „Perseidy s mléčnou dráhou“ je Brocken Inaglory. Wikipedie, CC BY-SA 3.0)

I když podobností je hodně, mezi meteoritickým chondritem a nynějšími kometárními zrnky se ale ukázal být jeden podstatný rozdíl. COSIMA detekovala relativně hodně vodíku. Z toho, že náš Murchison a  asteroidy vodík nemají, vědci vyvodili, že o něj přišly při jejich nějakém dřívějším výrazném zahřátí. Naproti tomu kometě s příměsí ledu se nic takového přihodit už z principu nemohlo, jinak by totiž o svůj led přišla. Ergo kladívko, k ometární prach je starší a původnější substancí, než jakou jsou meteority.

Není to tak dávno, co i srpnové slzy svatého Vavřince (podle římského klerika, který se dostal do nebe poté, co církevní poklady rozdal chudým), bývaly pro nás padajícími hvězdami a pro věřící byly hlubokou symbolikou. S jistou dávkou cynismu z nich poznání udělalo jen titěrné kometární špinavosti.

Ale zpět k našim organickým látkám. Jak už jsme si řekli, tak z dřívějších poznatků a nedávných analýz provedených Rosettinými přístroji ROSINA  a na modulu Philae (PTOLEMY a COSAC), na kometě nízkomolekulární organické látky v podobě těkavých plynných molekul, prokázány byly. Nyní se proto očekávalo, že to, co odhalí COSIMA, bude konzistentní, nebo lépe, „spojité“. Že dostaneme obraz od malých molekul, přes ty s větší, až po ty podobné těm, co jsou na meteoritech. Jenže chyba lávky. COSIMA odhalila jen obrovské komplexní organické molekuly, ale nic mezi tím. I na to vědci našli vysvětlení. Myslí si, že původ molekul té „lehké“ a té „těžkotonážní“ organiky, je různý. Zatím nevíme, zda nalezené organické látky byly již součástí protoplanetární mlhoviny, nebo až protoplanetárního disku. Myslíme si, že nyní zkoumaný prach by měl být svědkem počátku tvorby formování rané sluneční soustavy i komet samotných.

Zrnka Kenneth a Juliette, jejichž podobizny nám Rosetta poslala, zůstaly nedotčené po miliardy let a to až do doby, kdy je před několika dny kometa ze svých služeb propustila, detektory COSIMA odchytily a pozemní tým Cosima se ze zaslaných údajů dál pokouší vyčíst co nejvíce o rané historii sluneční soustavy.

Nostalgická vzpomínka na ztracený modul Philae, kterého před dvanácti dny mateřská Rozetta svou kamerou našla:

Literatura

Nicolas Fray, et al.: High-molekulární organické hmoty v částic komety 67P / Churyumov-Gerasimenko, Nature, doi: 10,1038 / nature19320