Zagadkowe komety

Uczeni przez tysiąclecia błądzili, usiłując odgadnąć naturę komet. Według Arystotelesa i jego średniowiecznych zwolenników były to ogniste wyziewy Ziemi płonące w atmosferze. Dopiero duński astronom Tycho Brahe obalił tę hipotezę, wykazując w XVI w., że komety znajdują się dalej niż Księżyc. Przez następne stulecia spierano się, czy są związane ze Słońcem tak jak planety, czy też wpadają do nas z przestrzeni międzygwiazdowej.

Obecny pogląd ustalił się w latach 50. zeszłego wieku. Holenderski astronom Jan Hendrik Oort postawił hipotezę, że na rubieżach naszego układu, aż 100 tys. razy dalej od Słońca niż Ziemia, znajduje się chmura bilionów komet. Od czasu do czasu jedna z nich zbacza i leci w kierunku centrum, a tam rozpuszcza się w słonecznym cieple i gubi materię, którą ciągnie za sobą w postaci wspaniałego warkocza. Niemal w tym samym czasie inny Holender Gerard Kuiper dowiódł, że musi również istnieć bliższy rezerwuar komet - gdzieś za orbitą Neptuna, czyli 50-100 razy dalej, niż krąży Ziemia.

Tak czy inaczej, te drobne ciała miały narodzić się w tych obszarach Układu, gdzie panuje wieczny mróz. Słońce jest na tyle odległe, że prawie nie grzeje. Według hipotezy amerykańskiego naukowca Freda Whipple'a - również z połowy zeszłego wieku - kometa to nic innego jak kula brudnego lodu. Te przewidywania zostały potwierdzone potem przez liczne obserwacje, m.in. zdjęcia i dane z kilku sond uganiających się za kometą Halleya, kiedy ta powróciła w okolice naszej planety w połowie lat 80.

Tym większą niespodziankę przyniosły badania blisko tysiąca skalnych drobin, jakie zebrała wprost z warkocza komety Wild 2 i dostarczyła na Ziemię w styczniu tego roku sonda Stardust. Mają od 5 do 300 mikrometrów średnicy, a więc niektóre są cieńsze od ludzkiego włosa.

Już w marcu pojawiły się pierwsze sensacyjne doniesienia, że większość drobin składa się z mieszaniny minerałów, które krystalizują w wysokich temperaturach ponad tysiąca stopni Celsjusza. Badacze znaleźli głównie krzemiany powszechnie znajdowane już w meteorytach (tj. oliwiny i pirokseny), ale także troilit (siarczek żelaza). Minerały te musiałyby powstać dość blisko gorącego Słońca, bliżej, niż krąży Merkury, którego powierzchnia jest rozgrzewana do temperatury "ledwie" kilkuset stopni.

W jaki sposób trafiły więc do lodowego jądra komety Wild 2, która porusza się między Marsem a Jowiszem, a jeszcze kilkadziesiąt lat temu krążyła daleko za Neptunem?

To pytanie stało się wyzwaniem dla grupy kilkuset uczonych krojących drobiny złapane przez Stardusta na plasterki i analizujących je za pomocą najnowszych technik, m.in. długiego na 3 km akceleratora elektronów na Uniwersytecie Stanforda w USA.

Pierwsze podejrzenie padło na obce gwiazdy. Wiadomo bowiem, że mgławica, z której 4,6 mld lat temu powstało Słońce, musiała składać się z materiału wyrzuconego z innych gwiazd, resztek po eksplodujących supernowych, a także obłoków materii międzygwiazdowej. Astronomowie spodziewali się, że w kometach znajdą zamrożone przez miliardy lat drobiny pierwotnego tworzywa Układu Słonecznego. Problem w tym, że minerały z międzygwiazdowej przestrzeni powinny być amorficzne - tj. mieć strukturę szkła (zastygłej cieczy). Tymczasem w pułapkę Stardusta złapane zostały minerały w formie kryształków.

Może więc w pobliże Słońca zabłądziła materia przetworzona w okolicy innej gwiazdy? Dzisiejsze "Science" rozwiewa również tę wątpliwość. Badając proporcje niektórych izotopów (m.in. tlenu) w odpryskach z komety Wild 2, jednoznacznie ustalono, że pochodzą one ze Słońca. Tylko kilka z tysiąca drobin może mieć pozasłoneczny rodowód.

To oznacza, że zanim kometa się narodziła z kryształków lodu gdzieś w okolicach dzisiejszego Neptuna, musiały w te rejony wcześniej dotrzeć minerały przetopione w słonecznym tyglu. Być może niemowlęca gwiazda przeżywała gwałtowne konwulsje, wyrzucając falami materię? Albo wyjątkowo silny strumień wiatru słonecznego roznosił minerały daleko od gwiazdy, gdzie potem weszły w skład komet?

Pewne jest, że tego typu silne mieszanie mgławicy słonecznej trzeba będzie uwzględnić w teoriach narodzin układów planetarnych - komentuje w "Science" Don Burnett z Politechniki Kalifornijskiej Caltech w Pasadenie. Co gorsza, z powodu tego mieszania materii trudno będzie precyzyjnie ustalić miejsce, w którym komety się narodziły. Misja Stardust postawiła przed badaczami nowe zagadki.