Космохимия: Почему её изучают? Что она может рассказать о поиске жизни за пределами Земли?
Космохимия — это изучение космического вещества, материалов, из которых состоят планеты, звёзды, спутники, кометы и астероиды (твёрдые, жидкие, газообразные и плазма). В отличие от астрономии, изучающей свет, космохимия анализирует сами материалы. Её ключевые преимущества:
- Материалы фиксируют условия места и времени своего образования, позволяя заглянуть в глубокое прошлое.
- Лабораторные измерения веществ чрезвычайно точны и чувствительны, их качество растёт с развитием технологий.
Основные методы — лабораторный анализ метеоритов и образцов, доставленных с Луны, астероидов и комет.
Преимущества и сложности
Главное преимущество — воспроизводимость измерений: разные лаборатории могут проверять результаты на одних и тех же или похожих образцах. Это сложнее сделать в астрономии или при дистанционном зондировании.
Основная сложность — доставка образцов. Помимо пилотируемых миссий "Аполлон", все образцы собирают роботизированные аппараты. Это требует колоссальных усилий: точных расчётов, тестов, работы сотен учёных и инженеров для сбора, защиты от загрязнения и возврата на Землю иногда всего нескольких унций вещества.
Успешные миссии по возврату проб с других небесных тел выполнили только четыре страны:
- СССР — лунный грунт (1970-е).
- США — образцы кометы, астероида, солнечные частицы.
- Япония — образцы с двух астероидов.
- Китай — 61.1 унции лунного грунта (рекорд для роботизированных миссий).
Связь с поиском жизни
Космохимия помогает понять, как астероиды и кометы могли доставлять на планеты или спутники пребиотические органические соединения — "ингредиенты", необходимые для жизни. Это не доказывает, что жизнь началась именно так, но показывает один из возможных путей.
Обнаружение жизни на другом мире потребует абсолютной уверенности, что возможно только при повторных измерениях разными лабораториями и методами на образцах, доставленных на Землю. По мнению экспертов, только так можно будет точно подтвердить жизнь на Европе, Энцеладе или Марсе.
Текущие и планируемые миссии:
- Mars Sample Return (MSR) — NASA работает над первой в истории доставкой марсианского реголита. Ровер Perseverance уже собирает и оставляет образцы в кратере Езеро для будущего возврата.
- Европа — обсуждались миссии по возврату проб из океана (2002) или из шлейфов (2015), но конкретных проектов пока нет.
- Энцелад — предлагалась миссия Life Investigation for Enceladus (LIFE) для возврата проб из шлейфов, но она ещё не утверждена.
Важнейшее измерение в истории космохимии
Наиболее значимым достижением стало измерение изотопного состава кислорода Солнца по образцам солнечного ветра, доставленным миссией NASA Genesis (несмотря на аварию посадочной капсулы). Учёные (Kevin McKeegan и др.) обнаружили, что солнечный кислород на 6% легче земного и соответствует составу древнейших объектов Солнечной системы — кальций-алюминиевых включений (CAI) в метеоритах. Этот результат, предсказанный Bob Clayton, поместил Солнечную систему в её астрофизический контекст.
Советы для будущих космохимиков
Эта междисциплинарная область требует знаний в биологии, химии, геологии, физике, математике, электронике. Широкое образование — ключ к успеху. Космохимики сотрудничают с вулканологами, математиками, изучающими хаотическое движение, и сотнями инженеров миссий.
Метеориты — уникальная летопись природы. Среди них есть образцы с Марса, Луны, астероида Веста, железные метеориты — ядра разрушенных планет. Они фиксируют процессы, происходившие 4.5 миллиарда лет назад. Поиск свежеупавших метеоритов (по данным о болидах) — сложная, но стоящая задача.