Entfernter „Weltraum-Schneemann“ lüftet Rätsel, wie einige ruhende Weltraumobjekte zu „Eisbomben“ werden

Eine neue Studie stellt das, was Wissenschaftler über entfernte Objekte in den entlegensten Regionen des Sonnensystems zu wissen glaubten, auf den Kopf, angefangen bei einem Objekt namens Weltraumschneemann.

Forscher der Brown University und des SETI-Instituts fanden heraus, dass das doppellappige Objekt, das offiziell Kuiper Belt Object 486958 Arrokoth heißt und einem Schneemann ähnelt, tief in seinem Inneren möglicherweise uraltes Eis gespeichert hat, das aus der Zeit stammt, als sich das Objekt vor Milliarden von Jahren zum ersten Mal bildete. Aber das ist erst der Anfang ihrer Erkenntnisse.

Anhand eines neuen Modells, das sie entwickelt haben, um zu untersuchen, wie sich Kometen entwickeln, vermuten die Forscher, dass diese Ausdauerleistung nicht nur Arrokoth vorbehalten ist, sondern auch vielen Objekten aus dem Kuipergürtel – der in den äußersten Regionen des Sonnensystems liegt und bis in die Frühzeit zurückreicht Entstehung des Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren – könnte auch das alte Eis enthalten, mit dem sie entstanden sind.

„Wir haben hier in unserer Arbeit mit einem ziemlich einfachen mathematischen Modell gezeigt, dass man dieses primitive Eis wirklich lange Zeit tief im Inneren dieser Objekte eingeschlossen halten kann“, sagte Sam Birch, ein Planetenforscher am Brown und einer von ihnen die Co-Autoren des Artikels. „Die meisten unserer Gemeinde dachten, dass dieses Eis längst verloren sein sollte, aber wir denken jetzt, dass das möglicherweise nicht der Fall ist.“

Birke beschreibt die Arbeit im Tagebuch Ikarus mit Co-Autor Orkan Umurhan, einem leitenden Wissenschaftler am SETI-Institut.

Bisher war es für Wissenschaftler schwierig herauszufinden, was mit dem Eis auf diesen Weltraumgesteinen im Laufe der Zeit passiert. Die Studie stellt weit verbreitete thermische Evolutionsmodelle in Frage, die die Langlebigkeit von Eis, das so temperaturempfindlich wie Kohlenmonoxid ist, nicht berücksichtigen. Das Modell, das die Forscher für die Studie erstellt haben, erklärt diese Veränderung und legt nahe, dass das leicht flüchtige Eis in diesen Objekten viel länger anhält als bisher angenommen.

„Wir sagen im Grunde, dass Arrokoth so superkalt ist, dass das Gas, in das es sublimiert, zuerst durch seine poröse Form nach außen wandern muss, damit mehr Eis sublimiert – oder direkt vom Feststoff in den Gaszustand übergeht und dabei die darin enthaltene flüssige Phase überspringt. schwammartiges Inneres“, sagte Birch. „Der Trick besteht darin, dass man zum Bewegen des Gases auch das Eis sublimieren muss, sodass es zu einem Dominoeffekt kommt: In Arrokoth wird es kälter, weniger Eis sublimiert, weniger Gas bewegt sich, es wird noch kälter und so weiter.“ Irgendwann schaltet sich einfach alles ab und man bleibt mit einem Objekt voller Gas zurück, das langsam herausrieselt.“

Die Arbeit legt nahe, dass Kuipergürtel-Objekte als ruhende „Eisbomben“ fungieren können, die flüchtige Gase in ihrem Inneren für Milliarden von Jahren speichern, bis sie durch Umlaufbahnverschiebungen näher an die Sonne gebracht werden und die Hitze sie instabil macht. Diese neue Idee könnte helfen zu erklären, warum diese eisigen Objekte aus dem Kuipergürtel so heftig ausbrechen, wenn sie sich der Sonne zum ersten Mal nähern. Plötzlich wird das kalte Gas in ihnen schnell unter Druck gesetzt und diese Objekte entwickeln sich zu Kometen.

„Das Wichtigste ist, dass wir einen schwerwiegenden Fehler im physikalischen Modell korrigiert haben, das die Menschen jahrzehntelang für diese sehr kalten und alten Objekte angenommen hatten“, sagte Umurhan, Birchs Co-Autor des Papiers. „Diese Studie könnte der erste Anstoß für eine Neubewertung der inneren Evolutions- und Aktivitätstheorie des Kometen sein.“

Insgesamt stellt die Studie bestehende Vorhersagen in Frage und eröffnet neue Wege zum Verständnis der Natur von Kometen und ihrer Herkunft. Birch und Umurhan sind Co-Ermittler der NASA-Mission Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR), um mindestens 80 Gramm Oberflächenmaterial vom Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko zu sammeln und zur Analyse zur Erde zurückzubringen.

Die Ergebnisse dieser Studie könnten als Leitfaden für die Explorations- und Probenahmestrategien von CAESAR dienen und dazu beitragen, unser Verständnis der Entwicklung und Aktivität von Kometen zu vertiefen.

„Möglicherweise gibt es überall im äußeren Sonnensystem riesige Reservoire dieser primitiven Materialien, die in kleinen Körpern eingeschlossen sind – Materialien, die nur darauf warten, auszubrechen, damit wir sie beobachten können, oder die im Tiefkühlzustand liegen, bis wir sie bergen und nach Hause bringen können.“ Erde“, sagte Birch.