Наконец, миссия Stardust смогла доставить частички кометной пыли на Землю. Как оказалось, комета 81P/Wild 2 была далеко не такой простой, как ожидалось. Результаты анализов добытой пыли привели к некоторому переосмыслению того, что такое вообще кометы. Ранее казалось, что кометы и астероиды – это обособленные тела, которые формировались различными путями в различных регионах протопланетного облака. Теперь же оказалось, что пылевые частицы комет практически идентичны составу углеродсодержащим метеоритам С-класса.
Эти же метеориты, особенно группы CI, CM, и CR, содержат в себе богатейший набор сложных органических соединений, в том числе пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, которые в земных организмах являются структурными единицами хранения информации в РНК и ДНК. Характерно, что эти метеориты даже внешне похожи на уголь, за что и называются «углистыми». Кометные ядра точно так же имеют очень темный цвет.
Исследование углистых метеоритов выявило целый спектр различных аминокислот и сложных органических соединений. Причем ученые подчеркивают, что их открытие не является результатом загрязнения образцов на Земле. Это было установлено по ряду факторов: некоторые найденные аминокислоты не формируются на Земле; метеориты, подобранные во льдах Антарктиды и в пустыне Австралии, не продемонстрировали разницы в содержании углеводородов; изотопное соотношения легкого водорода и дейтерия в молекулах отличалось от земных типов.
Сегодня ученые приходят к выводу, что некоторые астероиды, которые обнаружены на данный момент в Солнечной системе, являются «спящими» кометами или ядрами комет, которые исчерпали запасы летучих соединений или затаили их глубоко под поверхностью.
Другой неожиданный факт, правда, не связанный напрямую с органикой, состоит в том, что как метеориты C-класса, так и частички кометной пыли содержат в себе минералы, которые формировались при высокой температуре свыше 1000 градусов Цельсия. Это никак не согласуется с ранней гипотезой, что кометы формировались на окраине Солнечной системы в ходе конденсации газов. Поэтому-то интересна не только органика, а вообще все, что там нашел на 67P/Чурюмова-Герасименко малыш Philae, и как придется переписывать учебники после интерпретации полученных им данных.
6.7. Philae: прощание
Philae Lander может претендовать на государственную премию за работу вопреки всем обстоятельствам. Пережив десятилетний перелет и аварийную посадку, он все же сумел героически выполнить свою задачу и провести исследование кометы, пока позволял заряд батарей. Летом 2015 года он всех удивил, вернувшись к жизни, но спустя год практически не осталось возможности повторить этот подвиг.
Автоматическая межпланетная станция Rosetta Европейского космического агентства (ESA), с посадочным аппаратом Philae отправилась в космос в 2004 году для исследования кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. Летом 2014 года произошло сближение Rosetta и ядра кометы. Кроме исследования кометы с расстояния, миссия предполагала прямой контакт с ядром кометы. Посадку должен был совершить спускаемый модуль Philae Lander. Изучив комету с расстояния, ученые выбрали подходящее место для посадки. Это было равнинное место, названное Агилкия у Южного полюса кометы.
12 ноября 2014 года Philae успешно отстыковался от Rosetta и отправился на встречу с кометой. Траектория была выбрана безупречно, и ничто не предвещало проблем, но последние метры полета оказались аварийными.
Сила притяжения четырехкилометрового куска льда и пыли невысока, поэтому Philae был оборудован несколькими инструментами, которые должны были удержать его на поверхности. В нескольких метрах от кометы аппарат должен был выстрелить специальные гарпуны, чтобы закрепиться в реголите.
Выстрела не произошло.
Коснувшись поверхности, Philae должен был включить ракетные двигатели, которые должны были «дуть» вверх и прижимать аппарат к комете.
Двигатели не сработали.
Во время работы двигателей, модуль должен был ввинтить в поверхность буры на своих ногах, чтобы надежно закрепиться на поверхности. Но без гарпунов и двигателей его ждала драматическая судьба, в которой буры оказались бесполезны. Philae повезло, что рыхлый грунт поглотил часть его кинетической энергии, и аппарат от первого удара не отбросило в космическое пространство. Зонд отскочил, пролетел несколько сот метров, снова отскочи и остановился в темной расселине только после четвертого прыжка.
Финальное место посадки сильно отличалось от того, что готовили ранее. Фактически Philae застрял в трещине глубиной несколько метров. Никто не знал места его фактической посадки. Результаты осмотра камерами с Rosetta и информация о выработке энергии солнечными батареями показали, что это довольно темное место. У ученых оставалось около двух-трех суток, чтобы реализовать весь научный потенциал Philae, задействовать все исследовательские приборы и инструменты, пока не исчерпается запас аккумуляторных батарей.
По словам ученых, за 64 часа работы Philae удалось реализовать на 80 % свою научную программу. Philae сумел оценить твердость поверхности и измерить ее температуру пенетрометром MUPUS, осмотреть поверхность камерами ROLIS, «просветить» ее георадаром CONSERT. Хроматографы Ptolemy и COSAC смогли «вдохнуть» газы кометы и изучить состав ее пыли. Более того, благодаря отскоку аппарата, удалось провести замеры некоторыми приборами в двух участках поверхности.
Что же смог узнать модуль?
Как в целом ранее и предполагалось, комета представляет собой смесь льда и пыли, причем довольно рыхлой консистенции. По данным радарного просвечивания ее пористость составляет 75–85 %. При этом, поверхность непосредственно в месте посадки оказалось неожиданно твердой. Ударник не смог продвинуться глубже 3 сантиметров рыхлого грунта. Дальше ему путь преградил твердый лед.
Обнаруженные газы у поверхности ядра кометы показали богатый набор органических соединений: формальдегид, метилизоцианат, ацетон, пропиональдегид, ацетамид и еще 11 органических соединений, богатых на углерод и азот. Основу атмосферы составляли водяные пары, угарный и углекислый газы. Исследователи отмечают, что обнаруженные органические соединения участвуют в синтезе аминокислот, сахаров, нуклеотидов и азотистых оснований – то есть являются готовыми «кирпичиками» жизни. Это не доказывает, что где-то кроме Земли есть жизнь, скорее подтверждает гипотезы о том, что кометы играли не последнюю роль в формировании жизни на Земле и могли принести на планету органические «заготовки», из которых в конечном счете появились и мы. Так что, продолжая мысль Карла Сагана, мы состоим не только из звездного вещества, но и из кометного. Может быть, оттуда такая тяга к космическим полетам?
К сожалению, радарный инструмент CONSERT не успел установить происхождение двойной структуры кометы. Для полноценного исследования недр ядра сигналы предполагалось посылать на Rosetta, а та уже должна была курсировать с обратной стороны кометы и принимать передачу CONSERT. Из-за ограниченности рабочего времени удалось пройтись «по верхам», не углубляясь дальше 100 метров в тело кометы.
По истечении 64 часов Philae уснул. То есть ушел в режим гибернации, в котором он пребывал и во время полета. Поначалу ученые давали весьма оптимистичные прогнозы по его пробуждению: сначала через неделю, потом через две, потом через два месяца. Но аппарат молчал. Комета приближалась к Солнцу, поэтому ожидалось, что солнечные батареи Philae будут получать больше энергии, и это позволит подзарядить аккумуляторы и вернуться к работе. По предварительной программе, если бы посадка удалась на равнину, к марту 2015 года палящие лучи Солнца привели бы к перегреву и выходу из строя аппарата. Но тень трещины берегла аппарат, хотя и не давала ему возможности вернуться к работе.
Летом 2015 года ученые решили повторить попытки выйти на связь. Прямой контакт Philae с Землей был невозможен, поэтому Rosetta выступала ретранслятором. И близкое Солнце вносило свои коррективы – поверхность кометы нагревалась, испарения возрастали, кома окутывала ядро и не позволяла Rosetta приближаться к поверхности. Поэтому орбитальному зонду приходилось лететь в сотне километров перед кометой.
В то же время солнечный свет давал шанс на восстановление работоспособности Philae. В любом случае, нельзя было просто включить передатчик и начать вещание. Зонд лежал в трещине, а его антенна упиралась в стенку, вместо того, чтобы возвышаться над равниной, как предполагала первоначальная программа. Поэтому первое, что требовалось инженерам – найти оптимальную траекторию Rosetta, которая позволила бы ей эффективно обмениваться сигналами с Philae.
Это настоящий космический детектив!
В июне 2015 года Rosetta принялась передавать сигналы на комету, ожидая получить ответ от Philae. Предыдущие попытки в марте закончились неудачей, поэтому 11–12 июня пришлось собрать инженерную группу и обсудить перспективность новых попыток выйти на связь. И через день Philae ответил!
Пока мы радовались хорошим новостям, ученые и инженеры миссии пытались продиагностировать сидящий аппарат и оптимизировать траекторию летающего. Для возвращения к научной деятельности в нормальном режиме, требовалось принять объем телеметрических данных – записи сведений о состоянии Philae от момента его повторного включения и до момента установления связи. Включился он сам – за несколько месяцев до того, как с ним вышли на связь. В очереди стояло примерно 8 тысяч пакетов телеметрии, на передачу которых потребовалось бы 40 минут прямой связи. Проблема была в том, что первый сеанс связи длился всего 78 секунд, второй сеанс – 4 минуты, третий – 19 минут. Но проблемы не заканчивались, и сеансы связи проходили с частыми сбоями, в результате, удавалось передавать ограниченное количество пакетов телеметрии.