Újra a víz eredetéről
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2019.01.11 06:15.)

A planetológia egyik fontos kérdése a földi víz eredete, amire vonatkozóan a különböző égitesteken a deutérium/hidrogén arány mérése adhat támpontot.

A deutérium (D) a hidrogén (H) nehéz izotópja, amelynek magjában az egyetlen proton mellett egy neutron is található. Ennek a közönséges hidrogénhez viszonyított mennyiségéből próbálnak a kutatók arra következtetni, valóban az üstökösök becsapódása hozhatta-e a Földre bolygónk vízkészletét. Ha így történt, akkor azt várnánk, hogy a Naprendszer különböző égitestjein azonos D/H arányt mérünk. A Hartley–2 üstökös megfigyelése során a földivel azonos D/H arányt mértek. A Rosetta mérései viszont – amelyekről itt és itt írtunk – ennek ellentmondani látszottak.

Legújabban a pályafutását már befejezett Cassini űrszonda mérési eredményeinek feldolgozása során tettek érdekes felfedezést. A Cassini látható és infravörös tartományban működő, térképező spektrométere (VIMS, Visual and Infrared Mapping Spectrometer) mérései alapján határozták meg a D/H arányt a Szaturnusz gyűrűinek anyagában és holdjain. A gyűrű és a holdak többsége esetében a földihez hasonló D/H arányt találtak, a Phoebe azonban ettől jelentősen eltérő D/H értéket mutatott, sőt eddig egyetlen más égitestnél sem találtak olyan magas D/H arányt, mint a Phoebénél. Ebből arra következtettek, hogy a Phoebe nem a Szaturnusz környezetében, hanem attól jóval távolabb, valahol a Naprendszer sokkal távolabbi vidékén keletkezhetett (mert a modellek szerint a Naptól távolodva a D/H arány nő). A Phoebe D/H aránya a mérések szerint 8,3-szer nagyobb a Földre jellemző átlagos értéknél. (A Phoebe más szempontból is különleges, ugyanezen tanulmány szerint a ¹³C/¹²C arány 4,7-szer nagyobb a földinél.)

A Szaturnusz Phoebe nevű holdja a NASA Cassini űrszondájának 2004. június 11-én készített felvételén. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

A Cassini mérési eredménye önmagában is meglepő, emellett azonban arra is rávilágít, hogy a Naprendszer más égitestjeinek vizsgálatánál is fontos az izotóparányok mérése. A következő, ilyen vizsgálatokra alkalmas űreszköz a NASA Europa Clipper űrszondája lehet, feltéve, hogy a finanszírozási nehézségek ellenére megvalósul. Arról persze valószínűleg szó sem lehet, hogy az Europára leszálló szonda elkészüljön. Mindenesetre, ha minden jól megy, az Europa Clipper a 2020-as években elindulhat a Jupiter jeges holdja felé.

A Clipper egyik műszere a térképező képalkotó spektrométer lenne (MISE, Mapping Imaging Spectrometer for Europa), amely elsősorban biomarkereket keresne (aminosavakat, más szerves anyagokat, módosult szilikátokat és más, az asztrobiológusok számára érdekes anyagokat), de emellett a Clipper műszerei a D/H arány mérésére is alkalmasak lesznek. A MISE vezető kutatója, Roger Clark (Planetary Science Institute) szerint a Clipper alkalmas arra, hogy a Cassiniéhoz hasonló D/H méréseket végezzen, ehhez nem kell a tervezett műszereket módosítani, csak a megfelelő kalibrációkat kell elvégezni.

A NASA tervezett Europa Clipper szondája az Europa jeges felszíne fölött. (Fantáziarajz: NASA)

William Minarik, a McGill Egyetem geokémikusa a D/H arány naptávolságtól függő változásával kapcsolatban azt vetette fel, hogy az egyes holdak D/H arányát megmérve következtethetünk arra, milyen kisebb testek, üstökösök és kisbolygók összeállásával jött létre az adott hold. Ebből viszont következtetni lehetne arra, mennyire kaotikus viszonyok uralkodtak a Naprendszerben keletkezése idején.

A D/H arányra vonatkozó újabb eredmények a Hayabusa–2 és az OSIRIS-REx szondáktól várhatók, amelyek anyagmintákat hoznak vizet tartalmazó kisbolygókról, így a mintákon a földi laboratóriumokban részletes izotópvizsgálatokat lehet végezni. A várhatóan 2021-ben induló James Webb-űrtávcső ugyancsak alkalmas lesz arra, hogy a közeli és a közepes infravörös tartományban megmérjék vele egyes holdak, elsősorban az Europa és az Enceladus D/H arányát.