Карликовая планета Церера могла получить органический материал от космических объектов

Поверхность карликовой планеты Церера. Места органического материала показаны как или в красных квадратах. Подавляющее большинство мест обнаружено около кратера Эрнутет в северном полушарии. Автор: MPS

Органический материал, обнаруженный в нескольких областях на поверхности карликовой планеты Церера, вероятно, имеет экзогенное происхождение. Падающие астероиды из внешнего пояса астероидов могли принести его с собой.

В журнале AGU Advances группа исследователей во главе с Институтом Макса Планка по исследованию солнечной системы (MPS) в Германии представляет наиболее полный на сегодняшний день анализ этого загадочного материала и его геологического контекста. С этой целью группа впервые использовала искусственный интеллект для анализа данных наблюдений с космического аппарата NASA Dawn.

Согласно исследованию, уникальный криовулканизм карликовой планеты, при котором соленый рассол поднимается из недр тела на поверхность, не несет ответственности за обнаруженные до сих пор органические отложения. Эти новые открытия помогают понять, где и как в Солнечной системе могли возникнуть пригодные для жизни условия.

Органические молекулы входят в необходимый инвентарь миров, благоприятных для жизни. На Земле соединения углерода, водорода и — в меньших количествах — других элементов образуют основные строительные блоки всей жизни. В последние годы исследователи обнаружили такие молекулы на больших расстояниях от Солнца: на транснептуновых объектах, кометах и далеких астероидах.

Предполагается, что эти тела являются в значительной степени неизмененными остатками ранних дней Солнечной системы. Строительные блоки жизни могли быть, таким образом, частью их «базовой конфигурации» с самого начала и, возможно, достигли внутренней части Солнечной системы только позже.

Для текущего исследования ученые искали ранее неизвестные залежи органического материала на карликовой планете Церера. Поскольку это тело находится в середине пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера, оно не является однозначно родным ни для внутренней, ни для внешней Солнечной системы. Согласно более ранним исследованиям, это место может быть даже местом его рождения. Поэтому ученые интересуются происхождением органических компонентов Цереры. Возникли ли они локально в поясе астероидов? Или они прибыли позже?

Поиск органики издалека

Доказательства наличия отложений органического материала были обнаружены уже на ранних этапах миссии Dawn. Космический аппарат Dawn достиг Цереры в марте 2015 года и сопровождал ее около трех с половиной лет. За это время научная система камер и спектрометр на борту сканировали всю поверхность карликовой планеты.

Потенциальные участки органического материала можно обнаружить с помощью данных камеры: яркость света, отраженного от этих областей, заметно увеличивается с увеличением длины волны. Спектрометр разделяет свет на гораздо большее количество длин волн, чем камера, и поэтому может подтвердить или опровергнуть наличие органики.

К сожалению, дистанционных данных недостаточно для однозначной идентификации отдельных типов молекул. Однако достоверно, что обнаруженные отложения состоят из органических соединений, имеющих цепочечную структуру. Исследователи называют такие молекулы алифатическими углеводородами.

Авторы текущего исследования использовали искусственный интеллект, чтобы прочесать всю поверхность карликовой планеты на предмет следов алифатических органических молекул.

«На самом деле участки с такими органическими молекулами редки на Церере и лишены каких-либо признаков криовулканической активности», — говорит первый автор Ранджан Саркар из MPS, подводя итоги исследования.

Подавляющее большинство месторождений можно найти вдоль края или вблизи большого кратера Эрнутет в северном полушарии карликовой планеты. Только три расположены на большем расстоянии от него. Два участка ранее не были известны. Более детальный анализ геологических структур в местах расположения органического материала позволяет сделать дальнейшие выводы.

«Ни на одном из месторождений мы не находим свидетельств современной или прошлой вулканической или тектонической активности: никаких траншей, каньонов, вулканических куполов или жерл. Более того, поблизости нет глубоких ударных кратеров», — говорит Мартин Хоффманн из MPS.

Воздействия от дальних соседей

В ходе миссии Dawn Церера оказалась необычным, криовулканическим миром. Под его поверхностью скрывается водянистый рассол, который местами просачивался на поверхность до недавнего времени.

«Разумеется, первое предположение заключается в том, что уникальный криовулканизм Цереры перенес органический материал из недр тела на поверхность», — говорит Андреас Натуэс из MPS, руководитель группы камер. «Но наши результаты показывают обратное».

В местах криовулканической активности нет никаких доказательств наличия органического вещества. А там, где органические соединения были надежно обнаружены, нет никаких доказательств глубинной или поверхностной активности.

Поэтому исследователи утверждают, что органический материал был привнесен в результате удара одного или нескольких астероидов из внешнего пояса астероидов. Компьютерное моделирование показывает, что эти тела относятся к числу тех, которые чаще всего сталкивались с Церерой. Поскольку не слишком далекие соседи не набирают большой скорости, при ударе выделяется лишь небольшое количество тепла. Органические соединения могут выдерживать такие температуры.

«К сожалению, Dawn не может обнаружить все типы органических соединений», — отмечает Натуэс. Вполне вероятно, что строительные блоки жизни также сформировались в подземном океане Цереры и, возможно, даже достигли поверхности — или все еще достигают ее.

«Однако органические отложения, которые были надежно обнаружены Dawn до сих пор, вероятно, не происходят из самой Цереры», — объясняет он. Натуэс продолжает, говоря, что для обнаружения органического материала из недр Цереры потребуется будущая миссия спускаемого аппарата.

Миссия NASA Dawn изучала два тела в поясе астероидов с близкого расстояния: протопланету Весту с 2011 по 2012 год и карликовую планету Цереру с 2015 по 2018 год. Научная система камер миссии, Dawn Framing Cameras, была разработана, построена и эксплуатировалась во время миссии под руководством MPS. Спектрометр VIR был предоставлен Итальянским космическим агентством ASI.

Больше информации: R. Sarkar et al, Ceres: Organic‐Rich Sites of Exogenic Origin?, AGU Advances (2025). DOI: 10.1029/2024AV001362

Источник: Max Planck Society