A ROSINA (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis) elnevezésű ion- és semleges gázkomponens mérésére szolgáló tömegspektrométer 2014. augusztus 8. és szeptember 5. között gyűjtött adatokat a deutérium (nehézhidrogén) – hidrogén (D/H) arány meghatározására. A ROSINA három kisebb műszert foglal magában: a dupla fókuszú tömegspektrométert (DFMS), a visszaverődési repülési idő mérésén alapuló tömegspektrométert (RTOF), valamint az üstököskóma gáznyomását mérő érzékelőt (COPS). A szóban forgó D/H arányt a ROSINA a DFMS műszerrel határozta meg. A mérések idején az üstökös még 3,59 és 3,41 csillagászati egység távolság között volt a Naptól – írja a Csillagászat.hu.
A víz két hidrogénből és egy oxigénből álló elterjedt „könnyű” (H2O) módosulata mellett a nehézvíz változatai is előfordulnak a természetben, amelyekben a két hidrogént a nehézhidrogén helyettesíti (D2O), illetve a fél-nehézvíz (HDO) is előfordulhat, amelyben csak az egyik hidrogén helyett van deutérium. A deutérium a hidrogén egy izotópja, amelynek magjában a proton mellett még egy neutron is van, és körülöttük egy elektron. A deutériumnak a hidrogénhez viszonyított tömegaránya megmutatja, hogy a víz a Naprendszer kialakulása idején milyen hőmérsékleten, a Naptól milyen távolságban, milyen régióban és mikor jött létre.
A földi vízkészlet eredetére vonatkozó, máig is nyitott kérdés megválaszolásához közelebb vihetnek a Naprendszer különböző égitestjeiben meghatározott D/H arányok összehasonlítása a földiével. Ennek megfelelően a Rosetta mérései a földi vízkészlet eredetének megértéséhez is közelebb vihetnek.
A ROSINA ötven színképi megfigyeléséből a D/H arányt a HD16O nehézvíz egy formájából (deutérium-protium-oxid vagy fél-nehézvíz) és a közönséges „könnyű” víz H216O mennyiségének meghatározásából állapították meg. A ROSINA mérései szerint a 67P üstökösben a D/H arányra (6,5±0,7)×10-4 adódott, amely mintegy négyszerese a földi óceánok standard közepes D/H arányának (1,6×10-4).
Az ESA Herschel infravörös űrteleszkópjával végzett megfigyelések szerint a Jupiter-családhoz tartozó – így a Kuiper-övből származó 103P/Hartley 2-üstökösben a D/H (1,61±0.24)×10-4, ami a földi óceánok standard közepes D/H arányának felel meg (egyébként a 103P üstököst a NASA EPOXI űrszondája közvetlen közelről is tanulmányozta 2010-ben). Hasonlóan, a Herschel mérései szerint a 45P/Honda–Mrkos–Pajdusáková (az ábránkon 45P/H-M-P) Jupiter-családhoz tartozó üstökösben a D/H arány mintegy 2×10-4 értéknek adódott, ami szintén nagyon közel van a földi óceáni arányhoz. Bizonyos kisbolygókra meghatározott D/H arány is a földiéhez áll közel. Az Oort-felhő üstököseire (2,96±0,25)×10-4 közepes arányt állapítottak meg eddig, és a bemutatott ábrán ezek az üstökösök a Jupiter-család üstököseinél nagyobb D/H arányt mutatnak, és a 67P üstökösre most a ROSINA méréseiből még ezekénél is nagyobb arány adódott.
Összefoglalva: a kisbolygók és a Jupiter-család bizonyos üstököseinek D/H aránya a földiével nagyon jó egyezést mutat, vagyis ez égitestek egy része hozzájárulhatott a földi vízkészlet kialakulásához. Ezzel szemben a 67P üstökös meglepően nagy D/H aránya azt jelenti, hogy ez az égitest valószínűleg egészen más régióban keletkezett az ősi Naprendszerben, mint az eddig megfigyelt, Jupiter-családhoz tartozó üstökösök.
Az ekliptikai üstökösök az úgynevezett kései heves bombázási időszakban, mintegy 3,8 milliárd évvel ezelőtt ütközhettek nagy valószínűséggel a Földdel, amikor több ilyen kis égitest letért eredeti pályájáról, és a belső Naprendszer felé vette útját. Az Oort-felhő üstökösei valószínűleg nem járultak hozzá számottevő mértékben a földi vízkészlethez, illetve a ROSINA mérései alapján ugyanez mondható el a 67P-ről, valamint a vele egy régióban kialakult többi Jupiter-családi üstökösről is.
A hírrel kapcsolatos tudományos közleményt a Science folyóiratban publikálta (netes kiadás) Katherine Altwegg (Berni Egyetem), a ROSINA kutatócsoport vezetője és munkatársai.
