Кометы – удивительные небесные тела, остатки протопланетного облака, сохранившиеся практически без изменений в последние 4,5 млрд. лет на периферии Солнечной системы. Воздействия комет на земную поверхность оказывали существенное влияние на развитие Земли, и особо в период ее ранней истории. Существуют предположения учёных, что именно они принесли воду и разнообразие органических молекул на Землю. Этим и многими другими загадками объясняется огромный интерес землян к возможным родоначальникам жизни на Земле.
Нельзя детально изучить строение кометы, наблюдая её только в телескоп. Поэтому у учёных всего мира существует мечта – получить кометное вещество для лабораторных исследований. На Земле найти остатки кометы невозможно. Имея низкую плотность и рыхлое строение, кометы «разваливаются» в земной атмосфере. Яркий тому пример – Тунгусская катастрофа. По одной из наиболее состоятельных версий, 30 июня 1908 г., с Землёй столкнулись фрагмент ядра кометы Энке, или… другая комета. Имея высокую начальную скорость и низкую плотность, комета разрушилась и полностью сгорела в атмосфере, а сам распад носил взрывной характер. Видимо, по этой причине многочисленные экспедиции к месту взрыва не нашли обломков небесного тела. К слову, по некоторым оценкам, в земную атмосферу за сутки может попадать до нескольких тонн кометного вещества, но поверхности Земли оно не достигает.
Единственная оставшаяся возможность получения кометного вещества – доставить его из космоса при помощи космического аппарата. На сегодняшний день это стало реальностью, и хотя конечная цель ещё далека, однако попытки уже предпринимаются, и надо отметить весьма успешно.
До настоящего времени 6 космических аппаратов совершили пролет вблизи трех комет. В 1986 г. две советских «Веги», два японских и один европейский космический аппарат пролетели вблизи кометы Галлея. Европейскому «Джотто» удалось сблизиться с кометой до рекордного расстояния всего 600 км. После этого в июле 1992 г. тот же «Джотто» смог получить изображения кометы Григга-Скьеллерупа с расстояния всего в 200 км от её ядра.
В начале января 2004 г. американский аппарат Stardust передал на Землю изображения кометы Вилда-2 с расстояния приблизительно в 240 км и собрал для исследования частички пыли из хвоста.
И всё же каждая космическая миссия приносила учёным больше вопросов, нежели ответов. Одним из основных вопросов современности является определение различий в строении и составе внешней и внутренней частей кометы. Ответ на этот и другие вопросы должна дать экспедиция космического аппарата Deep Impact к комете Темпля 1. Способ исследования стал весьма оригинален: прямое механическое воздействие на ядро зондом-импактором. Другим словом — бомбардировка.
Комета 9P/Темпль 1 была обнаружена 3 апреля 1867 г. Эрнстом Темплем в Марселе (Франция) визуально. Она была тогда 9-ой величиной и располагалась в 0.71 а.е. от Земли и 1.64 а.е. от Солнца. Ее орбитальный период составляет 5,5 лет, что вместе с небольшим углом наклона орбиты и повлияло на выбор кометы для исследований.
Основные цели, поставленные перед миссией Deep Impact: наблюдение за формированием кратера; измерение глубины кратера и его диаметра; определение состава пород, слагающих кратера и продуктов выброса и газового состава комы в результате физического воздействия.
Учёные верят, что в случае успешного окончания миссии будет найден ключ к формированию Солнечной системы и, соответственно, удастся узнать больше о структуре и составе комет: исчерпываются ли у них запасы газа и льда со временем или же они «консервируются» под наружной корой? Каково различие между составами ядра кометы и её поверхности? И др.
4 июля зонд-импактор массой 370 кг на скорости 10,2 км/с отделился от основного аппарата за 24 ч. до соударения с кометой. Камера, которая была установлена на зонде, практически до последнего момента снимала приближающуюся поверхность ядра.
За несколько минут, пока записывался обзор сурового ландшафта, т.е. во время самого столкновения зонда с кометой, вид поверхности значительно менялся. Аппарат ударился между двумя кратерами диаметром ок. 0,5 км, которые видны на фотографии. Измерения показали, что зонд пробил поверхность и прошёл глубоко внутрь, до того как успел испариться. Энергия столкновения составила 19 ГДж (4,8 т ТНТ). Это созданное человеком явление было видно во всей Солнечной системе. Неожиданно яркий взрыв не был ядерным: свечение было обусловлено отражением солнечного света от огромного выброшенного облака. На изображениях показано, как это событие было видно с находящегося на околоземной орбите космического телескопа им. Хаббла. Большое облако светлого вещества было выброшено из ядра кометы, а затем рассеяно в воздушном пространстве. Несколько часов после удара область вокруг кометы была ярче более чем втрое. Астрономы продолжают исследовать изображения и другие данные, переданные аппаратом Deep Impact.
На данный момент уже известно, что поверхность кометы покрыта слоем пыли, чрезвычайно мелкой, даже мельче талька. Глубокое проникновение зонда в тело кометы свидетельствует о рыхлом сложении внешних и внутренних слоёв ядра: следовательно, формирование кометы 4,5 млрд. лет назад проходило без переплавки ядра. В выброшенном материале учёные обнаружили воду, углекислый газ и органические вещества. Еще удивление вызвал факт малого количества водяного пара, поскольку считается, что кометы изобилуют водой. Похоже, что комета Темпеля 1 содержит в себе больше пыли, чем воды.
Исследователи пока не имеют точных данных о величине кратера, который образовался в результате воздействия на комету. Определение его размеров и анализ выбрасываемого вещества поможет изучить этапы образования кометы Темпля 1, рожденной вместе с Солнечной системой.
По получаемым результатам, программа Deep Impact всё же грозит оказаться далеко не столь успешной, как ожидалось. Проблема в том, что в фотокамере Deep Impact – High Resolution Instrument (HRI) – в ходе полёта ещё в марте произошла расфокусировка. Инженеры NASA предположили, что всё дело во влаге, осевшей на объективе камеры в последние часы перед стартом. Попытка устранить проблему подогревом ни к чему не привела. Поэтому в NASA все усилия специалистов были сосредоточены на компьютерных методах обработки изображений, чтобы максимально исправить размытость полученных фотографий.
Используемые методы не позволили полностью решить проблему, т.к. полученные изображения (HRI) оказались недостаточно контрастными. Дополнительной причиной расфокусировки стало облако пыли, образовавшееся в результате столкновения 350-кг зонда с ядром кометы.
Сейчас учёные пытаются произвести перекалибровку камеры HRI. Если она будет удачной, полученные данные будут использованы для коррекции имеющихся изображений. В случае неудачной перекалибровки фотографий, кратера на поверхности кометы так никто и не увидит. А ведь именно фотографирование искусственно созданного кратера кометы Темпля 1 и было главной задачей программы NASA Deep Impact. Космос по-прежнему хранит свои тайны, и тем сильнее стремление человека постичь тайны Мироздания.
Александр Степура