Jsou tomu přesně dva týdny, co web a sociální sítě zaplavily nadšené komentáře o tom, jak už máme „objasněnou podstatu života“, a že organické látky na povrchu 67P páchají doslova orgie. Samozřejmě tomu tak není. Velmi opatrnou prezentaci nejednoznačných výsledků nabídla ESA už v tomto článku z 19.11. První spekulace se probudily k životu v den prezentace datových analýz vědeckého zařízení COSAC. V tomto tématu budeme dnes pokračovat, neboť v úterý zveřejnila Evropská kosmická agentura výsledky částečných analýz týmu dalšího detektoru na palubě Philae, který spolu s experimentem COSAC tvoří jedno z nejsledovanějších zařízení v dějinách astrobiologie.

Ptolemy a výzkum kometárních plynů

Ptolemy je hmotnostní spektrometr pro analýzu plynů v okolí komety. Jeho cílem je měřit množství a poměry izotopů lehkých prvků jako vodík, uhlík, dusík, či kyslík. Izotopy jsou různé formy téhož chemického prvku. Mají stejný počet protonů, ale rozdílný počet neutronů. Jsou tedy charakterizovány stejným atomovým číslem, ale rozdílnou atomovou hmotností (číslem hmotnostním). Izotopy téhož prvku mají prakticky totožné chemické vlastnosti, ale rozdílné vlastnosti fyzikální. Mnohdy bývá hlavní odlišností rozdílných izotopů jejich stálost.

Doposud měla spektroskopická měření komet za účelem zjištění výskytu a množství různých izotopů velkou nevýhodu: byla prováděna z velkých vzdáleností a byla tudíž dosti nepřesná. 12. listopadu se poprvé hmotnostní spektrometr a plynový analyzér dotknul přímo kometárního povrchu.

Nádherná architektura zařízení Ptolemy.
Zdroj: http://www.open.ac.uk/

Aby se tak vůbec mohlo stát, musely nejdříve týmy odborníků aplikovat do praxe kouzelnou mantru zasahující v posledních dekádách do všech oborů lidské činnosti: miniaturizaci. Hmotnostní spektrometry jsou totiž poměrně objemná zařízení zabírající nemalou část laboratoře. V tomto případě bylo nutno celý přístroj zmenšit do velikosti krabice od bot. Výsledek byl skutečným úspěchem – Ptolemy zvýšil úhrnnou hmotnost Philae o pouhých pět kilogramů.

Detektor reprezentuje koncept výzkumu těles sluneční soustavy, který by se dal nepřímo označit jako „laboratoř dopravená přímo na místo“. Tento koncept bývá označován akronymem MODULUS – Methods Of Determining and Understanding Light elements from Unequivocal Stable isotope compositions, tedy metody výzkumu lehkých prvků na základě určení poměru jejich stabilních izotopů.

Mezi hlavní vědecké úkoly tohoto experimentu patří:
– pátrat po možné souvislosti výskytu vody na kometách a vody na naší planetě
– objasnit základy chemického složení komet
– zkoumat vlastnosti organických látek na kometárním povrchu a pokusit se najít souvislost mezi výskytem organických látek na dalších tělesech a v jiných prostředích sluneční soustavy ( na Zemi, asteroidech, na jiných planetách a jejich měsících, meziplanetárním prachu apod.)
– objasnit povahu minerálních látek za nízkých teplot, jaké panují na kometárním povrchu
– odhadnout možnou roli komet v důležitých procesech našeho slunečního systému, jakými jsou například vznik a formování planet, či původ života

Materiál k další analýze mělo do detektoru Ptolemy dodávat zařízení SD2, jež tvoří primární vrtný systém modulu pro odběr materiálu jak z povrchu tak i z hloubek až 20 cm pod ním. Drobné vzorky na povrchu kometárního jádra měly být zachyceny na hlavici vrtného zařízení a posléze dopraveny do jedné ze čtyř mikrokomor určených pro experiment Ptolemy. Jen pro úplnost – dalších 28 mikrokomor na kruhové plošce vrtného zařízení bylo určeno pro přístroje COSAC a CIVA.

Mikrokomora by byla následně zahřáta, uvolněný plyn vtlačen do hmotnostního spektrometru, a detektor by poté měřil obsah a množství jednotlivých prvků a jejich izotopů.

Dvě sesterská zařízení na palubě Philae. Vlevo COSAC, vpravo Ptolemy.
Zdroj: http://www.universetoday.com/

Dramatické chvíle nad povrchem jádra

Analyzér Ptolemy si odbyl svoji vědeckou premiéru dávno předtím, než celý svět s napětím sledoval dramatické okolnosti dosednutí modulu Philae. První vzorky řídkého plynu analyzoval ještě v době, kdy byl Philae součástí sondy Rosetta. Úvodní měření probíhala ve vzdálenostech 15 000 a 10 000 kilometrů od komety 67P, později pak 30, 20 a 10 km od jádra.

Ale až v době od 12. do 14. listopadu měl možnost analyzovat vzorky z několika míst na povrchu. Pracovní sekvence byla v bezprostřední blízkosti jádra spuštěna přibližně sedm hodin po oddělení modulu od mateřské sondy, zhruba v době, kdy palubní kamerový systém Rosetty OSIRIS snímkoval modul po prvním odrazu od povrchu.

Když se Philae naposledy usadil mezi skalisky a průrvami, provedlo zařízení sadu šesti měření v době mezi 13. a 14. listopadem. Čtrnáctého se uskutečnilo poslední měření poněkud odlišné povahy než ta předchozí. Skončilo pouhých 45 minut předtím, než se modul z důvodu ztráty energie uvedl do hibernace.

Prozatím finální experiment proběhl doslova v době „posledního tažení“ landeru, kdy se vědci snažili provést cokoli, ještě než dojde k definitivnímu vybití primární baterie. V jeho průběhu se odborníci rozhodli analyzovat samotné pouzdro mikrokomory a zkusit najít stopy látek, které mohly být na jejich stěnách zachyceny. Šlo o dobrou volbu – vrtné zařízení SD2 už v té době nebylo možno použít, neboť bylo částečně nefunkční, a částečně si jej pro sebe uzurpovalo sesterské zařízení COSAC.

Vědci týmu Ptolemy sledují poslední chvilky modulu Philae před vybitím baterie.
Zdroj: ESA

Jednou větou: byl to boj s časem a s každým zbytkem energie v primární baterii. Analyzér Ptolemy patří navíc bohužel mezi komponenty s nejvyšší spotřebou elektrické energie. Rozhodnutí co udělat a co ne musela být nejen správná. Zároveň musela být provedena co nejrychleji. Nestačilo jen uskutečnit daný pokus. Důležité bylo odeslat data sondě Rosetta, aby mohla být následně přeposlána na Zemi. Byly to vypjaté chvíle plné emocí a nervozity jak pro technickou obsluhu sondy tak pro vědce týmu Ptolemy, kteří tu poslední noc sledovali dění v řídícím centru. Napjaté okamžiky duchapřítomně zachytil Ian Wright a vy se alespoň na chvíli můžete přenést do německého Lander Control Centre prostřednictvím jeho fotografie.

Nicméně velmi dobrou zprávou je, že Ptolemy odeslal data několika svých měření. Dokonce je jich tak hodně, a jsou natolik komplexní, že jejich podrobná analýza zabere ještě nějaký čas. Jelikož celý experiment probíhal za podmínek, na které nebyl zkonstruován, bude navíc nutno provést simulované testy v pozemských laboratořích, aby se vědci ujistili, že správně interpretují naměřená data.

Ze všeho nejdříve se odborníci pustí do rozboru dat naměřených těsně po prvním kontaktu. Bude velice zajímavé srovnat bohaté spektrum organických sloučenin detekovaných pomocí Ptolemy s datovými výstupy sesterského zařízení COSAC, jež provádělo měření o čtrnáct minut později.

Tým experimentu Ptolemy je teď doslova zavalen otázkami. O jaké organické sloučeniny přesně jde? V jakých poměrech jsou na povrchu zastoupeny? Co se změnilo mezi různými odběry vzorků s přibývajícím časem? Co zajímavého se dozvíme o 10-20 cm silné povrchové vrstvě prachu, do které se Philae zanořil při prvním kontaktu?

Je to běh na dlouhou trať. Možná půjde o týdny, ale spíše o měsíce. Ale to není v případě takto revolučního výzkumu nic pozoruhodného. Každopádně budeme pro vás vývoj situace i nadále monitorovat.

Výřez tabulky měření experimentu Ptolemy.
Zdroj: ESA/vědecký tým Ptolemy

zdroje informací:
http://blogs.esa.int/
http://www.lpi.usra.edu/
http://rosettaptolemy.com/
http://www.open.ac.uk/y

zdroje obrázků:
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/12/02/the-quest-for-organic-molecules-on-the-surface-of-67pc-g/
http://www.open.ac.uk/science/research/rosetta/mission/philae-lander/ptolemy
http://www.universetoday.com/114471/rosettas-philae-lander-a-swiss-army-knife-of-scientific-instruments/