Откуда взялся молекулярный кислород в комете 67/P?

[Андрей Курилов]

А откуда внутри льда кометы взяться атомарному кислороду, да ещё и в таких количествах и без перекиси водорода?

[Скеп-тик]

Бомбардировка ледяных тел ядрами углерода, азота и кислорода при вспышке сверхновой.. Пока они восстанавливают свои электронные оболочки, вокруг разрушаются молекулы воды, происходит попутно синтез простейшей органики и нитрогена с аммиаком. Что даёт дополнительные атомы кислорода.
Что касается озона и перекиси, вероятно, они каталитически разрушаются при прохождении сквозь реголит, дополняя джеты О и О₂.
^{Но это сугубо моя личная фантазия.} Кроме того, я понятия не имею, как эти молекулы (О₃ и Н₂О₂) реагируют на ультрафиолет и просто солнечный свет в условиях вакуума.

[Андрей Курилов]

Бомбардировка ледяных тел ядрами углерода, азота и кислорода при вспышке сверхновой.. Пока они восстанавливают свои электронные оболочки, вокруг разрушаются молекулы воды, происходит попутно синтез простейшей органики и нитрогена с аммиаком. Что даёт дополнительные атомы кислорода.

Боюсь что ядра не пройдут и метра вглубь кометного ядра. Кроме того, необходим рассчёт, показывающий что кислорода образуется достаточно много

[arduan]

Внутри завелись микробы и выделяют кислород   

[Скеп-тик]

Боюсь что ядра не пройдут и метра вглубь кометного ядра.

Немного логики.
Этим летом нам стало известно, что за последние 8 млн лет Солнечная система дважды пережила взрывы близких сверхновых, обогативших Луну и дно океана ⁶⁰Fe. Отматываем 4,5 млрд лет назад. Солнце со своим протопланетным диском формируется вдвое ближе к центру Галактики (судя по металличности), и за время формирования планет (100-250 млн лет) может пережить 20-50 вспышек близких сверхновых.  При этом экспонируются не только крупные тела, но и пылинки от микрона до сантиметров и метров - время не стоит на месте. То есть аккумулироваться есть где, и если при слипании протокометных тел температура не повышалась выше минус 200, водяной лед мог передать свои кислородно-азотно-угарные богатства будущей комете.

[Андрей Курилов]

При этом экспонируются не только крупные тела, но и пылинки от микрона до сантиметров и метров - время не стоит на месте. То есть аккумулироваться есть где, и если при слипании протокометных тел температура не повышалась выше минус 200, водяной лед мог передать свои кислородно-азотно-угарные богатства будущей комете.

При этом получается, что суммарной мощности сверхновых оказалось достаточно для радиационного разложения значительной части водяного льда, но не хватило для потери летучих веществ. Кроме того, такая интенсивная бомбардировка ядрами атомов привела бы к изотопным аномалиям.

Я недавно читал статью, в которой говорится, что радиация от кобальта-60 сверхновых препятствовала образованию монооксида углерода, позволяя углероду конденсироваться в пыль и оставлять большое количество свободного кислорода в областях звездообразования.

[Скеп-тик]

Я бы заменил слово "значительную" на "заметную". А изотопные аномалии - дело вкуса: отношение ¹⁶О/¹⁷О/¹⁸О у комет и метеоритов очень разнообразно (в отличии от железа/вольфрама/ванадия).

[Андрей Курилов]

Я бы заменил слово "значительную" на "заметную".

В общем, тут считать надо

[telihoph]

Бактерии, живущие во льду.

[Combinator]

Информация к размышлению - обнаружены признаки наличия молекулярного кислорода на Земле в раннем архее (изучались породы формации Исуя возрастом 3.7-3.8 млрд. лет): http://www.nature.com/articles/srep21058

Ну и на Марсе, судя по данным Куриосити, 3.5-4.0 млрд. лет назад концентрация растворённого в воде кислорода была сравнима с сегодняшней на Земле. Команда Куриосити объясняет это возможным активным радиолизом воды после потери Марсом магнитного поля, но расчётов, сие подтверждающих, я лично нигде не видел, а если судить по постам в этом топике, данную гипотезу числено обосновать будет весьма затруднительно...

[Андрей Курилов]

Информация сия к теме имеет сугубо опосредованное отношение и спекулятивный характер

[Андрей Курилов]

Ученые объяснили появление молекулярного кислорода на кометах

Согласно предположению ученых, процесс происходит следующим образом. Из-за нагревания солнечными лучами вода испаряется с кометы. Затем молекулы воды ионизируются ультрафиолетовыми солнечными лучами и направляются солнечным ветром обратно к поверхности. При столкновении ионизированных молекул воды с содержащими атомы кислорода веществами на поверхности, молекулы захватывают один атом и вода распадается на молекулу O2 и два атома водорода. Реакции такого типа называются реакциями Эли-Риделя.

Исследователи вроде бы изначально отвергли такой вариант. По предложенной выше схеме кислород был бы только на поверхности. Но он изначально был растворен в воде, которая вошла в состав кометы

[Андрей Курилов]

H2O and O2 Absorption in the Coma of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko Measured by the Alice Far-Ultraviolet Spectrograph on Rosetta

В спектре звёзд, разглядываемых прибором ALICE сквозь кому 67P также виден молекулярный кислород, что независимо подтверждает обнаружение молекулярного кислорода в коме масс-спектрометром ROSINA. Проблема в том, что ALICE видит существенно больше молекулярного кислорода (~25%), чем ROSINA (~3.8%) по отношению к воде. В качестве объяснения такой разницы предлагается то, что ROSINA "нюхает" непосредственно "у себя под носом", а ALICE измеряет соотношение на луче, уходящем очень далеко, в том числе и во внешние части комы.

[Андрей Курилов]

Всё больше фактов указывает на то, что молекулярный кислород образуется прямо в коме из молекул воды:
http://adsabs.harvard.edu/abs/2017NatCo...815298Y
Т.е. шансов найти молекулярный кислород во льду кометы практически нет

[Андрей Курилов]

On the origin of O₂ and other volatile species in comets
Vianney Taquet, Kenji Furuya, Catherine Walsh, Ewine F. van Dishoeck
(Submitted on 7 Nov 2017)
Авторы рассматривают 3 возможных варианта образования кометного O₂ и приходят к выводу, что последний образовался на стадии тёмных пылевых облаков/глобул. Вариант возникновения O₂ прямо в коме почему-то даже не рассматривался. Есть такая вот фраза:

However, we find here that the entrapment and strong association with water ice combined with low abundance of species like H2O2, HO2, or O3 can be explained by an efficient O2 formation at the surface of interstellar ices through oxygen atom recombination in relatively warmer (∼ 20 K) and denser (nH & 105 cm−3) conditions than usually expected in dark clouds.

Т.е. видимо возникновение O₂ прямо в коме приведёт к заметным количествам озона и пероксида водорода, чего не наблюдается.

[Андрей Курилов]

The Nature and Frequency of the Gas Outbursts in Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko observed by the Alice Far-ultraviolet Spectrograph on RosettaВ УФ-диапазоне наблюдались всплески содержания O₂ в коме, причём никак не связанные с колебаниями содержания пыли (и видимой яркости комы).

В качестве объяснения такой разницы предлагается то, что ROSINA "нюхает" непосредственно "у себя под носом", а ALICE измеряет соотношение на луче, уходящем очень далеко, в том числе и во внешние части комы.

Здесь я понял наоборот. В той статье на самом деле ALICE обнаружил более высокое содержание O₂ вблизи поверхности ядра, до 50% по отношению к H₂O и даже больше.

[Андрей Курилов]

A gas-phase primordial origin of O2 in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
https://arxiv.org/abs/1902.09437

Я, в свою очередь, предложил бы следующую гипотезу. Известно, что углистые хондриты содержат гидратированные минералы, а массовая доля связанной воды может достигать 22 %. Это говорит о том, что минералы внешней части астероидного пояса прямо таки плескались в большом количестве тёплой воды под ненулевым давлением. Т.е. во внешней части пояса астероидов существовали планетоиды, покрытые океанами. Эти океаны должны были обильно испаряться (даже будучи покрытыми льдом, который будет сублимировать), создавая паровые атмосферы, где шло разложение молекул воды на водород и кислород. Кислород скапливался, т.к. тяжелее и растворялся в жидкой воде и льдах. Потом планетоиды внешней части пояса астероидов были разбиты в осколки, богатые льдом с растворённым в нём кислородом.

[noxx77]

A gas-phase primordial origin of O2 in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
https://arxiv.org/abs/1902.09437

Я, в свою очередь, предложил бы следующую гипотезу. Известно, что углистые хондриты содержат гидратированные минералы, а массовая доля связанной воды может достигать 22 %. Это говорит о том, что минералы внешней части астероидного пояса прямо таки плескались в большом количестве тёплой воды под ненулевым давлением. Т.е. во внешней части пояса астероидов существовали планетоиды, покрытые океанами. Эти океаны должны были обильно испаряться (даже будучи покрытыми льдом, который будет сублимировать), создавая паровые атмосферы, где шло разложение молекул воды на водород и кислород. Кислород скапливался, т.к. тяжелее и растворялся в жидкой воде и льдах. Потом планетоиды внешней части пояса астероидов были разбиты в осколки, богатые льдом с растворённым в нём кислородом.

Если там плескались "океаны", то дело должно было происходить ближе к Солнцу - оно было холоднее. Даже с учётом парникового эффекта водно-водородных атмосфер.

[Андрей Курилов]

A gas-phase primordial origin of O2 in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
https://arxiv.org/abs/1902.09437

Я, в свою очередь, предложил бы следующую гипотезу. Известно, что углистые хондриты содержат гидратированные минералы, а массовая доля связанной воды может достигать 22 %. Это говорит о том, что минералы внешней части астероидного пояса прямо таки плескались в большом количестве тёплой воды под ненулевым давлением. Т.е. во внешней части пояса астероидов существовали планетоиды, покрытые океанами. Эти океаны должны были обильно испаряться (даже будучи покрытыми льдом, который будет сублимировать), создавая паровые атмосферы, где шло разложение молекул воды на водород и кислород. Кислород скапливался, т.к. тяжелее и растворялся в жидкой воде и льдах. Потом планетоиды внешней части пояса астероидов были разбиты в осколки, богатые льдом с растворённым в нём кислородом.

Если там плескались "океаны", то дело должно было происходить ближе к Солнцу - оно было холоднее. Даже с учётом парникового эффекта водно-водородных атмосфер.

А с учётом изотопов и гравитационной энергии?

[noxx77]

A gas-phase primordial origin of O2 in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
https://arxiv.org/abs/1902.09437

Я, в свою очередь, предложил бы следующую гипотезу. Известно, что углистые хондриты содержат гидратированные минералы, а массовая доля связанной воды может достигать 22 %. Это говорит о том, что минералы внешней части астероидного пояса прямо таки плескались в большом количестве тёплой воды под ненулевым давлением. Т.е. во внешней части пояса астероидов существовали планетоиды, покрытые океанами. Эти океаны должны были обильно испаряться (даже будучи покрытыми льдом, который будет сублимировать), создавая паровые атмосферы, где шло разложение молекул воды на водород и кислород. Кислород скапливался, т.к. тяжелее и растворялся в жидкой воде и льдах. Потом планетоиды внешней части пояса астероидов были разбиты в осколки, богатые льдом с растворённым в нём кислородом.

Если там плескались "океаны", то дело должно было происходить ближе к Солнцу - оно было холоднее. Даже с учётом парникового эффекта водно-водородных атмосфер.

А с учётом изотопов и гравитационной энергии?

С учётом изотопов и гравитации это не предполагает наличия массивного железного/каменного ядра и дифференциации недр? Это уже Фаэтон какой-то получается.