Cometa interstelară 3I/ATLAS: metanul său bogat în hidrogen greu indică un mediu de formare extrem de rece
Cometa interstelară 3I/ATLAS poartă în compoziția sa o urmă chimică a condițiilor din sistemul planetar în care s-a format, conservată cu mult înainte ca obiectul să ajungă în apropierea Soarelui. Semnătura metanului său este neobișnuit de bogată în hidrogen greu, ceea ce sugerează că ingredientele înghețate ale cometei s-au format într-un mediu extrem de rece din jurul unei alte stele sau în norul de gaz și praf care a precedat-o.
Folosind telescopul spațial James Webb, o echipă condusă de Nathan Roth de la American University și de la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA a măsurat raportul dintre hidrogenul greu și cel obișnuit din 3I/ATLAS. Valoarea obținută este de aproximativ 13 ori mai mare decât cea măsurată la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, despre care se consideră că provine din propriul nostru sistem solar. Rezultatele, publicate în Nature Astronomy, oferă o oportunitate rară de a investiga chimia timpurie a unui alt sistem planetar.
O semnătură slabă, detectată printre altele mult mai puternice
Hidrogenul greu, numit deuteriu, are un neutron suplimentar în nucleu și poate lua locul hidrogenului obișnuit într-o moleculă de metan, formată dintr-un atom de carbon legat de patru atomi de hidrogen. Această substituție modifică semnătura în infraroșu a moleculei, permițând astronomilor să distingă cele două forme, însă varianta cu deuteriu produce un semnal mult mai slab.
Telescopul Webb a observat cometa 3I/ATLAS pe 22 și 23 decembrie 2025, când aceasta se afla la circa 2,4 ori distanța dintre Pământ și Soare. Instrumentele au analizat lumina infraroșie provenită din coma, norul de gaz care înconjoară nucleul înghețat al cometei. Cercetătorii au modelat și au eliminat lumina emisă de alte gaze, apoi au căutat, între trăsăturile mult mai puternice ale metanului obișnuit, urmele slabe ale omologului său mai greu. Aceste semnale au condus la un raport deuteriu-hidrogen de aproximativ 3,2% în metan.
„Acest raport depășește orice altă valoare măsurată pentru metan în sistemul solar”, notează autorii. Comparația cu cometa 67P este deosebit de utilă, deoarece este singura altă cometă la care a fost detectat metan cu deuteriu. Acea măsurare a necesitat o investigație de aproape realizată de sonda Rosetta, în timp ce Webb a reușit să detecteze molecula de la distanță, la un vizitator născut în afara sistemului nostru solar.
Ce reține gheața despre locul de origine
De ce ar putea un neutron suplimentar să dezvăluie ceva despre locul unde s-a născut o cometă? În gazele extrem de reci, unele reacții chimice favorizează încorporarea deuteriului în molecule. La temperaturi de circa 10 grade deasupra zeroului absolut, reacțiile care ar inversa această îmbogățire devin mai puțin eficiente. Reacțiile chimice pe grăunții de praf interstelar pot construi astfel gheață bogată în deuteriu, care ajunge în cele din urmă să facă parte dintr-o cometă.
Noua măsurătoare adaugă și un indiciu despre cronologie. Raportul deuteriu-hidrogen al metanului este de aproximativ trei ori mai mare decât cel măsurat anterior în apa cometei 3I/ATLAS. Cercetătorii sugerează că metanul s-ar fi putut forma mai târziu, după ce chimia din jur a avut mai mult timp să concentreze hidrogenul greu. Echipa susține că rezultatul pentru metan se potrivește cu teoria conform căreia 3I/ATLAS provine dintr-un nor rece sau dintr-un mediu din jurul unei stele în formare, cu relativ puține elemente mai grele decât heliul și cu un bombardament intens de raze cosmice. Aceste particule energetice ajută la declanșarea reacțiilor care îmbogățesc moleculele în deuteriu.
Totuși, aceasta oferă o istorie plauzibilă, nu un loc de origine identificat cu certitudine. Lipsesc măsurători directe ale raportului deuteriu-hidrogen al metanului în medii îndepărtate de formare a stelelor, pentru comparație, iar puținele modele chimice care raportează astfel de estimări nu ating valoarea măsurată aici. Cometa supune astfel aceste modele unui test dificil. Materialul dens din jurul stelelor tinere poate ascunde chimia gheții de ochii telescoapelor, dar 3I/ATLAS a adus o parte din acest material la îndemâna noastră. Orice descriere a modului în care s-au format ingredientele sale trebuie să explice acum de ce metanul său conține atât de mult hidrogen greu.
