Počátkem letošního roku přistálo v poušti ve státě Utah pouzdro z americké sondy Stardust. Uvnitř byl uložen drahocenný náklad, na který s napětím čekaly stovky vědců na celém světě. Prach vyvržený z komety Wild 2 je po měsíčních horninách teprve druhým vzorkem, přivezeným z jiného tělesa Sluneční soustavy.
Komety lidé sledovali už v dávné minulosti. Zatímco ve starověku a středověku vzbuzovaly úžas až posvátnou hrůzu a byly považovány za posly neštěstí, v současné době zajímají astronomy ze zcela jiného důvodu. Společně s planetkami je vědci mají za pozůstatky z dob, kdy vznikala naše Sluneční soustava.
Přišla s kometami voda?
Podle současných teorií se planety, komety i asteroidy vytvořily ze stejného oblaku prachu a plynu jako naše Slunce. Právě vzniklá hvězda totiž svým gravitačním polem zformovala zbývající materiál do rozsáhlého plochého disku, který ji obklopoval. Částice v protoplanetárním disku se srážkami shlukovaly a vytvářely tzv. planetesimály, základní stavební kameny planet, tvořené z ledu a kamení.
Obrovské množství těchto objektů, které nebyly při stavbě planet „použity“, se dnes „potuluje“ po periférii Sluneční soustavy, ať už se jedná o Edgeworthův-Kuiperův pás těles za Neptunem, či Oortovo mračno v ještě větších vzdálenostech. Co je ale důležité, obě zmíněné oblasti jsou dostatečně daleko od Slunce, aby se v nich tělesa zachovala v původním stavu, nepřetvořená. A to po miliardy let, které uplynuly od vzniku Sluneční soustavy!
To je právě důvod, proč do jejich studia vkládají vědci tak velké naděje. „Myslíme si, že většina vody a organických sloučenin na Zemi … molekuly v našich tělech, pocházejí snad právě z komet,“ vysvětluje Michael Zolensky (NASA Johnson Space Center).
Jak zkoumat komety?
V minulosti už několik kosmických sond prolétlo v blízkosti některé z komet a poslalo zpět na Zemi množství informací o těchto z vědeckého hlediska zajímavých tělesech.
Astronomové vymysleli i další, méně tradiční metody zkoumání komet. Jistě si vzpomenete na začátek loňského července, kdy se projektil vystřelený sondou Deep Impact srazil s jádrem komety Tempel 1 (viz. 21. STOLETÍ č. 5/2005). Dalším logickým krokem ve výzkumu komet se tak stává přímo návrat vzorků, odebraných z některého tělesa, zpět na Zemi. A právě proto byl připraven projekt Stardust.
Nejrychlejší těleso vyrobené člověkem
Kosmická sonda Stardust se na svou dlouhou cestu Sluneční soustavou vydala v únoru 1999. Po téměř sedmi letech a s téměř 4,7 miliardami kilometrů na svém kontě se v lednu 2006 vrátila zpět k Zemi.
V její blízkosti se od sondy oddělil malý kontejner, který posléze vstoupil do zemské atmosféry, jako vůbec nejrychlejší těleso vyrobené člověkem. Pouzdro o hmotnosti 46 kilogramů totiž vlétlo do atmosféry rychlostí přes 46 000 km/hod! Předčilo tak dosavadního rekordmana, velitelský modul lodi Apollo 10.
Mateřská část sondy posléze změnila směr letu aby se podobnému osudu vyhnula. V budoucnosti by tak mohla být nasměrována k jinému zajímavému objektu Sluneční soustavy.
Přežít peklo při návratu!
V ranních hodinách 15. ledna zazářil nad západem Spojených států velmi jasný meteor. Vytvořilo jej právě návratové pouzdro Stardustu, které bylo v těchto okamžicích vystaveno obrovským teplotám. Na ohnivé peklo však bylo dobře připraveno a přežilo jej bez úhony.
Ve výšce 32 kilometrů nad Zemí se rozvinul stabilizační padák. Když pouzdru se vzorky chyběly k povrchu už jenom tři kilometry, otevřel se hlavní padák. Pouzdro na něm lehce dosedlo v armádním prostoru utažské pouště. Zhruba o hodinu později bylo nalezeno posádkami pátrajících vrtulníků. „Všechno fungovalo tak dobře. Byly to vzrušující okamžiky,“ komentoval tuto fázi výpravy americký vědec Allan Cheuvront (Lockheed Martin Space Systems), který se na konstrukci sondy podílel.
První ohledání modulu hned na místě přistání ukázalo, že při sestupu nebyl poškozen a mohl tak být převezen do laboratoří NASA v Texasu, kde došlo k jeho otevření. Analýza vzorků tak mohla začít…
Riskantní nálet na kometu
Přistání a otevření kontejneru se vzorky kometárního prachu předcházelo dlouhé putování sondy Stardust meziplanetárním prostorem. Ani to samo o sobě nebylo nudné. Dva roky po startu se sonda vrátila zpět k Zemi, aby využila jejího gravitačního pole pro získání dodatečné rychlosti, nutné k dosazení dráhy komety Wild 2. V listopadu 2002 se pak sonda setkala s malou planetkou Annefrank.
Nejdůležitější okamžiky výpravy nastaly v lednu 2004, když sonda prolétla jen 240 km od jádra cílové komety Tempel 1. „Nálet“ na kometu nebyl zcela bez rizika, protože obě tělesa se míjela relativní rychlostí téměř 22 000 km/hod! Ač byla sonda vybavena ochrannými štíty, mohlo by se pro ni setkání s větším kusem vyvrženým z komety stát osudným. Naštěstí se tak nestalo a lidé v řídícím středisku si mohli oddechnout. „Nyní se už usmíváme, protože jsme přežili,“ komentoval to s úlevou manažer projektu Tom Duxbury.
Do čeho se chytá prach?
Sada kamer a spektrometrů zkoumala kometární jádro a okolní prostředí. Na Zemi pak dorazilo 72 snímků komety. Hlavně však bylo v činnosti zařízení, které mělo za úkol nasát a zachytit prach vyvržený z komety. Tento „lapač“ prachu ve tvaru tenisové rakety obsahoval extrémně řídkou látku zvanou aerogel. Unikátní vlastnosti aerogelu umožnily polapení křehkých prachových zrníček, aniž by přitom došlo k jejich zničení.
Na základě hustoty prachu v okolí komety vědci předpokládali, že bylo zachyceno více než 2000 částic větších než 15 mikrometrů. Až teprve po otevření kontejneru se vzorky na Zemi se ukázalo, že tyto odhady nebyly správné. Byly totiž příliš pesimistické!
Tím ale výčet všech „dobrodružství“, které sonda během sedmileté výpravy prožila ještě stále nekončí! Ve vybraných úsecích své dráhy byl totiž opět aktivován lapač prachu. V letech 2000 a 2002 totiž sonda vždy po dobu několika měsíců sbírala prach, který do Sluneční soustavy proudí z mezihvězdného prostoru. Tyto prachové částečky by měly být do vesmíru vyvrženy při zániku jiných hvězd.
Překvapení uvnitř
Doslova zavaleni prachem, tak se mohou nyní vědci skutečně cítit! Už dva dny po přistání byl kontejner převezen do Johnsonova kosmického střediska (JSC) NASA v Houstonu a otevřen. Ukázalo se, že aerogel přestál přistání beze stop poškození.
A co potěšilo nejvíce? Už při pohledu pouhým okem, bez pomoci mikroskopu, v něm byly viditelné stovky stop, způsobených vnikajícími částicemi a dokonce i několik částic samotných! V takový výsledek nikdo z astronomů předem ani nedoufal. „To předčilo veškerá naše očekávání,“ říká Donald Brownlee (University of Washington, Seattle), který je hlavním výzkumníkem projektu Stardust. „Můžeme vidět množství stop. Největší z nich jsou viditelné i ze vzdálenosti tří metrů,“ dodává.
Předběžná analýza ukázala, že ve sběračích vyplněných aerogelem může být více než milión mikroskopických částeček, což zhruba tisíckrát překračuje původní odhady. A co víc, zdá se, že alespoň deset částic je větších než desetina milimetru. Největší z nich pak dosahuje průměru kolem milimetru. Do stopy, kterou taková částice v aerogelu zanechala, je možno zasunout celý prst. Černý kometární prach je skutečně na koncích některých stop opravdu viditelný.
Prach na příděl
Vědci v NASA JSC jsou nyní v roli kurátorů sbírky kometárního prachu. Jejich prvním úkolem je zpracování dokumentace zachyceného materiálu, určení polohy a směru stop jednotlivých částic. Následně jej pak budou přidělovat jednotlivým laboratořím pro další analýzu.
Na 150 vědců z celého světa na tyto vzorky už netrpělivě čekalo. Jedním z nich je i britský vědec Phil Bland (Imperial College, Londýn). „Můžeme se přiblížit ke zjištění, odkud pochází voda a atmosféra na Zemi,“ popisuje svá očekávání a připomíná, že v době, kdy byly přivezeny poslední vzorky z Měsíce, mu byly pouhé tři roky. Během jeho života je to první šance vědců analyzovat nový materiál, kromě meteoritů, pocházející z vesmíru.
Částice za miliardy, vklad pro příští generace
Blandův tým, v souladu s instrukcemi z NASA, bude zpočátku zkoumat kosmický materiál stále ještě „zabalený“ v aerogelu. Pomocí rentgenového spektrometru hodlají vědci zjistit mineralogické složení, aby jej pak mohli srovnat se vzácnými druhy meteoritů, které by mohly pocházet z komet. Teprve v pozdějších fázích budou mít vědecké týmy možnost částice z aerogelu vyjímat a zkoumat je zcela samostatně.
Ačkoliv jsou první výsledky analýz očekávány už po několika měsících, je již nyní zřejmé, že před odborníky stojí práce na mnoho let. Michael Zolensky dokonce hovoří o příštích generacích vědců, kteří budou pro tyto účely vybaveni dosud neexistujícími technikami a nástroji.
V každém případě lze výpravu za 212 miliónů dolarů (5,3 miliardy Kč) považovat za úspěšnou. „Byla to realizace 25 let trvajícího snu o zachycení a návratu vzorků z komety,“ konstatoval Peter Tsou (Jet Propulsion Laboratory).
Více se dozvíte:
http://stardust.jpl.nasa.gov
Kometa Wild 2
obíhá kolem Slunce mezi drahami Marsu a Jupitera. Tak tomu ale vždy nebylo, protože naprostou většinu svého „života“ strávila v Edgeworthově-Kuiperově pásu za Neptunem. Teprve v roce 1974 se „neopatrně“ přiblížila k Jupiteru, což způsobilo změnu její dráhy, která ji přivedla blíž ke Slunci.
Svým způsobem se tak jedná o „novou“ kometu, která se proto stala vhodným objektem pro odběr kometárního prachu.
První výsledky…
Na tiskové konferenci konané 13. března byly představeny vůbec první výsledky analýzy vzorků získaných sondou Stardust. Mezi minerály nalezenými v prachových částečkách objevili vědci olivín, který je na naší planetě například součástí plážového písku. Obecně je olivín tvořen železem, hořčíkem a dalšími prvky. Ve vzorcích z komety přitom převažuje hořčík.
Olivín ovšem vzniká, alespoň podle současných modelů, v teplejších oblastech v blízkosti hvězd, zatímco komety v mnohem větších vzdálenostech, kde panují teploty nižší. Před vědci tak vyvstává otázka, jak je možné, že se tento minerál nachází v kometě, která většinu svého života strávila na periférii Sluneční soustavy.
Aerogel – pevný kouř
Tento unikátní materiál byl do Guinessovy knihy rekordů zapsán jako pevná látka s nejnižší hustotou. Jeden krychlový centimetr totiž váží pouhé tři miligramy. Složením připomíná sklo – jedná se o směs oxidu křemičitého a písku. Celých 99,8% jeho objemu ale tvoří vzduch.
Přestože vypadá velmi křehce, je to ve skutečnosti odolný materiál, který přežije i tvrdé podmínky startu kosmické rakety. Velmi se proto hodí pro zachycení křehkých prachových zrn, která v něm uváznou i při vysokých rychlostech, aniž by přitom byla zničena.
Stardust@home
K pátrání po mezihvězdných prachových částicích, jež byly zachyceny na opačné straně detektoru než částice uniklé z komety, využijí astronomové desetitisíce dobrovolníků, kteří se přihlásili po internetu. Vědci odhadují, že takových částic bylo zachyceno „jenom“ 45. Jejich nalezení v aerogelu přirovnávají k hledání 45 mravenců na ploše fotbalového hřiště. To představuje na 30 000 hodin lidské práce. Dobrovolníci budou mít za úkol prohlédnout dohromady na 1,6 miliónů snímků aerogelu v detektoru.
