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67P/ Churyumov-Gerasimenko彗星粒子中的高分子量有机物质

自然体积538，页面72 - 74 (2016）引用本文

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摘要

彗星尘埃中固体碳质物质的存在是通过检测来自1P/哈雷彗星颗粒中的碳、氢、氧和氮等元素确定的1，2．这种物质通常被认为起源于星际介质3.但它可能是在太阳星云中形成的，太阳星云是太阳形成后留下的气体和尘埃4．这种固体碳质物质无法从地球上观测到，因此它没有明确的特征5．然而，已经观察到许多气态有机分子6，7，8，9；它们主要来自于彗星核表面或次表面的冰的升华8．这些冰可能是由星际介质中遗传的物质形成的，这些物质在太阳星云中几乎没有经过处理10．在这里我们报道原位67P/ Churyumov-Gerasimenko彗星发射的尘埃颗粒中固体有机物的探测;这种有机物质中的碳结合在非常大的大分子化合物中，类似于碳质球粒陨石中发现的不溶性有机物11，12．陨石中的有机物可能是在星际介质和/或太阳星云中形成的，但几乎可以肯定是在陨石的母体中发生了变化11．我们得出结论，观测到的彗星碳质固体物质可能与陨石不溶性有机物具有相同的起源，但在被纳入彗星之前和/或之后受到较少的修饰。

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图1:彗星和陨石TOF-SIMS数据的比较。

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参考文献

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下载参考

确认

COSIMA由马克斯-普朗克研究所(für extraterrestrial respische Physik, Garching, Germany)领导的财团建造，与以下机构合作:法国体质和环境实验室(laboratory atoire de physie et Chimie de l’environment et de l’espace, Orléans;法国国家科学研究中心天体物理空间研究所/Université法国奥赛南部巴黎;芬兰气象研究所，芬兰赫尔辛基;Universität德国伍珀塔尔伍珀塔尔;von Hoerner und Sulger GmbH，施维青根，德国;Universität德国联邦国防军，纽比堡，德国;Institut für Physik, Seibersdorf Forschungszentrum Seibersdorf，奥地利;研究所für weltrauma forschung， Österreichische科学研究院，格拉茨，奥地利;并由马克斯-普朗克研究所für Sonnensystemforschung, Göttingen，德国领导。我们感谢德国(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)，赠款50 QP 1302)、法国(Centre national d’Étude Spatiales (CNES))、奥地利、芬兰和欧洲航天局(ESA)技术理事会的支持。 A.B. acknowledges support from the CNES and the Labex Exploration Spatiale des Environnements Planétaires (ESEP; no. 2011-LABX-030), and funding from the Idex Paris Sciences et Lettres (PSL; no. ANR-10-IDEX-0001-02). S.S. acknowledges support from the Swedish National Space Board grant (contracts 121/11 and 198/15). H.L., B.Z. and K.L. acknowledge Academy of Finland grant 277375. We thank the Rosetta Science Ground Segment at the European Space Astronomy Centre, the Rosetta Mission Operations Centre at the European Space Operations Centre, and the Rosetta Project at the European Space Research and Technology Centre for their work, which enabled the scientific return of the Rosetta mission.

作者信息

作者指出

  1. Nicolas Fray, Anaïs Bardyn和Hervé Cottin:这些作者对这项工作做出了同样的贡献。

作者及隶属关系

  1. 大学间实验室Systèmes Atmosphériques (LISA)， UMR CNRS 7583, Université巴黎Est Créteil et Université巴黎狄德罗，皮埃尔西蒙拉普拉斯研究所，Créteil, 94000，法国

    Nicolas Fray, Anaïs Bardyn, Hervé Cottin, Paola Modica & François Raulin

  2. 环境与空间实验室(LPC2E)， CNRS/Université d 'Orléans, Orléans, 45071，法国

    Anaïs Bardyn, Christelle Briois, Paola Modica, Laurent Thirkell & Roger Thomas

  3. 伯尔尼大学空间与宜居性中心(CSH)，瑞士伯尔尼Sidlerstrasse 5号

    凯瑟琳·阿尔特韦格& Léna勒·罗伊

  4. 法国国家科学研究中心天体物理空间研究所/Université巴黎南部，Bâtiment 121，奥赛，91405，法国

    Donia Baklouti & Yves Langevin

  5. 欧洲航天局，欧洲空间研究和技术中心，Keplerlaan 1, Postbus 299, Noordwijk, 2200 AG，荷兰

    路易吉Colangeli

  6. 法国科学中心Nucléaires和法国科学中心Matière, CNRS/IN2P3 - Université巴黎南部- UMR 8609, Université巴黎-萨克雷，Bâtiment 104，奥赛，91405，校园，法国

    塞西尔Engrand

  7. 马克斯-普朗克研究所für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg 3, Göttingen, 37077，德国

    Henning Fischer, Harald Krüger, Sihane Merouane, John Paquette, Oliver Stenzel, Jochen Kissel & Martin Hilchenbach

  8. Universität伍珀塔尔，FB-E，勒尔施图尔für Messtechnik, Rainer-Gruenter-Str。21，伍珀塔尔，42119，德国

    Albrecht Glasmachers

  9. 马克斯-普朗克研究所für克恩physik, Saupfercheckweg 1，海德堡，69115，德国

    埃伯哈德Grun

  10. 马克斯-普朗克研究所für外星物理，Giessenbachstrasse, 85748，加兴，德国

    Gerhard Haerendel & Herwig Höfner

  11. von Hoerner und Sulger有限公司，Schlossplatz 8, Schwetzingen, 68723，德国

    哈特穆特·汉高和安德烈亚斯·科赫

  12. Universität德国联邦国防军LRT-7, Werner Heisenberg Weg 39, Neubiberg, 85577，德国

    克劳斯霍农

  13. 研究所für Planetologie, Universität Münster, Berghalde 31f，海德堡，69126，德国

    艾尔玛·k·杰斯伯格

  14. 图尔库大学图奥拉天文台物理与天文系，Väisäläntie 20, Piikkiö， 21500，芬兰

    Harry Lehto & Boris Zaprudin

  15. 生物化学系，分子植物生物学实验室，药学，Itäinen Pitkäkatu 4B 6 krs，图尔库大学，20520，芬兰

    Kirsi Lehto

  16. 格勒诺布尔天体物理研究所Planétologie et d ' astro体质，UMR 5274, Université格勒诺布尔阿尔卑斯，CNRS, 38000，格勒诺布尔，法国

    Francois-Regis Orthous-Daunay

  17. 芬兰气象研究所，观测服务，Erik Palménin Aukio 1，赫尔辛基，00560，芬兰

    朱尼Rynö &约翰Silén

  18. 欧洲航天局科学支持办公室，开普勒1号，邮政巴士299,Noordwijk, 2200 AG，荷兰

    丽塔舒尔茨

  19. 瑞典SP技术研究所化学、材料和表面部，信箱857,Borås, 501 15，瑞典

    桑德拉Siljestrom

  20. RC Seibersdorf Research GmbH Business Field Aerospace Technology, Seibersdorf, 2444，奥地利

    沃尔夫冈Steiger

  21. 芝加哥大学地球物理科学系，美国伊利诺伊州芝加哥市南埃利斯大道5734号

    托马斯·斯蒂芬

  22. 奥地利科学院空间研究所，奥地利格拉茨Schmiedlstrasse 6号，8042

    克劳斯Torkar

  23. 维也纳工业大学经济学统计和数学方法研究所，Wiedner Hauptstrasse 7/105-6，维也纳，1040，奥地利

    库尔特Varmuza

  24. 研究所für有机体和物理化学，FB 2, NW 2, Universität不来梅，A0110, 28334，不来梅，德国

    供职Wanczek

作者
  1. 尼古拉斯争论
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  2. 阿奈Bardyn
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  3. Herve Cottin
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  4. 凯瑟琳Altwegg
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  5. Donia Baklouti
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  6. Christelle Briois
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  7. 路易吉Colangeli
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  8. 塞西尔Engrand
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  9. 亨宁费舍尔
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  10. Albrecht Glasmachers
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  11. 埃伯哈德Grun
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  12. 格哈德Haerendel
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  13. 哈特穆特•汉高
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  14. 赫韦格Hofner
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  15. 克劳斯霍农
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  16. 艾尔玛·k·杰斯伯格
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  17. 安德烈亚斯•科赫
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  18. 哈拉尔德·克鲁格
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  19. 伊夫朗之万
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  20. 哈利Lehto
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  21. Kirsi Lehto
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  22. Léna勒罗伊
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  23. Sihane Merouane
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  24. Paola口风琴
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  25. Francois-Regis Orthous-Daunay
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  26. 约翰Paquette
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  27. 弗朗索瓦Raulin
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  28. Jouni Ryno
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  29. 丽塔舒尔茨
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  30. 约翰Silen
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  31. 桑德拉Siljestrom
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  32. 沃尔夫冈Steiger
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  33. 奥利弗Stenzel
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  34. 托马斯·斯蒂芬
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  35. Laurent Thirkell
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  36. 罗杰·托马斯。
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  37. 克劳斯Torkar
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  38. 库尔特Varmuza
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  39. 供职Wanczek
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  40. 鲍里斯Zaprudin
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  41. Jochen Kissel
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  42. 马丁Hilchenbach
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贡献

N.F.和A.B.在这里提出的颗粒中进行了第一次碳鉴定，并对解释结果做出了贡献。N.F.提供了这些数据。H.C.参与了翻译，并在A.B.和N.F.的协助下撰写了手稿。J.K.和M.H.是该项目的两位连续管理者。k.a.， l.c.， a.g.，例如，g.h.， h.h he。, H.Ho。，K.H., E.K.J., J.K., A.K., Y.L., F.R., J.R., R.S., J.S., W.S., T.S., L.T., R.T., K.T., K.V. and K.-P.W. contributed to instrument development. H.F., M.H., A.K., Y.L., J.P., J.R., O.S. and L.T. contributed to instrument operations and data distribution. D.B., A.B., C.B., H.C., C.E., N.F., M.H., K.H., H.K., J.K., H.L., K.L. Y.L., L.L.R., S.M., P.M., F.-R.O.-D., J.P., J.R., J.S., S.S., O.S., L.T. and B.Z. contributed to instrument calibration and data analysis. Y.L. provided grain pictures. All authors discussed the results and commented on the manuscript.

相应的作者

对应到尼古拉斯争论．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息

自然感谢C. Alexander和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

在六个月的专利期后，资料将在欧空局行星科学档案(见方法)。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1粒子的光学图像Kenneth和Juliette。

这些亚像素采样图像的等效分辨率为10 μm(参考文献)。15)．每一个都是两个图像的和，从左边和右边获得两个掠入射照明。平方根缩放被用来显示弱光照区域。这些图像于2015年6月4日(Kenneth)和2015年11月25日(Juliette)拍摄。

扩展数据图2五种不同彗星粒子上获得的TOF-SIMS光谱。

红色的光谱是在名为Fadil, Jean-Pierre, Jessica, Kerttu和Stefane的彗星粒子上获得的。黑色的光谱是在各自的金目标上获得的，靠近彗星粒子。后者的光谱归一化到粒子上观察到的PDMS特征片段的强度(见方法)。一个，正离子谱。b，c，放大一个．d，负离子谱。关于这些粒子的更多细节已经发布扩展数据表1．

图3碳在正离子光谱中的特征。

红色的光谱是在这里研究的两个彗星粒子Kenneth和Juliette，以及从Orgueil和Murchison球粒陨石中提取的IOM样本上测量的。黑色的光谱是在彗星粒子或IOM样品附近的目标上测量的。

扩展数据图4 Kenneth和Juliette颗粒碳二次离子的空间分布。

颜色刻度显示了碳/PDMS强度比的值，在粒子上和下，在负和正模式下。白色椭圆表示主离子束的足迹大小为35 × 50 μm2(全宽在半最大)。这些空间分布被叠加在粒子的光学图像上。

扩展数据表1本文七种粒子的特性
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引用本文

弗赖，N，巴丁，A，科廷，H。et al。67P/ Churyumov-Gerasimenko彗星粒子中的高分子量有机物质。自然538， 72-74(2016)。https://doi.org/10.1038/nature19320

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