En ny studie skakar om vad forskare trodde att de visste om avlägsna objekt längst bort i solsystemet, med början med ett objekt som kallas rymdsnögubben.

Forskare från Brown University och SETI Institute fann att det dubbelflikade föremålet, som officiellt heter Kuiper Belt Object 486958 Arrokoth och liknar en snögubbe, kan ha forntida isar lagrade djupt inuti sig från när föremålet först bildades för miljarder år sedan. Men det är bara början på deras upptäckter.

Med hjälp av en ny modell som de utvecklade för att studera hur kometer utvecklas, föreslår forskarna att denna prestation av uthållighet inte är unik för Arrokoth utan att många föremål från Kuiperbältet - som ligger i de yttersta delarna av solsystemet och går tillbaka till tidigt bildandet av solsystemet för cirka 4,6 miljarder år sedan – kan också innehålla de gamla isarna de bildades med.

"Vi har visat här i vårt arbete, med en ganska enkel matematisk modell, att du kan hålla dessa primitiva isar låsta djupt inuti dessa objekts inre under riktigt långa tider", säger Sam Birch, en planetforskare vid Brown och en av tidningens medförfattare. "De flesta i vårt samhälle hade trott att dessa isar borde vara förlorade för länge sedan, men vi tror nu att det kanske inte är fallet."

Birch beskriver arbetet i tidskriften Icarus med medförfattare Orkan Umurhan, senior forskare vid SETI Institute.

Hittills har forskare haft svårt att lista ut vad som händer med isar på dessa rymdstenar över tiden. Studien utmanar allmänt använda termiska evolutionära modeller som har misslyckats med att ta hänsyn till livslängden hos isar som är lika temperaturkänsliga som kolmonoxid. Modellen som forskarna skapade för studien står för denna förändring och tyder på att de mycket flyktiga isarna i dessa föremål stannar kvar mycket längre än man tidigare trott.

"Vi säger i grunden att Arrokoth är så superkallt att för att mer is ska sublimeras - eller gå direkt från fast till en gas, hoppa över vätskefasen i den - att gasen den sublimeras till först måste resa utåt genom sin porösa, svampliknande inredning," sa Birch. "Knepet är att för att flytta gasen måste du också sublimera isen, så det du får är en dominoeffekt:det blir kallare inom Arrokoth, mindre is sublimerar, mindre gas rör sig, det blir ännu kallare, och så vidare. Så småningom stängs allt bara av effektivt och du står kvar med ett föremål fullt av gas som bara sakta sipprar ut."

Arbetet tyder på att föremål från Kuiperbältet kan fungera som vilande "isbomber", och bevara flyktiga gaser i deras inre i miljarder år tills omloppsförskjutningar för dem närmare solen och värmen gör dem instabila. Denna nya idé kan hjälpa till att förklara varför dessa iskalla föremål från Kuiperbältet får ett så våldsamt utbrott när de först kommer närmare solen. Helt plötsligt sätts den kalla gasen inuti dem snabbt under tryck och dessa föremål utvecklas till kometer.

"Nyckeln är att vi korrigerade ett djupt fel i den fysiska modellen som människor hade antagit i årtionden för dessa mycket kalla och gamla föremål", säger Umurhan, Birchs medförfattare på tidningen. "Denna studie kan vara den första drivkraften för att omvärdera kometens inre evolution och aktivitetsteorin."

Sammantaget utmanar studien befintliga förutsägelser och öppnar nya vägar för att förstå kometernas natur och deras ursprung. Birch och Umurhan är medutredare i NASA:s Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) uppdrag för att skaffa minst 80 gram ytmaterial från kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko och återlämna det till jorden för analys.

Resultaten från denna studie kan hjälpa till att vägleda CAESARs utforsknings- och provtagningsstrategier, och hjälpa till att fördjupa vår förståelse av kometernas utveckling och aktivitet.

"Det kan mycket väl finnas massiva reservoarer av dessa primitiva material inlåsta i små kroppar över hela det yttre solsystemet - material som bara väntar på att få utbrott för att vi ska kunna observera dem eller sitta i djupfrysning tills vi kan hämta dem och föra hem dem till Jorden", sa Birch.

Mer information: Samuel P.D. Birch et al, Retention of CO ice and gas within 486958 Arrokoth, Icarus (2024). DOI:10.1016/j.icarus.2024.116027

Journalinformation: Ikaros

Tillhandahålls av Brown University