دانشمندان سازمان فضایی اروپا موفق به کشف مقادیر زیادی از مولکول اکسیژن شدند که از دنباله‌دار 67P به فضا منتشر می‌شود.

 مولکول اکسیژن (O₂) با وجود این که سومین عنصر فراوان در جهان است، در خارج از زمین نسبتا نادر است. به همین دلیل کشف انتشار مولکول‌های اکسیژن از هسته دنباله‌دار 67P/Churyumov-Gerasimenko توسط فضاپیمای روزتا باعث تعجب سازمان فضایی اروپا شد.

به گفته محققان، اکسیژن در این جسم به وفور یافت می‌شود و حضور آن به زمان شکل‌گیری دنباله‌دار در بیش از 4.6 میلیارد سال پیش برمی‌گردد.

این کشف بر پایه مشاهدات مدارگرد بدون سرنشین روزتا از سپتامبر 2014 تا مارس 2015 انجام شد. در طول این مدت این فضاپیما تا فاصله 10 تا 30 کیلومتری هسته دنباله‌دار سفر کرد و به جمع‌آوری بیش از 3000 نمونه پرداخت. هنگامی که گازها با استفاده از طیف سنج یون و ابزار تجزیه و تحلیل خنثی (ROSINA) اندازه‌گیری شدند، دانشمندان حجمی از مولکول اکسیژن به نسبت یک به 10 درصد آب را کشف کردند که میانگین مقدار آن 3.80 ± 0.85 درصد بود.

این گروه دریافتند که حضور اکسیژن رابطه نزدیکی با میزان وجود بخار آب داشته و ارتباطی با ازن ندارد. علاوه بر این، به نظر می‌رسد که اکسیژن به طور مساوی بر روی هسته دنباله‌دار وجود داشته و نسبت اکسیژن/آب ثابت باقی مانده است؛ حتی وقتی که دنباله‌دار 67P به خورشید نزدیک و گرم می‌شود و انتشار اکسیژن آن افزایش می‌یابد.

دلیل شگفتی دانشمندان، حضور اکسیژن در جایی است که نباید در آنجا باشد. گازهایی که از دنباله‌دار 67P منتشر می‌شوند، عمدتا بخار آب، مونوکسیدکربن، دی‌اکسیدکربن و دیگر موارد در مقادیر کوچکتر هستند، اما حضور اکسیژن در هر مقدار، غیر منتظره است. به این دلیل که اکسیژن ساده‌ترین شکل مولکولی از یک گاز است، بسیار واکنش پذیر بوده و تمایل به پیوند با سایر مواد شیمیایی و تشکیل مولکول جدید مانند آب دارد یا برای تشکیل ازن در حضور نور خورشید، تجریه شده و از خود واکنش نشان می‌دهد.

به گفته سازمان فضایی اروپا، اکسیژن نمونه‌برداری شده احتمالا به زمان شکل‌گیری دنباله‌دار برمی‌گردد. اگر اکسیژن جوان‌تر بود، باید توسط photolysis یا تجزیه شیمیایی بر اثر نیروی تابشی شکل گرفته باشد که در آن فوتون‌ها، پیوندهای مولکولی را برای انتشار اکسیژن می‌شکنند یا در اثر radiolysis یا پرتوکافت که در آن فوتون‌های پر انرژی و یا الکترونهای سریع این کار را انجام می‌دهند. این امر طی میلیاردها سال در زباله‌های یخزده کمربند کویپر می‌تواند یک لایه کم عمق از یخ اکسیژن ایجاد کرده باشد، اما این یخ احتمالا در زمان مهاجرت 67P به داخل منظومه شمسی بخار شده است. هر لایه‌ای که پس از این زمان شکل گرفته، می‌تواند نشان‌دهنده کاهش اکسیژن در پی عبور نزدیک این دنباله‌دار از کنار خورشید باشد که ثابت می‌کند اکسیژن از اعماق هسته آن نشات گرفته است.

محققان منشا اکسیژن را یکی از این دو سناریو می‌دانند. سناریوی اول این است که اکسیژن گازی آزاد موجود در صفحه‌ غبار و گاز اولیه تشکیل دهنده منظومه شمسی بطور ناگهانی از منفی 173 درجه سانتیگراد به منفی 243 درجه سانتیگراد در منطقه‌ای که در آن دنباله‌دار تشکیل می‌شوند، کاهش دما یافته است. این امر سبب تشکیل ذرات یخ با اکسیژن‌ محبوس در آن‌ها شد که در آنجا از مواد شیمیایی دیگری که با آن‌ها می‌توانست واکنش نشان دهند، جدا شد.

نظریه دوم این است که اکسیژن از طریق پرتوکافت ذرات غبار یخ شکل گرفته که در داخل هسته دنباله‌دار هنگام ادغام آن با سایر اجسام دفن شده بودند. در آن زمان اکسیژن به دام افتاده و هیدروژن به آرامی به بیرون منتشر شده بود.

نتایج این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.