Eine seltene Gelegenheit, den Jet eines Kometen unter die Lupe zu nehmen
Als der Komet 67P am 3. Juli 2016 einen Staubstrahl ins All schickte, konnten alle 5 Instrumente an Bord der umlaufenden Raumsonde Rosetta das Ereignis aufzeichnen. Dieses Bild zeigt die Staubwolke, die aus demImhotep-Regionauf dem Kometen. Bild über ESA / Rosetta / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA /MPS.
Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Deutschlandgemeldetam 26. Oktober 2017 über die wissenschaftliche Analyse eines sehr günstig platzierten Staubstrahls, der ein Jahr zuvor vom Kometen 67P/Chruyumov-Gerasimenko ausgebrochen war. Die ESA-Raumsonde Rosetta, die zu diesem Zeitpunkt den Kometen umkreiste, flog zufällig durch den Jet und konnte ihn mit allen fünf Instrumenten aufzeichnen. Die anschließende Analyse dieser Goldmine von Daten von Rosetta ist nun abgeschlossen. Die Wissenschaftler sagten, es habe einen komplizierteren Prozess gezeigt, der die Kometenstrahlen antreibt, als bisher angenommen.
Es war bekannt, dass die Jets der Kometen von denSublimationvon gefrorenem Wasser, der Prozess, bei dem ein Feststoff zu einem Gas wird, ohne eine flüssige Phase zu durchlaufen. Aber darüber hinaus sagten diese Wissenschaftler:
… weitere Prozesse verstärken die Ausbrüche. Mögliche Szenarien sind die Freisetzung von unter der Oberfläche gespeichertem Druckgas oder die Umwandlung einer Sorte von gefrorenem Wasser in ein energetisch günstigeres.
Die Analyse des Jets vom 3. Juli 2016 von 67P wurde jetzt in der veröffentlichtpeer-reviewedTagebuchMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Wer hätte vor der Raumsonde Rosetta gedacht, dass Kometen so aussehen könnten? Dies ist der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko – auch bekannt als Chury – über Rosetta.
Dank Rosetta hatten Forscher zuvor auf dem Kometen 67P einen Tag-Nacht-Zyklus entdeckt. Der „Tag“ des Kometen, das heißt sein Tag-Nacht-Zyklus (eine einzige Drehung um seine Achse) dauert etwa 12,4 Stunden. Daten von Rosetta hatten gezeigt, dass, wenn sich der Komet dreht und die Sonne aufgeht und auf jeden neuen Teil des Kometen scheint, dieses Gebiet am ehesten Jets produziert. EINAussage von MPSerklärt:
Als am 3. Juli 2016 die Sonne über der Imhotep-Region des Rosetta-Kometen aufging, stimmte alles: Als sich die Oberfläche erwärmte und anfing, Staub ins All zu emittieren, wurde RosettasFlugbahnführte die Sonde mitten durch die Wolke. Gleichzeitig ist der Blick auf das wissenschaftliche KamerasystemOSIRISzufällig genau auf die Oberflächenregion des Kometen fokussiert, aus der die Fontäne stammt. Insgesamt fünf Instrumente an Bord der Sonde konnten den Ausbruch in den folgenden Stunden dokumentieren.
Jessica Agarwalvon MPS leitete die Studie. Sie sagte:
Dies war ein unglaublicher Glücksfall. Es ist unmöglich, so etwas zu planen.
Vor diesem Ereignis konnte die Raumsonde vielleicht eines ihrer Instrumente – aus der Ferne – auf einen ausbrechenden Jet auf 67P richten. Agarwal sagte:
Aus den umfangreichen Messdaten vom 3. Juli 2016 konnten wir den Verlauf und die Charakteristik des Ausbruchs so detailliert wie nie zuvor rekonstruieren.
Die Staubwolke vom 3. Juli 2016 wurde in der eisgefüllten Vertiefung in der Nähe des großen Felsbrockens am unteren Rand dieses Bildes gesichtet. Das Bild ist ein Falschfarben-Composite, bei dem die hellblauen Flecken das Vorhandensein und die Position von Wassereis hervorheben. Bild über ESA/ Rosetta/ UPD/ LAM/ IAA/ SSO/ INTA/ UPM/ DASP/MPS.
Den Startpunkt des Jets konnten die Forscher als kreisförmige Fläche auf dem Kometen mit einem Durchmesser von etwa 10 Metern sehen, die sich in einer Vertiefung auf der Kometenoberfläche befindet. Wie die Daten zeigen, enthält dieser Bereich an der Oberfläche gefrorenes Wasser. Allgemein gehen Wissenschaftler davon aus, dass gefrorene Gase auf der Oberfläche eines Kometen, wie zum Beispiel Wasser, für die Staubentwicklung verantwortlich sind.
Die neue Studie zeigt jedoch, dass die Sublimation von Wassereis allein das Ereignis vom 3. Juli 2016 nicht erklären kann. Die Staubproduktion in dieser Region wurde mit ungefähr 40 Pfund pro Sekunde (18 Kilogramm pro Sekunde) gemessen, und daher die Jet ist vielstaubigerals herkömmliche Modelle vorhergesagt hatten. Agarwal erklärte:
Es muss ein zusätzlicher energetischer Prozess im Spiel sein – Energie muss unter der Oberfläche freigesetzt worden sein, um die Plume zu unterstützen.
Die WissenschaftlerStellungnahmeweiter ausgearbeitet:
Denkbar ist beispielsweise, dass sich unter der Oberfläche des Kometen mit Druckgas gefüllte Hohlräume befinden. Bei Sonnenaufgang beginnt die Strahlung die darüber liegende Oberfläche zu erwärmen, es entstehen Risse und das Gas entweicht. Einer anderen Theorie zufolge spielen Ablagerungen von amorphem Eis unter der Oberfläche eine entscheidende Rolle. Bei dieser Art von gefrorenem Wasser sind die einzelnen Moleküle nicht wie bei kristallinem Eis üblich gitterartig ausgerichtet, sondern weit ungeordneter angeordnet. Da der kristalline Zustand energetisch günstiger ist, wird beim Übergang von amorphem zu kristallinem Eis Energie frei. Der Energieeintrag durch Sonnenlicht kann diese Umwandlung in Gang setzen.
[Allerdings], welcher Prozess am 3. Juli 2016 genau stattfand, ist noch unklar.
Matt Taylor, Rosetta-Projektwissenschaftlerin bei der ESA, sagte:
Innerhalb der Rosetta-Wissenschaftsgemeinschaft liegt nun ein besonderer Fokus darauf, Daten von 67P mit Modellierungen, Simulationen und Laborarbeiten hier auf der Erde zu kombinieren, um die Frage zu beantworten, was eine solche Aktivität auf Kometen antreibt.
Hier ist ein Selfie der Rosetta-Raumsonde mit dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko im Hintergrund, aufgenommen von der CIVA-Kamera an Bord des Philae-Landers am 7. September 2014. Die Raumsonde und der Komet waren zu diesem Zeitpunkt etwa 50 km voneinander entfernt. Aufgrund des hohen Kontrasts wurden zwei Bilder aufgenommen und zusammengeführt. Bild über ESA/ Rosetta/ Philae/ CIVA.Lesen Sie mehr über dieses Bild.
Fazit: Staubausbrüche von Kometen treten ohne Vorwarnung auf. Aber am 3. Juli 2016 – als der Komet 67P mit einer Staubwolke ausbrach – passierte die Raumsonde Rosetta im Orbit genau die Staubwolke.