Пятница, 01.11.2024
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< О разнообразии рельефа поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко
05.02.2015 00:04 Давность: 10 yrs
Категория: Малые тела
Количество просмотров: 5944

Об изменчивости и неоднородности комы кометы Чурюмова-Герасименко



23 января 2015 года вышел 347 номер журнала Science, посвященный последним результатам миссии «Розетта». Среди интереснейших работ, вошедших в номер – статья M. Hässig с коллегами, посвященная изучению комы кометы Чурюмова-Герасименко с помощью спектрометра ионов и нейтральных атомов ROSINA. Как оказалось, темп дегазации ядра и состав вырывающихся газов сильно меняется в зависимости от времени и положения «Розетты» на орбите.


Владислава Ананьева

Являются ли ядра комет однородными сгустками пыли и замерзших газов, или же их состав может быть существенно неоднороден? Существуют наблюдательные свидетельства в пользу обеих точек зрения. С одной стороны, наблюдения дегазации отдельных фрагментов разрушившейся кометы Швассмана-Вахмана 3 (Schwassmann-Wachmann 3) показала, что состав ядра этой кометы был однороден. С другой стороны, наблюдения комет Темпель 1 (Tempel 1) и Хартли 2 (Hartley 2) космическим аппаратом Deep Impact (вторую комету он изучал в рамках расширенной миссии EPOXI) привели ученых к выводу, что струи углекислого газа и водяного пара вырывались из разных участков ядер этих комет, не коррелируя друг с другом. Чтобы прояснить этот вопрос, требовались дальнейшие наблюдения.

В начале августа 2014 года к ядру кометы Чурюмова-Герасименко приблизился европейский космический аппарат «Розетта». Ученые получили уникальную возможность проследить развитие кометной активности по мере приближения кометы к Солнцу. Среди множества других научных приборов на борту «Розетты» находился масс-спектрометр ионов и нейтральных атомов ROSINA. С помощью этого инструмента были проведены прямые измерения газового состава комы кометы с высоким временным разрешением.

В августе «Розетта» двигалась вокруг ядра, находясь над северным (летним) полушарием кометы (широта ближайшей к аппарату точки на поверхности менялась от 10° до 90°). В сентябре орбитальный аппарат пролетал уже над южным (зимним) полушарием (до -50° широты). 

Как и ожидалось, газовая кома кометы Чурюмова-Герасименко состояла преимущественно из водяного пара, углекислого и угарного газов. Показания ROSINA в период с 4 по 8 августа 2014 года показаны на рисунке ниже.

Содержание водяного пара, угарного и углекислого газов в коме кометы Чурюмова-Герасименко по данным масс-спектрометра ROSINA. Сверху отложено расстояние между «Розеттой» и ядром кометы, снизу – время. Также на нижней панели отображены координаты ближайшей к космическому аппарату точки на поверхности ядра.

В среднем плотность комы увеличивается по мере приближения к ядру кометы по закону 1/R2, однако на эту зависимость накладываются сильнейшие флуктуации содержания водяного пара, и в меньшей степени – других газов. Сначала наблюдаемые колебания содержания водяного пара происходили с периодом 6.2 часа (что составляет половину кометных «суток»), потом период поменялся на 12.4 часа. Колебания содержания угарного газа повторяли колебания содержания водяного пара, но с меньшей амплитудой, содержание углекислого газа менялось независимо. 

Содержание водяного пара, угарного и углекислого газов в коме кометы Чурюмова-Герасименко в период с 15 по 19 сентября 2014 года, когда «Розетта» пролетала над зимним полушарием кометы. Было обнаружено несколько глубоких минимумов содержания водяного пара.

Чтобы разобраться в причинах таких масштабных флуктуаций, авторы исследования наложили график содержания газов в коме по данным ROSINA, на вид ядра кометы с точки зрения «Розетты» (для замеров, сделанных 18-19 сентября). Как оказалось, пики в содержании водяного пара наблюдались, когда в прямой видимости с «Розетты» оказывалась зона перешейка, отличающаяся наибольшей активностью. Напротив, глубокие минимумы в содержании водяного пара фиксировались тогда, когда ядро поворачивалось к «Розетте» южной частью своей большей половины (т.н. «телом»). 

Значительные вариации содержания водяного пара и отдельные пики в содержании углекислого газа приводят к сильной переменности состава комы. Так, 7 августа 2014 года в 18 часов отношение содержания угарного газа к водяному пару CO/H2O составило 0.13 ± 0.07, а отношение углекислого газа к водяному пару CO2/H2O – 0.08 ± 0.05. Однако 18 сентября отношение CO/H2O менялось от 0.56 ± 0.15 до 4 ± 1, а потом обратно до 0.38 ± 0.15 в течение одних кометных «суток»! Аналогично, отношение CO2/H2O в этот же день менялось от 0.67 ± 0.15 к 8 ± 2 и обратно до 0.39 ± 0.15.

По мнению авторов исследования, основным источником водяного пара является область перешейка, тогда как углекислый газ испускается в основном большой половиной ядра («телом»). Причиной этого различия может быть сезонная разность в уровнях освещенности разных участков поверхности. В области перешейка температура достаточно высока для активной сублимации водяного льда, поэтому доля водяного пара над этой областью велика. В зимней половине «тела» ядра кометы температура существенно ниже и уже недостаточна для сублимации водяного льда, однако достаточна для сублимации более летучего углекислого газа. Малые вариации содержания углекислого и особенно угарного газов объясняются более глубоким залеганием соответствующих льдов, тогда как водяной лед испаряется с поверхности или с малой глубины, и хорошо «чувствует» суточные колебания температуры.

Наложение ближайших к космическому аппарату точек поверхности ядра, соотнесенных с каждым измерением CO2/H2O, на 3D-модель ядра кометы. Учитывались измерения, сделанные в интервале от 17 августа по 22 сентября 2014 года. Север сверху. Максимальное содержание углекислого газа относительно воды фиксировалось над южной (зимней) частью большей половины ядра кометы. Белым цветом показаны участки, для которых нет данных.

Будущие наблюдения позволят отделить сезонные вариации темпов дегазации (и, как следствие, неравномерность содержания различных газов в коме кометы) от влияния возможной неоднородности состава ядра.

Источник: http://www.sciencemag.org/content/347/6220.toc


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Магнетары

Магнетарами называются нейтронные звезды, (см. Звезды, нейтронные) обладающие мощнейшим магнитным полем... [далее]

Rambler's Top100