Главная | О сайте | Задачи | Проекты | Результаты | Диверсификация | Новости | Вопросы | История | Информация | Ссылки
Секция Совета РАН по космосу
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.
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.
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.
Будущие наблюдения позволят отделить сезонные вариации темпов дегазации (и, как следствие, неравномерность содержания различных газов в коме кометы) от влияния возможной неоднородности состава ядра.
Магнетарами называются нейтронные звезды, (см. Звезды, нейтронные) обладающие мощнейшим магнитным полем... [далее]
Сайт разработан и поддерживается лабораторией 801 Института космических исследований Российской академии наук.
Подбор материалов - Н.Санько
Полное или частичное использование размещённых на сайте материалов
возможно только с обязательной ссылкой на сайт Секция Солнечная система Совета РАН по космосу.