< Открыты три теплых планеты-гиганта у звезд красных гигантов

Электрические свойства и пористость верхнего слоя ядра кометы Чурюмова-Герасименко

Верхние слои ядра кометы Чурюмова-Герасименко отличаются от ее глубинных слоев большей плотностью и твердостью. Кроме того, обнаружено, что вещество кометы является диэлектриком.

---

Владислава Ананьева

Внешние слои кометных ядер могут заметно отличаться по своим свойствам от вещества в глубине ядра. Хотя водяной лед составляет значительную долю кометного вещества, наблюдения комет (Галлея, Хартли-2, Чурюмова-Герасименко и других) показывают, что поверхность ядер очень темная, сухая и богатая нелетучей органикой. Плотность, прочность и пористость кометного вещества на глубине в первые несколько метров также может заметно отличаться от аналогичных величин глубоко внутри ядра. 

12 февраля 2014 года на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко опустился посадочный аппарат «Филы», снабженный, в числе прочего, инструментом SESAME-PP для измерения диэлектрической проницаемости и проводимости грунта кометы. Инструмент включал в себя три электрода – три передающих и два принимающих. Два принимающих электрода располагались в двух опорах посадочного аппарата (+Y и –Y), один передающий – в третьей опоре (+X), еще два передающих электрода было совмещено с буром инструмента MUPUS и сенсором спектрометра рентгеновских лучей и альфа-частиц APXS. Диэлектрическая проницаемость и проводимость грунта должна была измеряться в полосе частот от 10 Гц до 10 кГц, где эти величины сильно зависят от температуры и доли водяного льда.

К сожалению, посадка «Филы» прошла нештатно. Соприкоснувшись с поверхностью кометы в заранее выбранном месте, посадочный аппарат не смог закрепиться, отскочил и после драматичного двухчасового перелета сел в расщелине Абидос. Вместо пяти электродов в эксперименте участвовали только три, находящиеся в опорах лендера, поэтому эксперимент был проведен не в номинальной конфигурации (роль четвертого электрода сыграл корпус «Филы»). 

13 ноября 2014 года было проведено четыре серии измерений с интервалом в 2 часа. Первая серия была сделана вскоре после локального захода солнца, остальные – уже ночью. Температура двух опор в первой серии замеров оказалась равной -120°С, третьей опоры, находившейся в постоянно затененном месте – -165°С. Во время ночных измерений температура всех трех опор была близка к -165°С.

К сожалению, нештатная посадка «Филы» позволила получить только нижний предел на диэлектрическую проницаемость грунта в области Абидос – она оказалась больше 2.45 ± 0.20 (для частот 409-758 Гц). Проводимость, напротив, оказалась очень низкой – менее 4·10^-8 Сименс на метр. Иначе говоря, вещество кометы можно считать чистым диэлектриком. Интересно, что диэлектрическая проницаемость первых 2.5 метров вещества кометы Чурюмова-Герасименко по данным радарных наблюдений в Аресибо оценивается в 1.9-2.1, а средняя диэлектрическая проницаемость меньшей части («головы») ядра по данным радиопросвечивания (эксперимент CONSERT) – вообще 1.27. 

В чем же причина такого рассогласования?

Скорее всего, поверхностные слои кометного ядра заметно отличаются по своим свойствам от более глубоких слоев. Если средняя пористость кометного вещества достигает 75-85%, то на поверхности она становится меньше 70%. Поверхностные слои резко обеднены льдом и обогащены пылью. Если считать эту пыль аналогом углистых хондритов, то пористость вещества поверхности не превышает 50%, а если аналогом обыкновенных хондритов – то не превышает 75%. Сравнивая данные, полученные инструментом SESAME-PP и радаром в Аресибо (они оба относятся к первым метрам вещества ядра кометы), можно сделать вывод, что заметный градиент пористости наблюдается уже в самых поверхностных слоях кометного ядра. 

В пользу более плотной и твердой «коры», покрывающей ядро кометы, говорит и величина тепловой инерции грунта – она достигает 85 ± 35 Дж/(м²·К·сек^1/2). Такая величина тепловой инерции соответствует пористости 40-55%. При этом пористость более глубоких (глубина сотни метров) слоев согласно данным эксперимента CONSERT может быть гораздо выше.

---