Før og efter:Unikke ændringer opdaget på kometen 67p/Churyumov-Gerasimenko

En undersøgelse offentliggjort 21. marts, 2017 i journalen Videnskab opsummerer de typer overfladeændringer, der er observeret i løbet af de to år, som Den Europæiske Rumorganisations Rosetta-rumfartøj brugte på at undersøge kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Bemærkelsesværdige forskelle ses før og efter kometens mest aktive periode - perihelium - hvor den nåede sit nærmeste punkt til Solen langs sin bane.

"At overvåge kometen kontinuerligt, mens den krydsede det indre solsystem, gav os en hidtil uset indsigt, ikke kun i, hvordan kometer ændrer sig, når de rejser tæt på Solen, men også hvor hurtigt disse ændringer finder sted, " sagde Mohamed El-Maarry, en kometforsker ved University of Colorado, Boulder og hovedforfatteren af ​​undersøgelsen.

Ændringerne er knyttet til forskellige geologiske processer:forvitring og erosion, sublimering af vandis, og mekaniske spændinger, der opstår fra kometens spin.

"Kometlandskaber er fascinerende. De er skulptureret af langsom erosion og dramatiske udbrud, sagde Dennis Bodewits, en assisterende forsker i astronomi ved University of Maryland, som er medforfatter til undersøgelsen. "Et af nøglepunkterne i dette papir er, at de observerede ændringer er små og relativt subtile. Funktioner som store huller tyder på, at mere voldelig aktivitet er sjælden på tidsskalaen for en omløbsperiode."

Forvitring forekommer overalt på kometen, hvor konsoliderede materialer svækkes - såsom ved opvarmnings- og afkølingscyklusser på daglige eller sæsonbestemte tidsskalaer - hvilket forårsager deres fragmentering. Kombineret med opvarmning af underjordisk is, der fører til udstrømning af gas, dette kan i sidste ende resultere i det pludselige sammenbrud af klippevægge, beviset på det er tydeligt flere steder på kometen.

En helt anden proces menes at være ansvarlig for et 500 meter langt brud, der blev opdaget i august 2014, der løber gennem kometens hals i Anuket-regionen. Dette brud viste sig at være udvidet med omkring 30 meter i december 2014. Dette er forbundet med kometens stigende spinhastighed i spidsen op til perihelium. Desuden, på billeder taget i juni 2016, et nyt 150 til 300 meter langt brud blev identificeret parallelt med det oprindelige brud.

Tæt på bruddene, en fire meter bred kampesten flyttet omkring 15 meter, som bestemt ved at sammenligne billeder taget i marts 2015 og juni 2016. Det er ikke klart, om brudforlængelsen og bevægelsen af ​​kampestenen er relateret til hinanden eller forårsaget af forskellige processer.

En væsentligt større kampesten, omkring 30 meter bred og vejer 12, 800 tons, viste sig at have bevæget sig imponerende 140 meter i Khonsu-regionen, på den største af de to kometlapper.

Det menes, at stenen bevægede sig i perihelperioden, da flere udbrudshændelser blev opdaget tæt på dens oprindelige position. Bevægelsen kunne have været udløst på en af ​​to måder:enten er en stor mængde underliggende materiale eroderet væk, lader stenen rulle nedad, eller et kraftigt udbrud kunne have løftet kampesten direkte til det nye sted.

Erosion forårsaget af sublimering af materiale, og aflejring af støv, der falder fra udbrud, menes også at være ansvarlige for at forme landskabet på forskellige måder. For eksempel, Scarps i adskillige glatte sletter er blevet observeret at trække sig tilbage med titusinder af meter og med en hastighed på op til et par meter om dagen omkring perihelium.

"Scarp-tilbagetrækninger blev observeret før på Comet Tempel 1, udledt ved at sammenligne billeder taget under forbiflyvninger af kometen af ​​NASA's Deep Impact i 2005, og Stardust-NExT i 2011, "sagde El-Maarry." Det, vi kunne gøre med Rosetta, var at overvåge lignende ændringer løbende, og i højere opløsning. Vores observationer fortæller os desuden, at scarp-retreat synes at være en almindelig proces på kometer, specifikt i glatte aflejringer."

Desuden, i de glatte sletter i Imhotep-regionen, tidligere skjulte cirkulære træk og små kampesten er blevet blotlagt ved fjernelse af materiale. På ét sted, en dybde på omkring tre meter var blevet fjernet, højst sandsynligt gennem sublimering af underliggende is.

Der blev også bemærket ændringer i kometens glatte halsområde, nær karakteristiske krusninger, der blev sammenlignet med Jordens klitter, da de først blev identificeret. Tæt overvågning af krusningsformationer viste, at dette sted også viste ekspanderende cirkulære funktioner i det bløde materiale, der nåede diametre på 100 meter på mindre end tre måneder. De forsvandt efterfølgende for at give anledning til nye sæt krusninger.

Forskerne spekulerer i, at den gentagne udvikling af disse unikke egenskaber på samme sted skal være forbundet med den buede struktur af halsregionen, der styrer strømmen af ​​sublimerende gas på en bestemt måde.

En anden type ændring er udviklingen af ​​honeycomb-lignende træk bemærket i det støvede terræn i Ma'at-regionen på kometens lille lap på den nordlige halvkugle, præget af en stigning i overfladeruhed i de seks måneder op til perihelium.

I lighed med andre sæsonmæssige ændringer, disse funktioner falmede væsentligt efter perihelion, formentlig som et resultat af genoplivning ved aflejring af nye partikler udsendt fra den sydlige halvkugle i denne aktive periode.

"Denne dokumentation af ændringer over tid var et nøglemål for Rosettas mission, og viser overfladen af ​​kometer som geologisk aktive, på både sæsonbestemte og korte forbigående tidsskalaer, " sagde Matt Taylor, Rosetta-projektforsker for European Space Agency.

Forskerne bemærker også, at selvom der er sket mange småskala lokaliserede ændringer, der var ingen større formændrende begivenheder, der væsentligt ændrede kometens generelle udseende. Jordbaserede observationer gennem de sidste par årtier tyder på lignende aktivitetsniveauer under hver perihelion, så forskerne tror, ​​at de store landformer set under Rosettas mission blev skulptureret under en anden orbital konfiguration.

"Hos UMD, vi bruger teleskoper som Swift og Spitzer til at se på kometernes aktivitet, når de nærmer sig Solen for første gang, " sagde Michael A'Hearn, en fremtrædende universitetsprofessor emeritus i astronomi ved UMD og en medforfatter på undersøgelsen. A'Hearn fungerede også som hovedefterforsker på Deep Impact-missionen. "Vi ved, at sådanne kometer faktisk er meget aktive. Men Rosetta tillod os at se meget detaljeret, hvad denne aktivitet gjorde ved overfladen af ​​kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko."

Forskningspapiret, "Overfladeændringer på kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko tyder på en mere aktiv fortid, "Mohamed El-Maarry et al., blev offentliggjort 21. marts, 2017 i bladet Videnskab .

Et supplerende papir, "Det uberørte indre af kometen 67P afsløret af det kombinerede Aswan-udbrud og klippekollaps, " af M. Pajola et al. udkommer også i dag i Natur Astronomi . Læs vores nyhedshistorie her.