Rosetta-rumfartøjet registrerede udbruddet af støvstråler på 67P/Chruyumov-Gerasimenko

De imponerende støvstråler, som kometer udsender til rummet under deres rejse rundt om Solen, drives ikke udelukkende af sublimering af frosset vand. I nogle tilfælde forstærker yderligere processer udbruddene. Mulige scenarier omfatter frigivelse af trykgas lagret under overfladen eller konvertering af en slags frosset vand til en energimæssigt mere gunstig. Dette er resultaterne af en undersøgelse ledet af forskere fra Max Planck Institute for Solar System Research, som undersøgte en støvstråle fra Rosettas komet 67P/Chruyumov-Gerasimenko, der fandt sted sidste år.

Da solen stod op over Imhotep-regionen af ​​Rosettas komet den 3. juli, 2016, alt var helt rigtigt:Da overfladen blev varmet og begyndte at udsende støv ud i rummet, Rosettas bane førte sonden lige gennem skyen. På samme tid, synet af det videnskabelige kamerasystem OSIRIS fokuserede tilfældigt præcist på overfladeområdet af kometen, hvorfra springvandet stammer fra. I alt fem instrumenter om bord på sonden kunne dokumentere udbruddet i de følgende timer.

"Dette var et fantastisk lykketræf. Det er umuligt at planlægge sådan noget, " siger Jessica Agarwal fra MPS, leder af studiet. Trods alt, støvudbrud opstår normalt uden forudgående varsel. Derfor, de fleste begivenheder som denne, som Rosetta var vidne til under sit mere end to-årige ophold ved kometen, kunne kun optages af et enkelt instrument på afstand. I de sjældne tilfælde, hvor Rosetta serendipitalt fløj gennem støvstrålen, billeder af det afgørende sted på kometens overflade mangler. "Fra de omfattende måledata fra 3. juli, 2016, vi var i stand til at rekonstruere fremskridtet og karakteristikaene ved udbruddet så detaljeret som aldrig før, " siger Agarwal.

De to in-situ instrumenter GIADA (Grain Impact Analyzer and Dust Accumulator) og COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer) fangede individuelle støvpartikler fra strålen og var i stand til at bestemme hastigheder, størrelser og gennemsnitlige tætheder af partiklerne. "Det er første gang, at COSIMA har været i stand til at hjælpe med at karakterisere en specifik støvstråle, " forklarer Sihane Merouane fra MPS, medlem af COSIMA-teamet. Fordi instrumentet ofte opsamler partikler i flere uger, det er svært at tildele dem til en bestemt begivenhed. COSIMA-dataene tyder på, at partiklerne fra jetstrålen nemmere knækker end det ellers fangede kometmateriale. "De skal enten være meget hurtige eller relativt løst bygget, " siger MPS-forsker Martin Hilchenbach, Principal investigator for COSIMA-teamet.

Ud over, spektrografen Alice var i stand til at spore stigningen i lysstyrke på grund af støvudbruddet og opdagede bittesmå ispartikler i skyen. Selv en af ​​stjernesensorerne fra Rosetta, som tjener til at bestemme rumfartøjets position i rummet, bidrog med en brik til puslespillet:Kort efter udbruddet begyndte, stjernesporeren registrerede en stigning i strålingsintensiteten fra kometkomaen og registrerede, hvordan denne udviklede sig i løbet af de næste timer.

"Det unikke aspekt ved begivenheden den 3. juli, 2016 er billederne i høj opløsning af overfladen, " siger MPS-forsker Holger Sierks, OSIRIS hovedefterforsker. Forskerne tegnede et cirkulært område på omkring ti meter i diameter inden for en lavning som udgangspunkt for strålen. Som analysen af ​​OSIRIS-dataene viser, dette område indeholder frosset vand ved overfladen.

Generelt, forskere antager, at frosne gasser på en komets overflade, såsom vand, er ansvarlige for støvproduktion. Under påvirkning af solen, disse stoffer går direkte ind i den gasformige tilstand; gassen, der strømmer ud i rummet, fører støvpartikler med sig og producerer dermed de synlige stråler. Ofte opstår disse kort efter solopgang.

Imidlertid, den aktuelle undersøgelse viser, at denne proces alene ikke kan forklare begivenheden den 3. juli, 2016. Med en støvproduktion på cirka 18 kilo i sekundet, jetflyet er meget "støvendere" end konventionelle modeller forudsiger. "En yderligere energisk proces skal være på spil – energi skal være frigivet fra under overfladen for at understøtte fanen, " siger Agarwal.

Det er tænkeligt, for eksempel, at der under kometens overflade er hulrum fyldt med komprimeret gas. Ved solopgang, strålingen begynder at opvarme den overliggende overflade, der opstår revner, og gassen slipper ud. Ifølge en anden teori, aflejringer af amorf is under overfladen spiller en afgørende rolle. I denne type frosset vand, de individuelle molekyler er ikke justeret i en gitterlignende struktur, som det er sædvanligt i tilfælde af krystallinsk is, men indrettet på en langt mere uordnet måde. Da den krystallinske tilstand er energetisk mere gunstig, energi frigives under overgangen fra amorf til krystallinsk is. Energiinput gennem sollys kan starte denne transformation. Præcis hvilken proces, der fandt sted den 3. juli sidste år, er stadig uklart.