Rosettas komet skulptureret af stress

Føler du dig stresset? Du er ikke alene. ESA's Rosetta-mission har afsløret, at geologisk stress, der stammer fra formen af ​​kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, har været en nøgleproces i skulpturen af ​​kometens overflade og indre efter dens dannelse.

Lille, iskolde kometer med to adskilte lapper ser ud til at være almindelige i solsystemet, med én mulig dannelsesmåde en langsom kollision af to primordiale objekter i de tidlige stadier af dannelsen for omkring 4,5 milliarder år siden. En ny undersøgelse ved hjælp af data indsamlet af Rosetta i løbet af sine to år på Comet 67P/C-G har belyst de mekanismer, der bidrog til at forme kometen i løbet af de følgende milliarder af år.

Forskerne brugte stressmodellering og tredimensionelle analyser af billeder taget med Rosettas højopløselige OSIRIS-kamera til at sondere kometens overflade og indre.

"Vi fandt netværk af fejl og brud, der trængte igennem 500 meter under jorden, og strækker sig ud i hundredvis af meter, " siger hovedforfatter Christophe Matonti fra Aix-Marseille Universitet, Frankrig.

"Disse geologiske træk blev skabt af forskydningsspænding, en mekanisk kraft, der ofte ses i spil i jordskælv eller gletsjere på Jorden og andre jordiske planeter, når to kroppe eller blokke skubber og bevæger sig langs hinanden i forskellige retninger. Dette er enormt spændende:det afslører meget om kometens form, indre struktur, og hvordan det har ændret sig og udviklet sig over tid."

Modellen udviklet af forskerne fandt, at forskydningsspænding toppede i midten af ​​kometens 'hals', den tyndeste del af kometen, der forbinder de to lapper.

"Det er som om materialet i hver halvkugle trækker sig og bevæger sig fra hinanden, vrider den midterste del – halsen – og tynder den ud via den resulterende mekaniske erosion, " forklarer medforfatter Olivier Groussin, også fra Aix-Marseille Universitet, Frankrig.

"Vi tror, ​​at denne effekt oprindeligt opstod på grund af kometens rotation kombineret med dens oprindelige asymmetriske form. Et drejningsmoment dannet, hvor halsen og 'hovedet' mødes, da disse fremspringende elementer snoer sig rundt om kometens tyngdepunkt."

Observationerne tyder på, at forskydningsspændingen virkede globalt over kometen og, afgørende, rundt om halsen. Det faktum, at brud kunne forplante sig så dybt ind i 67P/C-G, bekræfter også, at materialet, der udgør kometens indre, er skørt, noget, der tidligere var uklart.

"Ingen af ​​vores observationer kan forklares med termiske processer, " tilføjer medforfatter Nick Attree fra University of Stirling, Storbritannien. "De giver kun mening, når vi betragter en forskydningsspænding, der virker over hele kometen og især omkring dens hals, deformerer og ødelægger og brækker den over milliarder af år."

Sublimering, processen med at is bliver til damp og resulterer i, at kometstøv trækkes ud i rummet, er en anden velkendt proces, der kan påvirke en komets udseende over tid. I særdeleshed, når en komet passerer tættere på Solen, den varmer op og mister sine iser hurtigere – måske bedst visualiseret i nogle af de dramatiske udbrud, som Rosetta fangede under sin tid ved Comet 67P/C–G.

De nye resultater kaster lys over, hvordan dual-lobe-kometer har udviklet sig over tid.

Comets are thought to have formed in the earliest days of the solar system, and are stored in vast clouds at its outer edges before beginning their journey inwards. It would have been during this initial 'building' phase of the solar system that 67P/C-G got its initial shape.

The new study indicates that, even at large distances from the Sun, shear stress would then act over a timescale of billions of years following formation, while sublimation erosion takes over on shorter million-year timescales to continue shaping the comet's structure – especially in the neck region that was already weakened by shear stress.

Spændende nok, NASA's New Horizons probe recently returned images from its flyby of Ultima Thule, a trans-Neptunian object located in the Kuiper belt, a reservoir of comets and other minor bodies at the outskirts of the solar system.

The data revealed that this object also has a dual-lobed shape, even though somewhat flattened with respect to Rosetta's comet.

"The similarities in shape are promising, but the same stress structures don't seem to be apparent in Ultima Thule, " comments Christophe.

As more detailed images are returned and analysed, time will tell if it has experienced a similar history to 67P/C-G or not.

"Comets are crucial tools for learning more about the formation and evolution of the solar system, " says Matt Taylor, ESA's Rosetta Project Scientist.

"We've only explored a handful of comets with spacecraft, and 67P is by far the one we've seen in most detail. Rosetta is revealing so much about these mysterious icy visitors and with the latest result we can study the outer edges and earliest days of the solar system in a way we've never been able to do before."