4,5 milliarder år gammel is på kometen er blødere end cappuccinoskum

Efter mange års detektivarbejde, forskere, der arbejder på den europæiske rumorganisations (ESA) Rosetta-mission har nu været i stand til at lokalisere, hvor Philae-landeren fik sin anden og næstsidste kontakt med overfladen af ​​kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko den 12. november 2014, før den endelig stopper 30 meter væk. Denne landing blev overvåget fra det tyske luftrumscenter Philae Control Center. Philae efterlod spor; landeren pressede dens overside og huset til dens prøvebor ind i en iskolt sprække i et sort stenet område dækket af kulstofholdigt støv. Som resultat, Philae ridsede overfladen op, blotlægge is fra da kometen blev dannet, der havde været beskyttet mod Solens stråling lige siden. Det nøgne, lyse iskolde overflade, hvis omrids minder lidt om et kranie, har nu afsløret kontaktpunktet, skriver forskere i den videnskabelige publikation Natur .

Alt, der var kendt tidligere, var placeringen af ​​den første kontakt, at der havde været en anden påvirkning efter opsvinget, og placeringen af ​​det endelige landingssted, hvor Philae kom til hvile efter to timer, og hvor den blev fundet mod slutningen af ​​Rosetta-missionen i 2016. "Nu ved vi endelig det nøjagtige sted, hvor Philae landede på kometen for anden gang. Dette vil give os mulighed for fuldt ud at rekonstruere landerens bane og udlede vigtige videnskabelige resultater fra telemetridataene samt målinger fra nogle af de instrumenter, der opererer under landingsprocessen, " forklarer Jean-Baptiste Vincent fra DLR Institute of Planetary Research, der var involveret i forskningen offentliggjort i dag. "Philae havde efterladt os med et sidste mysterium, der ventede på at blive løst, " siger ESA's Laurence O'Rourke, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. Holdet af videnskabsmænd var motiveret til at udføre en flerårig søgning efter 'TD2', touchdown punkt to:"Det var vigtigt at finde touchdown-stedet, fordi sensorer på Philae indikerede, at det havde gravet ned i overfladen, højst sandsynligt afsløre den primitive is gemt nedenunder." I løbet af de sidste par år, stedet blev søgt efter som en nål i en høstak i de talrige billeder og data fra Philaes landingsområde.

Magnetometeret gav den afgørende indikation

I lang tid, og til ingen nytte, videnskabsmændene søgte gentagne gange efter pletter af bar is i det formodede område ved hjælp af billeder i høj opløsning, der blev optaget af Optical, Spectroscopic and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) instrument udviklet af Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Göttingen og båret om bord på Rosetta orbiteren. Men det var evalueringen af ​​målinger foretaget af ROsetta MAgnetometer og plasmamonitor (ROMAP), bygget til Philae under ledelse af det tekniske universitet i Braunschweig, det satte forskerne på rette vej. I data, holdet undersøgte ændringer, der skete, da magnetometer-bommen, rager 48 centimeter fra landeren, bevægede sig, da den ramte overfladen - hvilket viste, at den havde bøjet sig. Dette skabte et karakteristisk mønster i dataene fra Philaes ROMAP-instrument, som viste, at bommen bevægede sig i forhold til Philae og gjorde det muligt at estimere varigheden af ​​landerens gennemtrængning af isen. ROMAP-dataene blev korreleret med data fra Rosettas RPC-magnetometer for at bestemme Philaes nøjagtige orientering.

Analyse af dataene afslørede, at Philae havde brugt næsten to hele minutter - ikke usædvanligt i dette miljø med meget lav tyngdekraft - ved det andet overfladekontaktpunkt, lavede mindst fire forskellige overfladekontakter, mens landeren 'pløjede' gennem det barske landskab. Et særligt bemærkelsesværdigt aftryk, som blev synligt på billederne, blev lavet, da toppen af ​​Philae sank 25 centimeter ned i isen ved siden af ​​en åben sprække, efterlader synlige spor af prøveboret og landerens top. Toppene i magnetfeltdataene som følge af bommens bevægelse viser, at det tog Philae tre sekunder at lave denne særlige 'bule'.

En skulptur af bar kometis i form af et kranie

ROMAP-dataene understøttede opdagelsen af ​​dette sted med de isfyldte, lys åben spalte i OSIRIS-billederne. Set fra oven, det mindede forskerne om et kranium, så de kaldte kontaktpunktet 'Skull-top Ridge'. Det højre 'øje' af kraniet blev dannet, hvor Philaes overside komprimerede kometstøvet, mens Philae kradsede gennem hullet mellem de støvdækkede isblokke som en vindmølle, for til sidst at løfte sig igen og tilbagelægge de sidste par meter til sit sidste hvilested. "På det tidspunkt viste dataene, at Philae havde fået kontakt med overfladen flere gange og til sidst landede på et dårligt oplyst sted. Vi kendte også det omtrentlige endelige landingssted fra CONSERT radarmålinger. Philaes nøjagtige bane og kontaktpunkter kunne ikke tolkes så hurtigt, " husker Philae Project Manager Stephan Ulamec fra DLR.

Evalueringen af ​​OSIRIS-billederne sammen med dem, der er erhvervet af instrumentet Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS) bekræftede, at det lyse materiale er ren vandis, som blev blotlagt af Philae overfladekontakt over et område på 3,5 kvadratmeter. Under denne kontakt, regionen var stadig i skygge. Det var først måneder senere, at sollys faldt på den, så isen skinnede stadig klart i Solen og var knap nok forvitret og formørket af rummiljøet. Kun isen fra andre flygtige stoffer som kulilte eller kuldioxid fordampede.

Comet 67P er fuld af tomrum og uden meget samhørighed

Denne rekonstruktion af begivenheder er, i sig selv, udfordrende detektivarbejde, men den første direkte måling af konsistensen af ​​kometis giver også vigtig indsigt. Parametrene for overfladekontakt viste, at denne gamle, 4,5 milliarder år gammel blanding af is og støv er ekstraordinært blød - den er mere luftig end skummet på en cappuccino, skummet i et badekar eller de hvide bølgekapper, der møder kysten. "Den mekaniske spænding, der holder kometisen sammen i denne støvklump, er kun 12 pascal. Det er ikke meget mere end 'ingenting', " forklarer Jean-Baptiste Vincent, som studerer tryk- og trækstyrken af ​​'primitiv' is. Denne is har været opbevaret i kometer i 4,5 milliarder år som i en kosmisk fryser, vidner om solsystemets tidligste periode.

Undersøgelsen tillod også et skøn over porøsiteten af ​​'klippen', som Philae rørte ved. Cirka 75 pct. tre fjerdedele af interiøret, består af tomrum. 'Bolders' allestedsnærværende i billederne er således mere sammenlignelige med Styrofoam-sten i et filmstudie-fantasilandskab end med ægte, hårdt, massive sten. Et andet sted, en seks meter bred sten, fanget i flere billeder, endda flyttet op ad bakke på grund af gastrykket fra fordampende kometis.

Disse observationer bekræfter et resultat af Rosetta orbiter-missionen, som gav en tilsvarende numerisk værdi for andelen af ​​hulrum og viste, at det indre af 67P/Churyumov-Gerasimenko skulle være homogent ned til en blokstørrelse på en meter. Dette fører til den konklusion, at 'blokkene' på kometens overflade repræsenterer den overordnede tilstand af dens indre, som den blev dannet for cirka 4,5 milliarder år siden. Resultatet er ikke kun videnskabeligt relevant for karakteriseringen af ​​kometer, som sammen med asteroider er de mest urlegemer i solsystemet, men understøtter også planlægning af fremtidige missioner for at besøge kometer og indsamle prøver, der skal returneres til Jorden. Sådanne missioner er i øjeblikket under overvejelse.

12. november 2014 – det første touchdown på en komet

Philae adskilte sig forsigtigt fra sit moderrumfartøj Rosetta om eftermiddagen (CET) den 12. november 2014 og steg ned i gå-tempo mod kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Som billeder fra DLRs ROsetta Lander Imaging System (ROLIS) kamera senere viste, landeren, med et volumen på cirka en kubikmeter, ramte den planlagte Agilkia-landingsplads næsten perfekt. Imidlertid, Philae kunne ikke ankre sig selv på kometen 67P, fordi ankerharpunerne til dette formål ikke blev aktiveret. Da kometen kun har omkring en hundrede tusindedel af tyngdekraften på dens overflade sammenlignet med Jordens tyngdekraft, Philae hoppede af kometen, steg til en højde af en kilometer og flød over regionen Hatmehit på den mindste af de to komethalvlegemer. Efter mere end to timer, Philae fik igen kontakt med kometen 67P. De data, der blev sendt til Rosetta i løbet af de to timer, viste, at landeren var kommet til ro efter dens turbulente hoppende flyvning, et voldsomt sammenstød med en klippekant og yderligere to kontakter med overfladen. Lidt senere var Philae også i stand til at sende billeder af landingsstedet, døbt Abydos, til Jorden via Rosetta.

Disse billeder viste hurtigt, at landeren nu ikke var, som det var planlagt, på et gunstigt sted med tilstrækkeligt sollys. For holdet i DLR kontrolrummet, arbejdet begyndte for alvor efter den uventede landing:de betjente landeren i næsten 60 timer, kommanderer sine 10 indbyggede instrumenter og til sidst drejer den lidt mod Solen. Alligevel, strømmen af ​​det primære batteri løb tør, fordi der kunne produceres for lidt strøm. Batterierne kunne ikke lades tilstrækkeligt op, fordi Solen skinnede på Philae i knap 1,5 time i løbet af hver 12,4 timers kometdag. Faktisk, Rosetta-teamet på flere hundrede mennesker brugte 22 måneder på at spekulere over, hvor Philae faktisk var. Kun et nærbillede erhvervet af OSIRIS-kamerasystemet, taget et par uger før afslutningen af ​​missionen den 2. september 2016, viste, at Philae sad fast oprejst i en slags sprække under et udhæng, der afskærmede sollyset. I slutningen af ​​missionen, Rosetta-rumfartøjet blev også sat ned på 67P/Churyumov-Gerasimenko i en sidste manøvre den 30. september 2016.