Unormalt høj alkohol og mystisk varmekilde opdaget på kometen wirtanen

Kometen 46P/Wirtanen frigav en usædvanlig mængde alkohol, da den for to et halvt år siden kørte sin historiske forbiflyvning af Jorden. Det er et af resultaterne fra det seneste offentliggjorte studie, kometdetektiver udført efter at have observeret 46P/Wirtanen med W. M. Keck Observatory på Maunakea i Hawaii.

"46P/Wirtanen har et af de højeste alkohol-til-aldehyd-forhold målt i nogen komet til dato, " sagde Neil Dello Russo, en kometforsker ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory og medforfatter til undersøgelsen. "Dette fortæller os oplysninger om, hvordan kulstof, ilt, og brintmolekyler blev fordelt i det tidlige solsystem, hvor Wirtanen blev dannet."

Keck Observatory-data afslørede også en mærkelig egenskab. Normalt, når kometer kredser tættere på Solen, de frosne partikler i deres kerne opvarmes, kog derefter af, eller sublimere, går direkte fra fast is til gas, springer væskefasen over. denne proces, kaldet afgasning, er det, der frembringer koma - en kæmpe kappe af gas og støv, der lyser rundt om kometens kerne. Når kometen kommer endnu tættere på Solen, solstråling skubber noget af koma væk fra kometen, skaber halerne.

Med kometen 46P/Wirtanen dog holdet gjorde en mærkelig opdagelse:En anden proces ud over solstråling er på mystisk vis at opvarme kometen.

"Interessant nok, vi fandt, at temperaturen målt for vandgas i koma ikke faldt signifikant med afstanden fra kernen, hvilket indebærer en varmemekanisme, " sagde medforfatter Erika Gibb, professor og formand for Institut for Fysik og Astronomi ved University of Missouri-St. Louis.

Gibb siger, at der er et par mulige forklaringer. Den ene er en kemisk reaktion, hvor sollys kan ionisere nogle atomer eller molekyler i den tætte koma tæt på kernen, frigivelse af højhastighedselektroner. Når disse superladede elektroner kolliderer med et andet molekyle, de kan overføre noget af deres kinetiske energi og opvarme vandgassen i koma.

"En anden mulighed er, at der kan være solide stykker is, der flyver ud af 46P/Wirtanen, " sagde Gibb. "Vi har set dette i nogle kometer besøgt af rumfartøjer, især Hartley 2 under NASAs EPOXI-mission. Disse isstykker vælter væk fra kernen og sublimerer, frigiver energi længere ude i koma."

Dette scenarie ville være i overensstemmelse med observationer af andre hyperaktive kometer som 46P/Wirtanen - en klasse af kometer, der frigiver mere vand end forventet, hvis de frigiver alle deres gasser direkte fra deres iskolde kerner, når de nærmer sig Solen. Vandet spyr i form af gas, men kan senere kondensere til væske, hvis det skulle ankomme til en planets overflade. Det er grunden til, at forskere mistænker kometer, samt asteroider, kan have leveret det vand, der udgør Jordens oceaner.

Keck Observatory-data viste, at kometen Wirtanen udviste relativt flere vandmolekyler længere ude i koma efter sublimering sammenlignet med andre molekyler - nemlig ethan, hydrogencyanid, og acetylen. Dette tyder på, at der frigives yderligere vand fra iskolde korn i det indre koma, hvilket er et væsentligt resultat fra et jordbaseret teleskop. Sådanne observationer er blevet lavet med rumfartøjer, der besøger andre kometer, men kan være svære at studere fra jorden på grund af interferens fra vand i Jordens atmosfære. For at løse dette, jordbaserede undersøgelser har brugt en teknik til at målrette vandovergange, der ikke er blokeret af atmosfæren; dette gør det muligt at opnå detaljerede infrarøde observationer fra Keck Observatory, der viser, hvordan det mest udbredte flygtige element er fordelt i komaet på en komet.

Lige i tide

NASA tildelte forskerne teleskoptid til at observere 46P/Wirtanen i december 2018 ved hjælp af Keck Observatory's Near-Infrared Spectrograph (NIRSPEC), som blev opgraderet lige i tide til at fange kometen, da den nærmede sig Jorden.

"Vores forskning ville ikke være mulig uden indsatsen fra hele teamet, der fuldførte NIRSPEC-opgraderingen, " sagde hovedforfatter Boncho Bonev, lektor i fysikforskning ved American University. "Jeg er så taknemmelig for deres enorme og succesfulde indsats for at fuldføre NIRSPECs store opgradering under et enormt tidspres."

NIRSPEC-data viser Comet Wirtanens kemiske sammensætning består af:

• acetylen
• ammoniak
• ethan
• formaldehyd
• hydrogencyanid
• methanol
• vand

"Inden for blot 10 til 20 minutter efter observation med NIRSPEC, vi opnåede målinger af overflod og rumlige fordelinger af kometens kemiske byggesten, " sagde medforfatter Mohi Saki, en uddannet forskningsassistent ved University of Missouri-St. Louis Institut for Fysik og Astronomi. "At opdage mindre arter som ammoniak og acetylen kan tage timer med andre instrumenter, selv for kometer så lysstærke som 46P/Wirtanen. Vi kan ikke replikere NIRSPECs følsomhedsniveau for mindre arter med noget andet nær-infrarødt instrument på så kort en tidsskala."

De fulde resultater fra undersøgelsen er offentliggjort i The Planetary Science Journal .