Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 25.09.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Миссия "Розетта": у кометы Чурюмова-Герасименко обнаружен цикл вода-лёд-вода

Миссия «Розетта»: у кометы Чурюмова-Герасименко обнаружен цикл вода-лёд-вода
shortstoryf

Кометы — небесные тела, включающие в свой состав смесь пыли и льда. Эти вещества с течением времени теряются, поскольку комета постепенно приближается к Солнцу, а, следовательно, испытывает воздействие солнечных частиц. Из-за этого разогрева замороженного ядра кометы, или его льда, главным образом водяного, этот и другие неустойчивые элементы, такие как моноокись и двуокись углерода, сразу превращаются в газ, минуя жидкое состояние. Эти потоки газа распространяются далеко от кометы, а всё вместе, газ и пыль, создают яркий ореол вокруг неё и хвост, который характерен именно для комет.

Чурюмова-Герасименко лёд температура

Карта присутствия водяного льда (слева) и поверхностной температуры (справа) в области «шеи» кометы Чурюмова-Герасименко под названием Хапи. Эти изображения основаны на данных, собранных прибором VIRTIS 12 (верхний ряд), 13 (средний ряд) и 14 сентября (нижний ряд) 2014 года. Карта льда сосредоточена в оптическом диапазоне 0.7 микрон, а также на инфракрасных спектрах. Температурная карта составлена в длине волны выше 4.5 микрон. Белые и светлые участки указывают на большую температуру, здесь она достигает -63 градуса Цельсия. Более тёмные и более красные участки указывают на низкие температуры с минимальным значением -133 градуса Цельсия. Источник: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR

«Розетта» достигла кометы Чурюмова — Герасименко в августе 2014 года, и в настоящее время изучает её уже больше года. 13 августа 2015 года эта комета достигла самой близкой к Солнцу точки своей 6.5-летней орбиты и теперь движется уже в обратном направлении к внешним границам Солнечной Системы. Главной целью работы аппараты в этот период стало изучение тех процессов, которые стимулируют увеличение активности кометы и повышение скорости испарения газов. Для этих целей на «Розетте» присутствует инфракрасный и тепловой спектрометр VIRTIS, способный идентифицировать области на поверхности небесного тела, в которых водяной лёд согласованно появляется и исчезает в зависимости от обращения кометы вокруг своей оси.

«Нам удалось обнаружить механизм, который пополняет поверхность кометы новым льдом при каждом обороте вокруг себя. Именно он поддерживает комету в «живом» состоянии», — Мария Кристина де Санктис, ведущий автор исследований.

Чурюмова-Герасименко Хапи

Три кадра одного региона под названием Хапи. Источник: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR

Исследователи изучили ряд данных, собранных в сентябре 2014 года, сконцентрировавшись на области в один квадратный километр в области «шеи». В то время комета находилась приблизительно на расстоянии 500 миллионов километров от Солнца, поэтому шея была одной из самых активных областей. Поскольку комета делает один оборот вокруг своей оси примерно за 12 часов, то различные области подвержены различному солнечному воздействию.

«Мы видели контрольную подпись водяного льда в спектрах этой исследуемой области, но только тогда, когда её определённые участки находились в тени. И наоборот, когда эти области были освещены Солнцем, информации о льде не было. Это указывает на его циклическое поведение во время каждого оборота».

Чурюмова-Герасименко спектры

Спектры кометы Чурюмова-Герасименко, полученные в инфракрасном диапазоне прибором VIRTIS в сентябре 2014 года. Чёрная кривая соответствует участку поверхности, который был хорошо освещён Солнцем во время измерений, красная кривая указывает на умеренно освещённый участок, красная — участок тени. Чёрная линия демонстрирует незначительный провал между длинами 2.8 и 3.6 микрон, это обусловлено наличием органических соединений на поверхности кометы, поглощающих её тепловое излучение. Синяя кривая демонстрирует самое сильное падение со смещением к более коротким волнам. Это показывает характерную особенность, вызванную присутствием на поверхности водяного льда. Источник: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR

Полученные данные говорят о том, что водяной лёд, расположившийся на поверхности и на несколько сантиметров ниже, сублимирует, когда освещён солнечным светом, превращаясь в газ, и затем улетает с поверхности кометы Чурюмова — Герасименко. Затем, поскольку комета вращается и эта же область попадает в темноту, поверхность на ней снова быстро охлаждается. Однако, основные подповерхностные слои остаётся тёплыми из-за разогрева солнечными лучами, которые светили в предыдущие часы. В результате этого водяной лёд на глубине продолжает сублимировать и вырываться через пористую структуру наружу. Но, как только этот подземный водяной пар достигает холодной поверхности, он снова подмораживается, покрывая свой участок поверхности кометы тонким слоем свежего льда. В конечном счёте, поскольку Солнце снова начинает светить на эту область на следующий день, молекулы недавно сформировавшегося льда испаряются и перезапускают весь цикл заново.

«Мы подозревали, что такой цикл может существовать в кометах, но только на основе теоретических моделей и предыдущих наблюдений за другими кометами. Но теперь, благодаря обширным и всесторонним исследованиям кометы Чурюмова-Герасименко аппаратом «Розетта» мы получили убедительное подтверждение его существования».

Благодаря полученной информации у исследователей появилась возможность оценить концентрация водяного льда относительно других составных частей грунта. Так, например, на глубине в несколько сантиметров исследуемой области, водяной лёд составляет 10-15 процентов от общего состава, к тому же он хорошо перемешан с другими элементами. Исследователи также вычислили, сколько водяного пара испускается областью, которую анализировали с VIRTIS: оказалось, что здесь испаряется порядка трёх процентов от общего количества испаряемой воды со всей кометы в то же самое время. Это удалось исследовать с помощью микроволнового датчика MIRO. В настоящее время учёные заняты обработкой информации от VIRTIS, которая была собрана за последние месяцы, когда активность кометы существенно увеличилась во время перигелия.

«Эти начальные результаты позволили нам краешком глаза взглянуть на то, что происходит под поверхностью кометы. Аппарат способен следить за изменениями на комете как на коротких отрезках времени, так и на более длинных. Мы надеемся со временем объединить эту информацию, чтобы полностью понять развитие этой и других комет».

В продолжении…

28 сентября 2015 года на Европейском конгрессе планетарных наук была продемонстрирована мультипликация, охватывающая период с 1 августа 2014 года по 10 февраля 2015 года для двух различных областей ядра кометы Чурюмова-Герасименко. На этой анимации продемонстрировано поведение водяного льда более длительный отрезок времени.

«Теперь мы в состоянии показать, что этот цикл распространён в нескольких областях ядра, в зависимости от условий освещения. Это говорит нам о том, что продемонстрированное явление является общим механизмом переноса воды из глубины через поверхность», — Фабрицио Капаччони, научный руководитель проекта VIRTIS.

Эти два ролика основаны на данных, собранных в период времени между 1 августа 2014 года, когда комета была на расстоянии примерно 542 миллионов километров (3.62 астрономических единиц) от Солнца и 10 февраля 2015 года, когда расстояние до Солнца составляло 352 миллиона километров (2.35 астрономических единиц). На них показано наличие водяного льда на протяжении всего 12-часового кометного дня в двух различных областях: зоне Имхотеп на большей части кометы, другой регион расположен на её шее. Синие области указывают на присутствие льда в верхних слоях поверхности, красные указывают на его отсутствие, а серые на те части кометы, которые были в тени.

«Мы видим, что во многих областях на поверхности кометы синие участки демонстрируют короткий жизненный цикл. Они появляются сразу после рассвета и исчезают несколько часов спустя. Это указывает на то, что в этих областях лёд неустойчив, образуется ночью и сублимирует в течение дня. Это ясное подтверждение предложенного нами ранее цикла».

По информации Европейского космического агентства.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google