Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 21.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Удивительные льды на комете Чурюмова-Герасименко

Удивительные льды на комете Чурюмова-Герасименко
shortstoryf

Аппарат «Розетта» уже два месяца как прекратил своё существование, а учёные только-только смогли опубликовать исследования, относящиеся к прошлому, к моменту, когда комета Чурюмова-Герасименко приближалась к своему самому активному периоду. Такая большая задержка в предоставлении информации связана с тем, что за время работы миссии было накоплено чрезвычайно большое количество информации, анализ которой займёт не один год.

Как следует из нескольких статей, опубликованных в журнале Science, по мере приближения к перигею орбиты кометы, станция «Розетта» зафиксировала наличие диоксида углерода, появление которого никогда раньше не наблюдалось. А сопровождалось это образование газа появлением двух необычайно больших участков водяного льда на поверхности кометы.

Слой льда, сформированный из диоксида углерода, покрыл область, сопоставимую с размером футбольного поля, в то время как две области с водяным льдом имели площадь, сравнимую с площадью олимпийского бассейна. Это появление водяного льда является самым большим, а по размерам намного больше всех остальных признаков присутствия воды на комете. Все три эти особенности были обнаружены в одном регионе южного полушария кометы.

Комбинация сложной формы кометы, её вытянутая орбита вокруг Солнца и существенный наклон её вращения вокруг своей оси, делают сезоны на комете неравномерно распространёнными на её полушариях. Когда «Розетта» приблизилась к ней в августе 2014 года, на северном полушарии кометы всё ещё было лето, которое обычно длится 5.5 лет, в то время как южное полушарие находилось в зиме, и большая его часть была скрыта в темноте. Однако незадолго до достижения перигелия в августе 2015 года, сезоны изменились, и на южном полушарии наступило короткое, но очень активное лето.

Чурюмова-Герасименко диоксид углерода

На этом графике показаны изображения кометы и спектры поглощения, зафиксированные прибором VIRTIS 21-22 марта. Для учёных здесь безошибочно видна подпись диоксида углерода в фазе льда — это серия из трёх линий поглощения на длине волны 2 микрона, и две дополнительные линии поглощения на длине волны 2.7 и 2.78 микрон. Такая характеристика отсутствует в льде из воды. Источник:

В первой половине 2015 года, поскольку комета Чурюмова-Герасименко постоянно становилась более активной, «Розетта» наблюдала присутствие водяного пара и других газов, истекающих из ядра. Это истечение сбрасывало пыль с поверхности ядра и раскрывало некоторые секреты кометы. В частности, в двух случаях в конце марта 2015 года, тепловой спектрометр видимого и инфракрасного диапазона VIRTIS обнаружил очень большой участок льда углекислого газа в области Анхур в южном полушарии кометы. Это было первое обнаружение диоксида углерода на какой-либо комете, несмотря на то, что это химическое соединение весьма распространено в Солнечной Системе. Так, например, он изобилует на полярных шапках Марса.

«Мы знаем, что кометы содержат углекислый газ, которые является вторых по концентрации в атмосферах комет после воды. Но его чрезвычайно трудно наблюдать в твёрдой форме на поверхности», — объясняет Джанрико Филаччионе из итальянского Института астрофизики и планетарных наук.

В среде кометы диоксид углерода замерзает при температуре -193 градусов Цельсия. Видно, что это существенно ниже той температуры, при которой вода превращается в лёд. Выше этой температуры он превращается непосредственно в газ, препятствуя его обнаружению в форме льда на поверхности. В отличие от него, водяной лёд был найден в различных кометах, а на комете Чурюмова-Герасименко «Розетта» обнаружила сразу несколько небольших участков.

«Мы надеялись обнаружить признаки присутствия льда из углекислого газа, мы искали его очень долго время, но мы очень сильно удивились, когда, наконец, обнаружили его безошибочную подпись».

Участок, который на несколько процентов состоял из льда углекислого газа, перемешанного с более тёмной пылью и молекулами, участвующими в органических соединениях, наблюдался в течение двух дней подряд в марта. Это было большой удачей, когда команда заново исследовала этот участок три недели спустя, признаки диоксида углерода полностью исчезли. Взяв за основу то предположение, что весь лёд превратился в газ, учёные сумели оценить, что участок размерами 80 на 60 метров содержал приблизительно 57 килограмм углекислого газа, что соответствует слою поверхности, толщиной 9 сантиметров. Его присутствие на поверхности, вероятнее всего, является редким случаем, потому что большая часть этого газа сосредоточена в более глубоких слоях ядра кометы.

Исследователи полагают, что обнаруженный участок льда имеет возраст в несколько лет, как раз когда комета всё ещё находилась в холодной пустоте внешней Солнечной Системы, а на южном полушарии была очень долгая зима. В то время часть углекислого газа, всё ещё вырывающегося из внутренней структуры ядра, осадилась на поверхность и осталась в замороженном состоянии до тех пор, пока не испарился в области перигелия в апреле 2015 года. Это демонстрирует сезонный цикл льда углекислого газа, который возобновляется на комете Чурюмова-Герасименко каждые 6.5 лет. Это является полной противоположностью циклу водяного льда кометы, который возобновляется ежедневно. Интересно здесь ещё и то, что, вскоре после того, как лёд углекислого газа испарился, узкоугольная камера OSIRIS обнаружила два необычно больших участков водяного льда в той же области между регионами Онурис и Бес.

«Раньше мы уже наблюдали множество участков водяного льда, имеющего в диаметре около метра, в различных областях кометы. Однако два новых участка существенно больше предыдущих — они охватывают область размерами 30 на 40 метров каждый, а существовали они в течение 10 дней, прежде чем полностью исчезли», — Соня Форнесир из Парижской обсерватории, ведущий автор исследования сезонных и ежедневных поверхностных изменений.

Чурюмова-Герасименко водяной лёд

Здесь показано расположение двух участков с льдом из воды, они помечены буквами A и B. Съёмка проводилась за 10 дней до их полного исчезновения. Источник: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Reprinted with permission from S. Fornasier et al., Science 10.1126/science.aag2671 (2016)

Эти богатые льдом области выглядят как очень яркие участки поверхности кометы, отражающие свет, который в цвете является более синим по сравнению с красной средой. Учёные пытались экспериментировать со смешением пыли и водяного льда, чтобы показать то, как при увеличении концентрации льда, отражённый свет постепенно становится более синим. Это происходит вплоть до того, когда равное количество света начинает отражаться на всех цветах. Два недавно обнаруженных участка содержат 20-30 процентов водяного льда, смешанного с более тёмным веществом, в результате чего был сформирован слой твёрдого льда 30 сантиметров толщиной. Один из них, вероятно, как раз и скрывался под щитом льда из углекислого газа, обнаруженного VIRTIS приблизительно за месяц до этого.

«В глобальном масштабе мы обнаружили, что вся поверхность кометы приняла более синий цвет, по мере того, как он а приближалась к Солнцу. Интенсивная деятельность Солнца заставила улететь в космос большие объёмы пыли, которая оставила после себя ландшафт, богатый льдом».

Когда комета Чурюмова-Герасименко стала удаляться от Солнца, учёные сразу стали замечать, что общая цветовая гамма кометы стала постепенно переходить к оттенкам красного. также были обнаружены локальные изменения цвета, что обозначало ежедневный цикл водяного льда. Под воздействием Солнца он быстро превращался в водяной пар во время локального дня, а затем вновь замерзал и становился льдом, когда температура начинала уменьшаться в области ночи. На следующий день всё повторялось снова.

Чурюмова-Герасименко свет

Цвет отражённого света от кометы Чурюмова-Герасименко 1 августа 2014 года (слева), сразу после прибытия «Розетты» к комете, и год спустя 30 августа 2015 года (справа) сразу после прохождения перигея. Температурные карты составлены по изображениям, полученным в диапазоне длин волн от 535 нм до 882 нм камерой OSIRIS. Источник: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Reprinted with permission from S. Fornasier et al., Science 10.1126/science.aag2671 (2016)

Водяной лёд ниже поверхности пыли на комете распределён очень широко, но не однородно, появляясь и исчезая в результате активности кометы. Иногда открывались более толстые слои льда, которые можно отнести ко времени предыдущего подхода к Солнцу.

Эти два исследования ледяного содержания кометы раскрывают новые детали о её составе и истории ядра. И, в то время, как «Розетта» полностью прекратила свою миссию, научный анализ огромного количества данных, собранных аппаратом, продолжается.

Ссылки на статьи: “Seasonal exposure of carbon dioxide ice on the nucleus of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko” by G. Filacchione et al. “Rosetta’s comet 67P/Churyumov–Gerasimenko sheds its dusty mantle to reveal its icy nature” by S. Fornasier.

По информации Европейского Космического Агентства.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

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