Geladene Teilchen spielen eine überraschende Rolle bei den Eruptionen des Kometen

Ein zusammengesetztes Bild von vier NAV/CAM-Bildern, die 31 Kilometer vom Zentrum des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko entfernt aufgenommen wurden. Eine neue Studie hat ergeben, dass Elektronen des Kometen und nicht Photonen der Sonne für den Aufschluss von Wasser und Kohlenhydraten verantwortlich sind

Ein zusammengesetztes Bild von vier NAV/CAM-Bildern, die 31 Kilometer vom Zentrum des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko entfernt aufgenommen wurden. Eine neue Studie hat ergeben, dass Elektronen des Kometen und nicht Photonen der Sonne für das Aufbrechen von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen verantwortlich sind. (Bildnachweis: ESA / Rosetta / NAVCAM)

Neue Erkenntnisse zeigen, dass Elektronen das schnelle Aufbrechen von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen bewirken, die von der Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko ausbrechen.



Die Entdeckung, die mit dem Alice-Instrument der NASA an Bord der Rosetta-Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation gemacht wurde, überraschte Wissenschaftler, die zuvor dachten, dass Lichtteilchen oder Photonen der Sonne diese Eruptionen verursachen.

'Die Entdeckung, über die wir berichten, ist ziemlich unerwartet', sagte Alan Stern, leitender Ermittler des Alice-Instruments vom Southwest Research Institute in Colorado, in einer Erklärung. 'Es zeigt uns, wie wertvoll es ist, Kometen zu besuchen, um sie aus nächster Nähe zu beobachten, da diese Entdeckung einfach nicht von der Erde oder dem Erdorbit mit einem bestehenden oder geplanten Observatorium gemacht werden konnte, und sie verändert unser Wissen über Kometen grundlegend.' [ Sehen Sie Rosettas erstaunliche Kometenfotos ]

Wenn sich ein Komet auf seiner Umlaufbahn um den Stern der Sonne nähert, schmilzt die Hitze das Gestein und das Eis, um den vertrauten Schweif zu erzeugen, der aus seinem Kern strömt. Aber die Hitze führt auch dazu, dass Wasser- und Kohlendioxidwolken aus der Oberfläche des Kometen ausbrechen. Seit letztem August kreist Rosetta innerhalb von 160 Kilometern um den Kometen 67P, was es dem Alice-Instrument ermöglicht, den Kometen und seine Wolken im ultravioletten Licht zu untersuchen.

Um diese Schwaden besser zu verstehen, untersuchte das Alice-Team die Emission von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, die sich beim Zerbrechen von Wassermolekülen bildeten, sowie von Kohlenstoffatomen aus zerstörten Kohlendioxidmolekülen. Sie fanden heraus, dass die Moleküle in einem zweistufigen Prozess aufgebrochen wurden.

Rosetta

Rosettas genaue Untersuchung des Kometen 67P zeigte einen unerwarteten Prozess in der Nähe des Kometenkerns, der zum schnellen Aufbrechen von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen führt.(Bildnachweis: Raumsonde: ESA/ATG medialab; Komet, links: ESA/Rosetta/MPS für OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Komet, oben rechts: ESA/Rosetta/ NavCam – CC BY-SA IGO 3.0; Daten: Feldman et al (2015).)

Zuerst trifft ein ultraviolettes Photon der Sonne auf ein Wassermolekül in der Koma oder Atmosphäre des Kometen und schleudert ein Elektron frei. Das Elektron trifft dann in der Koma auf ein anderes Wassermolekül, das es vollständig in zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom zerlegt und sie dabei mit Energie versorgt. Die energetisierten Atome emittieren ultraviolettes Licht, das Alice erkennt.

Manchmal kollidiert das Elektron mit einem Kohlendioxidmolekül, was zur Aufspaltung in Kohlenstoffatome und daraus resultierenden Kohlenstoffemissionen führt.

„Die Analyse der relativen Intensitäten der beobachteten Atomemissionen ermöglicht es uns festzustellen, dass wir direkt die „Stamm“-Moleküle beobachten, die von Elektronen in unmittelbarer Nähe, etwa 1 Kilometer, des Kometenkerns, wo sie produziert werden, aufgebrochen werden. ' Paul Feldman, Forscher an der Johns Hopkins University und Hauptautor des Papiers, das die neuen Ergebnisse beschreibt, sagte in der gleichen Aussage .

Das Team verglich das Aufbrechen der Moleküle mit dem vorgeschlagenen Prozess für die Plumes, die auf dem eisigen Jupitermond Europa gesichtet wurden. Die Elektronen des Kometen werden jedoch von Sonnenphotonen erzeugt, während die Elektronen auf Europa aus dem Magnetfeld des Jupiter stammen.

Alices weites ultraviolettes Spektrum ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Struktur und Position der Plumes auf dem Kometen 67P zu verfolgen und übertraf damit das, was von der Erde oder der Erdumlaufbahn aus gemacht werden kann. Observatorien wie das Hubble-Weltraumteleskop können die atomaren Bestandteile von Kometen erst erkennen, wenn ihr Muttermolekül – das Wasser oder Kohlendioxid – bereits zerbrochen ist.

'Diese frühen Ergebnisse von Alice zeigen, wie wichtig es ist, einen Kometen bei verschiedenen Wellenlängen und mit unterschiedlichen Techniken zu untersuchen, um verschiedene Aspekte der Umgebung des Kometen zu untersuchen', sagte Matt Taylor, Rosetta-Projektwissenschaftler der ESA. „Wir beobachten aktiv, wie sich der Komet entwickelt, während er sich im August auf seiner Umlaufbahn in Richtung Perihel [der Sonne am nächsten liegenden Punkt] nähert, sehen, wie die Wolken aufgrund der Sonnenerwärmung aktiver werden, und untersuchen die Auswirkungen der Kometen Wechselwirkung mit dem Sonnenwind.'

Die Ergebnisse wurden zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics angenommen.

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