Wasser und Kohlendioxid in der Koma
Redaktion
/ Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt astronews.com
7. November 2014
Mit der Annäherung an die Sonne wird der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko
immer aktiver. Mit dem Instrument VIRTIS an Bord der Raumsonde Rosetta
wurde nun die Zusammensetzung der Koma des Kometen analysiert und dabei Wasser
und Kohlendioxid nachgewiesen. Mittwoch soll nun Philae auf der
Oberfläche des Kometen landen.
Mit dem Experiment VIRTIS auf dem
Rosetta-Orbiter werden in den Wellenlängen des
sichtbaren Lichts und im nahen Infrarot die
Temperatur, die chemische und mineralogische
Zusammensetzung so wie die räumliche Verteilung
der gefundenen Elemente und Moleküle des
Kometenkerns und der Koma gemessen.
Bild: ESA – J. HUART [Großansicht] |
Bereits im August 2014 hatte das Instrument VIRTIS (Visible and Infrared
Thermal Imaging Spectrometer) vom Orbiter der Rosetta-Mission aus die
durchschnittliche Temperatur der Oberfläche des Kometen 67P/Churuymov-Gerasimenko
gemessen. Nun haben die Wissenschaftler mit weiteren Messungen Wasser und
Kohlendioxid in der Koma, die sich mit zunehmender Aktivität zu entwickeln
beginnt, detektieren können.
"Auf der Grundlage der gewonnenen Spektren ist es bereits möglich, vieles
über die kometare Koma zu erfahren", sagt Planetenforscherin Dr. Gabriele Arnold
vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die die deutschen
wissenschaftlichen Beiträge zu diesem Experiment leitet. Eine der Aufgaben von
VIRTIS ist es, die Emission verschiedener Gase des Kometen 67/P
Churyumov-Gerasimenko global zu kartieren und die Veränderungen zu untersuchen,
die mit der Zunahme der kometaren Aktivität entstehen.
Anfang Oktober diesen Jahres wurde eine Region am so genannten "Nacken"
soweit aktiv, dass Wasser und Kohlendioxid vom spektral hochauflösenden VIRTIS-H
Kanal detektiert werden konnte. Die Spektren zeigen molekulare Banden im
infraroten Spektralbereich, deren Formen von der Temperatur der Koma und deren
Intensität von der Anzahl der Moleküle entlang der Beobachtungslinie von VIRTIS
abhängen.
Aus diesen Messungen konnte eine relative Häufigkeit von Kohlendioxid relativ
zu Wasser von vier Prozent abgeschätzt werden. Das weist darauf hin, dass
67P/Churuymov-Gerasimenko nicht so reich an Kohlendioxid ist wie beispielsweise
der Komet 103P/Hartley - für diesen wurde im Rahmen der NASA-Mission EPOXI ein
Wert von 20 Prozent gemessen. "Beide Kometen sind Vertreter der Jupiterfamilie
und dennoch sehr unterschiedlich", sagt Arnold. "Der Vergleich ist deshalb für
uns Kometenforscher sehr spannend."
Seit Juli misst VIRTIS auch die mittlere Oberflächentemperatur, die
gegenwärtig bei etwa minus 70 Grad Celsius liegt. Nun erlauben die neuen
Untersuchungen der Koma dem wissenschaftliche Team vom VIRTIS, Aussagen über die
Temperatur in einer gewissen Entfernung vom Kometen zu machen. In einem Abstand
von einem Kilometer von der Oberfläche entfernt beträgt die Temperatur minus 183
Grad Celsius.
Die Ursache für diese erwartete Differenz liegt darin begründet, dass die
Gase bei ihrer Ausdehnung in der Koma beschleunigt und heruntergekühlt werden,
wobei ihre Temperaturen auf Werte absinken, die vielfach niedriger als die
Temperatur der Oberfläche sind. Diesen Prozess nennt man adiabatische Expansion.
Die Detektion von Gasen in den frühen Phasen der Entwicklung der Koma ist
wichtig, um die Struktur der eisförmigen Komponenten des Kometeninneren besser
zu verstehen. Während Wasser und Kohlendioxid schon beispielsweise von den
Orbiter-Instrumenten MIRO und ROSINA beobachtet wurden, kann VIRTIS beide
Moleküle mit dem gleichen Instrument bestimmen und deshalb direkt ihre relativen
Häufigkeiten messen.
"Diese zusätzliche Information ist bedeutend, da der Nachweis der relativen
Häufigkeiten dort am Kometenkern erbracht werden kann, von wo die Gase
entweichen," erklärt Arnold. Zusätzlich unterstreicht die unabhängige Detektion
durch verschiedene Instrumente der Mission die Validität und Robustheit der
Messungen. "Damit sind die neuen Messungen ein wichtiges Puzzleteil auf dem Weg
die Frage zu beantworten: Woraus bestehen Kometen?"
Im August 2015 erreicht 67P/Churuymov-Gerasimenko seinen sonnennächsten
Punkt. Mit der Annäherung an diesen Ort nimmt die kometare Aktivität zu und das
VIRTIS-Team wird verfolgen, wie sich die Temperaturen in der Koma und auf der
Oberfläche verändern. In der gesamten Zeit wird VIRTIS kontinuierlich die
Verteilung von Kohlendioxid und Wasser, aber auch von Nebenprodukten wie
Kohlenmonoxid, Methanol, Methan, Formaldehyd und Kohlenwasserstoffen wie
Azetylen und Ethan kartieren.
Das Rosetta-Team konzentriert sich nun auf die Landung von
Philae auf dem Kometenkern. Sie ist für den kommenden Mittwoch vorgesehen.
Heute bestätigte das Rosetta-Team, dass bislang alles exakt nach Plan
verläuft und einer Landung nichts im Wege steht. Die Landung - oder vielmehr die
Ereignisse, die sich in dieser Zeit in den Kontrollzentren von ESA und DLR
abspielen - werden live im Internet übertragen und können den gesamten Mittwoch
über von jedermann mitverfolgt werden.
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