罗塞塔航天器记录彗星67P上喷射的尘埃

2018-05-16

主动彗星:来自67P / Churyumov-Gerasimenko的一缕尘埃,由欧空局OSIRIS广角相机观看Rosetta航天器2016年7月3日。羽流起源于Imhotep地区。 ©ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS团队MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP /

em来自Rosetta航天器的五种仪器揭示了67P / Chruyumov-Gerasimenko上的灰尘喷射。 / em

令人印象深刻的彗星在围绕太阳行进时发射到太空中的尘埃不仅仅是由冰冻水的升华驱动的。在某些情况下,进一步的过程会增加爆发。可能的情况包括释放储存在地表以下的加压气体或将一种冷冻水转化为更有利的冷冻水。这些是由马克斯普朗克太阳系研究所的科学家领导的一项研究的结果,他研究去年发生在Rosetta彗星67P / Chruyumov-Gerasimenko的尘埃射流。

当太阳在2016年7月3日升到Rosetta彗星的Imhotep地区时,一切都是正确的:当地表变暖并开始向天空排放灰尘时,Rosetta的轨迹引导探测器穿过云层。与此同时,科学相机系统OSIRIS的视图巧妙地集中在喷泉起源彗星的表面区域。探测器上共有五种仪器能够在接下来的几个小时内记录爆发。

“这真是一个惊人的运气。计划这样的事情是不可能的“,研究负责人MPS的Jessica Agarwal说。毕竟,在没有任何预先警告的情况下,通常会出现爆发性的粉尘。因此,Rosetta在彗星两年多的时间里所见到的大多数事件只能通过远处的一台仪器记录下来。在Rosetta偶然地穿过尘埃射流的极少数情况下,彗星表面上至关重要的点的图像缺失。 “从2016年7月3日的大量测量数据中,我们能够以前所未有的方式重建突发事件的进展和特点,”Agarwal说。

两台原位仪器GIADA(粮食影响分析仪和粉尘累积仪)和COSIMA(彗星二次离子质谱仪)从射流中捕获单个尘埃颗粒,并能够确定颗粒的速度,大小和平均密度。 COSIMA团队成员MPS的Sihane Merouane解释说:“这是COSIMA第一次能够帮助描绘特定的尘埃射流。”由于仪器常常收集几个星期的粒子,因此很难将它们分配给一个特定的事件。 COSIMA的数据表明,射流中的颗粒比捕获的彗星材料更容易破碎。 “他们必须非常快或相对松散地建造,”MPS研究员,COSIMA团队的首席调查员Martin Hilchenbach说。

灰尘来源:2016年7月3日的羽流被发现在靠近框架底部的大石块附近的充满冰的凹陷处。该图像是一种假色复合物,其中浅蓝色的斑点突出了水冰的存在和位置。 ©ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS团队MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP /

此外,摄谱师爱丽丝能够跟踪由于灰尘爆发而引起的亮度增加,并检测到云中的微小冰粒。即使是来自Rosetta的星敏感器之一,也是决定宇宙飞船在太空中的位置的一个因素,它为这个难题做出了贡献:在突然爆发后不久,恒星跟踪仪记录到彗星昏迷的辐射强度增加,并记录了这种情况在接下来的几个小时内开发

“OSIRIS首席研究员MPS-科学家Holger Sierks说:”关于2016年7月3日事件的独特之处在于高分辨率的表面图像。研究人员在洼地内制作了一个直径约10米的圆形区域作为喷气机的起点。正如对OSIRIS数据的分析所显示的那样,这个地区在地表上含有冷冻水。

一般来说,科学家们认为彗星表面上的冻结气体(如水)是导致粉尘产生的原因。在太阳的影响下,这些物质直接进入气态;流入太空的气体携带尘埃颗粒,从而产生可见的射流。这些通常在日出后不久发生。

但是,目前的研究表明,仅凭这一过程无法解释2016年7月3日的事件。随着每秒约18千克的粉尘产生量,喷气式飞机比传统型号预测的“多灰尘”。 “一个额外的充满活力的过程必须发挥作用 - 能源必须已经从地表下面释放出来以支撑羽流”,Agarwal说。

例如,可以想象的是,在彗星的表面下面存在充满压缩气体的空腔。日出时,辐射开始加热上覆表面,裂缝发展,气体逸出。根据另一个理论,表面下的非晶冰沉积物起着决定性的作用。在这种类型的冷冻水中,单个分子不像晶格冰的情况那样以晶格状结构排列,而是以非常无序的方式排列。由于晶态在能量上更有利,所以在从非晶态到结晶态冰的过渡期间释放能量。通过阳光照射的能量可以开始这种转变。去年7月3日,究竟发生了哪一个过程还不清楚。

出版物:J. Agarwal等人,“来自爆发的彗星67P的次表面能量存储的证据2016年7月3日,“MNRAS,2017; doi:10.1093 / mnras / stx2386

来源:Max Planck Insitute