Комета Чурюмова — Герасименко

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
67P/Чурюмова — Герасименко
Comet 67P Philae landing site 20141030 NavCam mosaic.jpg

Знімок зонда «Розетта»
Відкриття
Першовідкривач: Чурюмов, Герасименко
Дата відкриття: 20 вересня 1969
Альтернативні позначення: 1982 VIII; 1982f;

1989 VI; 1988i; 1969 R1; 1969-IV; 1969h; 1975 P1;

1976 VII; 1975i
Характеристики орбіти
Епоха: 2456981,5 (2014-11-20,0)
Афелій: 5,68 а. о.
Перигелій: 1,24 а. о.
Велика піввісь орбіти: 3,46 а. о.
Ексцентриситет орбіти: 0,64
Період обертання: 6,44 юліанських років
Нахил орбіти: 7,04°
Останній перигелій: 13 серпня 2015 року
Наступний перигелій: 21 січня 2022 року[1]

Коме́та Чурю́мова — Герасиме́нко (67P/Churyumov–Gerasimenko) — короткоперіодична комета з періодом обертання 6,6 року. Перша комета, яку супроводжував космічний апарат (з серпня 2014, «Rosetta») і перша, на яку зійшов спусковий апарат (12 листопада 2014, «Філи»). Завдяки ним, зокрема, виявлено неправильну форму ядра комети, відзнято деталі його поверхні, а також уперше для комет знайдено молекулярний азот і деякі органічні сполуки, зокрема гліцин.

Загальний опис[ред.ред. код]

Ядро комети має розмір 3×5 км і обертається навколо осі за 12,40 год (до проходження перигелію 2009 року було 12,76 год). Оскільки орбіти таких, як ця, комет контролюються силою тяжіння Юпітера, їх ще називають «кометами родини Юпітера». Ці комети, як вважають, походять із поясу Койпера. Як і в інших комет, ядро майже таке ж чорне, як вугілля: його поверхня відбиває лише 6 % світла. Разом із деякими спектральними даними це вказує на значний вміст у поверхневому шарі високомолекулярних органічних сполук[2]. Як і у випадку з більшістю комет, активність нерівномірно розподілена по поверхні ядра, і під час спостережень 67P протягом 2009 року були визначені принаймні три виразні активні області. Навіть на піку активності приблизно через місяць після перигелію комета була не надто яскрава, з типовою візуальною величиною близько 12, що означає, що побачити комету з Землі можна лише в телескоп. Комета 67P класифікується як пилова комета, зі співвідношенням викинутих пилу до газу приблизно 2:1. Пік викиду пилу в 2002/03 оцінювався приблизно в 60 кг на секунду, хоча в 1982/83 роках було зареєстровано 220 кг на секунду. Маса ядра комети — 1,0±0,1×1013 кг, об'єм — 25 км3, густина — 0,4 г/см3 (за іншими даними — 533 ± 6 кг/м3[3]). Прискорення сили тяжіння на поверхні комети Чурюмова — Герасименко оцінено в 10−3 м/с2, або близько 1/10 000 земного. Магнітне поле у комети відсутнє[4].

Відкриття[ред.ред. код]

Комету було відкрито 23 жовтня 1969 року Климом Чурюмовим у Києві в результаті вивчення фотопластинок комети 32P/Комас Сола, знятих Світланою Герасименко в Алма-Атинській обсерваторії у вересні того ж року. Перший знімок, на якому видно комету, датований 20 вересня 1969 року. Біля краю фотознімка було виявлено ще одну комету, проте спочатку вона розглядалась як фрагмент комети Комас Сола. Після вивчення наступних фотознімків було з'ясовано, що цей об'єкт рухався іншою траєкторією і, таким чином, є самостійною кометою.

Дослідження комети: місія «Розетта»[ред.ред. код]

2 березня 2004 року Європейським космічним агентством був запущений космічний апарат «Розетта» (англ. Rosetta) для дослідження комети Чурюмова — Герасименко.

6 серпня 2014 зонд «Розетта» вийшов на орбіту комети Чурюмова — Герасименко[5]. «Розетта» стала першим космічним апаратом, який зумів вийти на орбіту комети — раніше зонди отримували дані про комети, наближаючись до них лише на короткий час і на великій швидкості. Для виходу на орбіту комети двигуни зонда коректували його траєкторію руху протягом шести з половиною хвилин. Через 22 хвилини після завершення маневру інженери ЄКА отримали відомості про те, що «Розетті» вдалося успішно зблизитися з кометою.

14 липня 2014 інструмент OSIRIS на апараті «Розетта» сфотографував комету з відстані 12 тис. км. Виявилось, що ядро комети складається з двох розділених перешийком частин, які, як сказав менеджер проекту OSIRIS Карстен Гютлер, «дещо нагадують гумову качечку з тілом і головою».

Дослідження поверхні ядра комети за допомогою ультрафіолетового спектрографа НАСА «Еліс» на борту «Розетти», здійснені впродовж серпня 2014 року, виявили, що воно є незвично темним на ультрафіолетових довжинах хвиль і що на ньому — принаймні до вересня — не видно великих оголень льоду. Також у кометній атмосфері вже були виявлені як водень, так і кисень[6][7].

12 листопада 2014 року зонд спрямував на поверхню ядра комети спускний апарат «Філе» для вивчення хімічного складу небесного тіла. Приземлення на поверхню комети відбулося о 17:34 за київським часом, але через велику відстань між Землею та кометою сигнал про приземлення надійшов лише о 18:03, через 29 хвилин.[8] Закріпитися на поверхні з першого разу не вдалося, і лише після двох відскоків «Філе» зупинився остаточно. Це сталося в невідомому місці, надто затіненому для отримання достатньої кількості сонячної енергії. Але завдяки зарядженим акумуляторам апарат пропрацював ще 55 годин[9].

Протягом 12-15 листопада апарат «Філе» виконав усі заплановані дослідні роботи з використанням усіх наявних на борту інструментів. Так, за допомогою бура було отримано й проаналізовано зразок ґрунту[5]. Також отримано дані про температуру й внутрішню структуру комети. Крім того, вдалося зробити знімки місцевості. Усі отримані дані було передано на Землю. Однак після вичерпання запасів енергії апарат перейшов у режим сну, а зв'язок із ним припинився.

Аналіз водяної пари, яку викидає комета, показав, що ізотопний склад цієї пари сильно відрізняється від складу земної води: у ній набагато більше атомів дейтерію. На Землі у кожних 10 тисячах молекул води можна знайти три атоми дейтерію. На кометі Чурюмова — Герасименко такої «важкої води» у понад три рази більше[10][11].

Міжнародна команда вчених виявила, що атмосфера комети, або кома, набагато менш однорідна, ніж очікувалося. Крім того, виділення речовини з комети істотно змінюється з часом. Ще більш дивно те, що склад матеріалу з коми також змінюється істотно. Хоча, як відомо, комети складаються в основному з водяного льоду, кома, принаймні, цієї комети іноді містить набагато більше вуглекислого газу, ніж водяної пари. Вимірювання на місці складу коми у положенні корабля (200 км від ядра) показують, що сигнал H2O є найсильнішим, однак іноді подібного рівня сягають CO і CO2. Можливо, це є наслідком неоднорідності ядра комети і того, що при його обертанні під промені Сонця потрапляють різні його частини. Ця неоднорідність разом зі своєрідною формою ядра може свідчити про його формування з окремих малих тіл, утворених у дуже різних регіонах Сонячної системи[12].

За наземними спостереженнями в комі комети не видно швидких змін, але з дистанції 200 кілометрів їх вдалося виявити. Ще більш дивно, що зміни відбуваються і в складі коми. Існує відповідно чітке розходження між складом «літньої» і «зимової» атмосфер: у першій переважає вода, в останній — діоксид вуглецю. Оскільки ядро комети дуже мале (4 км), літня зона знаходиться на відстані лише близько кілометра від зимової. Також вдалося на місці подій спостерігати, як гази, що виходять з комети, стають електрично зарядженими в сонячному промінні, а потім здуваються сонячним вітром[13][14].

Було підраховано, що комета Чурюмова — Герасименко у серпні 2014 року виділяла у вигляді пари 1,2 літра води щосекунди, а в період з червня по серпень виділення води зросло приблизно в десять разів. Також комета вивергає більше газу з певних місцях і в певний час її дня. Значна частина дегазації відбувалася з червня по вересень 2014 у області «шиї» у другій половині дня[15].

Через мізерну силу тяжіння викинуті кометою газ і пил вільно розлітаються в просторі. Але масивніші частинки здатні кинути виклик тиску сонячного випромінювання і можуть вийти на орбіту навколо ядра комети. Камера «Осіріс» відзняла багато таких частинок; їх розмір лежить у межах від 4 см до 2 м (оцінки, зроблені за яскравістю)[16].

На підставі останніх досліджень комет команда вчених очікувала побачити ознаки кількох складних молекул, таких як спирти, карбонові кислоти й азотовмісні аміни. Проте дані з VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer, спектрометр у видимій та інфрачервоній тепловій області) вказують, що на поверхні комети переважають простіші вуглеводні[2].

За допомогою RPC-ICA (інструменту на борту космічного корабля «Розетта») вдалося спостерігати на ранніх стадіях процес утворення магнітосфери навколо комети 67P Чурюмова — Герасименко, в той час як вона рухалася ближче до Сонця по своїй орбіті й починала взаємодіяти з сонячним вітром. Поступово комета стає теплішою, леткі речовини (головним чином вода) випаровуються з поверхні й утворюють атмосферу навколо комети. Ультрафіолетове випромінювання Сонця і зіткнення з сонячним вітром іонізують деяку частину атмосфери комети. Новостворені іони відчувають вплив електричних і магнітних полів сонячного вітру і можуть бути розігнані до високих швидкостей. Коли комета досить близько до Сонця, її атмосфера стає настільки щільною й іонізованою, що вона набуває електропровідності. При цьому атмосфера починає чинити опір сонячному вітру і народжується магнітосфера комети — область навколо комети, яка захищена від сонячного вітру[17].

Зонд «Розетта» вперше в історії досліджень комет напряму виявив у них газоподібний азот. Це зроблено за допомогою мас-спектрометра ROSINA. Молекулярний азот, N2, є основним складником атмосфери Землі, а також присутній в атмосфері й на поверхні Плутона і нептунового супутника Тритона. Вважається, що N2 був панівною формою азоту в первинній туманності, з якої виникла наша сонячна система. Комета Чурюмова — Герасименко та подібні їй, ймовірно, були сформовані в тому ж регіоні, що Тритон і Плутон[18].

За допомогою інструментів COSAC (Cometary Sampling and Composition) на поверхні комети було виявлено шістнадцять органічних сполук, з яких чотири були помічені на кометах вперше. Це ацетамід — CH3CONH2, ацетон — (CH3)2CO, метилізоцианат — CH3NCO і пропіональдегід — CH3CH2CHO[19].

Інструмент MUPUS (Multipurpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) показав, що денна температура на поверхні ядра варіює від 90 до 130 K. Повністю заглибитися в поверхню температурний зонд не зміг. Це означає, що локальний опір ґрунту до проникнення >4 МПа, що еквівалентно >2 МПа одноосьової міцності на стиск. Такі властивості може мати спечений мікропористий пило-льодовий шар з пористістю від 30 до 65 %. Відповідно до моделі теплової еволюції комети, спікання може призвести до міцного приповерхневого шару, але це вимагає, щоб зерна були не більші за десятки мікрометрів. Таким чином, висока міцність вказує на те, що матеріал, принаймні локально, дрібнозернистий[20].

Мас-спектрометр ROSINA виявив у комі 67P/Чурюмова — Герасименко аргон. Відношення кількості аргону до води там змінюється в межах (0,1–2,3)×10−5, що на кілька порядків вище, ніж на Землі (якщо брати разом атмосферу й гідросферу)[21].

У жовтні 2015 року за допомогою спектрометра ROSINA-DFMS на борту Rosetta в комі комети Чурюмова — Герасименко було виявлено молекулярний кисень. Його кількість варіює в межах 1–10 % кількості води і в середньому складає 3,80 ± 0,85 %. Відношення О2 / H2O в комі є ізотропним; систематичних його змін із відстанню до Сонця не виявлено. Це говорить про те, що цей О2 лишився в ядрі з часів формування комети, що є несподіваним. Сучасні моделі формування Сонячної системи несумісні з таким його вмістом; вони прогнозують значно менший. Тому постає необхідність переглянути ці моделі[7][22].

Гравіметрія, виконана орбітальною станцією Rosetta, показала, що тіло комети Чурюмова — Герасименко складається на 75 відсотків з пилу і на 25 відсотків з льоду. Щільність постійна по всьому ядру, це свідчить про відсутність великих порожнеч. Встановлено також, що 67P є вельми пористим тілом, в якому приблизно в чотири рази більше пилу, ніж льоду по масі і в два рази більше пилу, ніж льоду за обсягом[23][3].

Лід, похований всередині комети 67P/Чурюмова — Герасименко, зустрічається, головним чином, в кристалічній формі, що означає, що комета виникла в протосонячній туманності, отже, того ж віку, що й Сонячна система. Ці результати були отримані шляхом аналізу даних з приладів Rosina, розміщених на борту космічного апарату Rosetta. Завдяки мас-спектрометру Rosina в жовтні 2014 вперше виміряли кількість молекулярного азоту (N2), окису вуглецю (СО) і аргону (Ar) в льоду комети. Дані порівнювали з лабораторними експериментами по аморфному і кристалічному льоду. Кількість аргону, виявлена в кометі, виявилась в сто разів меншою, ніж кількість, яка може бути захоплена в аморфному льоді, що доводить, що лід комети має кристалічну структуру. Комети, сформовані з кристалічного льоду, повинні бути сформовані в той же самий час, що й в Сонячна система, а не раніше в міжзоряному середовищі. Кристалічна структура комет також показує, що протосонячна туманність була гарячою і досить щільною, щоб сублімувати аморфний лід, який прийшов з міжзоряного середовища. Газові гідрати в 67P повинні бути сформовані між -228°С і -223°С.[24].

Присутність гліцину, фосфору і безлічі органічних молекул, в тому числі сірководню (H2S) і ціанистий водень (HCN), які спостерігалися в комі 67P/Чурюмова — Герасименко підтримує ідею про те, що комети були постачальниками ключових молекул для пребіотичної хімії по всій Сонячній системі і, зокрема, до ранньої Землі[25].

На основі комп'ютерного моделювання, показано, що хоча Комета містить матеріал з часів формування Сонячної системи 4,5 мільярда років тому, свою форму вона отримала в результаті м'якого зіткнення, яке, ймовірно, відбулося протягом останнього мільярда років[26].

У 2016 р. повідомлено, що місія «Розетта» ще у 2015 р. виявила на кометі твердий вуглекислий газ[27]

Галерея[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. TheSkyLive.com
  2. а б F. Capaccioni, A. Coradini, G. Filacchione, S. Erard, G. Arnold, P. Drossart, M. C. De Sanctis, D. Bockelee-Morvan, M. T. Capria, F. Tosi, C. Leyrat, B. Schmitt, E. Quirico, P. Cerroni, V. Mennella, A. Raponi, M. Ciarniello, T. McCord, L. Moroz, E. Palomba, E. Ammannito, M. A. Barucci, G. Bellucci, J. Benkhoff, J. P. Bibring, A. Blanco, M. Blecka, R. Carlson, U. Carsenty, L. Colangeli, M. Combes, M. Combi, J. Crovisier, T. Encrenaz, C. Federico, U. Fink, S. Fonti, W. H. Ip, P. Irwin, R. Jaumann, E. Kuehrt, Y. Langevin, G. Magni, S. Mottola, V. Orofino, P. Palumbo, G. Piccioni, U. Schade, F. Taylor, D. Tiphene, G. P. Tozzi, P. Beck, N. Biver, L. Bonal, J.- P. Combe, D. Despan, E. Flamini, S. Fornasier, A. Frigeri, D. Grassi, M. Gudipati, A. Longobardo, K. Markus, F. Merlin, R. Orosei, G. Rinaldi, K. Stephan, M. Cartacci, A. Cicchetti, S. Giuppi, Y. Hello, F. Henry, S. Jacquinod, R. Noschese, G. Peter, R. Politi, J. M. Reess, A. Semery The organic-rich surface of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko as seen by VIRTIS/Rosetta. Science, 2015; 347 (6220). DOI:10.1126/science.aaa0628
  3. а б Pätzold M., et al. A homogeneous nucleus for comet 67P/Churyumov–Gerasimenko from its gravity field // Nature. — 2016. — Вип. 530. — С. 63–65. — DOI:10.1038/nature16535.
  4. У кометы Чурюмова–Герасименко не выявлено своего магнитного поля
  5. а б Дмитрий Мамонтов (октябрь 2014). Все самое важное об исторической миссии Rosetta. Популярная механика. Процитовано 21.11.2014. 
  6. Rosetta-Alice spectrograph obtains first far ultraviolet spectra of a cometary surface — ScienceDaily (англ.)
  7. а б A. Bieler et al. Abundant molecular oxygen in the coma of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko // Nature. — 2015. — Вип. 526. — С. 678–681. — DOI:10.1038/nature15707.
  8. Вперше в історії людства робот, який летів до комети більше 10 років, сів на її поверхню // UNIAN.NET 12.11.2014
  9. Philae. NASA Space Science Data Coordinated Archive. Архів оригіналу за 2015-11-06. 
  10. K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, J. J. Berthelier, A. Bieler, P. Bochsler, C. Briois, U. Calmonte, M. Combi, J. De Keyser, P. Eberhardt, B. Fiethe, S. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, K. C. Hansen, M. Hassig, A. Jackel, E. Kopp, A. Korth, L. LeRoy, U. Mall, B. Marty, O. Mousis, E. Neefs, T. Owen, H. Reme, M. Rubin, T. Semon, C.-Y. Tzou, H. Waite, P. Wurz 67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio. Science, 2014; 347 (6220): 1261952. DOI:10.1126/science.1261952
  11. Дані «Розетти»: комети навряд чи принесли воду на Землю // BBC Україна (укр.)
  12. Comet's coma composition varies significantly over time // Rosetta blog, European Space Agency, 22.01.2015
  13. M. Hassig, K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, J. J. Berthelier, A. Bieler, P. Bochsler, C. Briois, U. Calmonte, M. Combi, J. De Keyser, P. Eberhardt, B. Fiethe, S. A. Fuselier, M. Galand, S. Gasc, T. I. Gombosi, K. C. Hansen, A. Jackel, H. U. Keller, E. Kopp, A. Korth, E. Kuhrt, L. Le Roy, U. Mall, B. Marty, O. Mousis, E. Neefs, T. Owen, H. Reme, M. Rubin, T. Semon, C. Tornow, C.- Y. Tzou, J. H. Waite, P. Wurz Time variability and heterogeneity in the coma of 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science, 2015; 347 (6220). DOI:10.1126/science.aaa0276
  14. Gas variations are suggestive of seasons on comet Churyumov-Gerasimenko // sciencedaily.com, 22.01.2015
  15. S. Gulkis, M. Allen, P. von Allmen, G. Beaudin, N. Biver, D. Bockelee-Morvan, M. Choukroun, J. Crovisier, B. J. R. Davidsson, P. Encrenaz, T. Encrenaz, M. Frerking, P. Hartogh, M. Hofstadter, W.-H. Ip, M. Janssen, C. Jarchow, S. Keihm, S. Lee, E. Lellouch, C. Leyrat, L. Rezac, F. P. Schloerb, T. Spilker Subsurface properties and early activity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science, 2015; 347 (6220). DOI:10.1126/science.aaa0709
  16. Rotundi A., Sierks H., Della Corte V. et al. (2015). Dust measurements in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko inbound to the Sun. Science 347 (6620). Bibcode:2015Sci...347a3905R. doi:10.1126/science.aaa3905. 
  17. H. Nilsson, G. Stenberg Wieser, E. Behar, C. S. Wedlund, H. Gunell, M. Yamauchi, R. Lundin, S. Barabash, M. Wieser, C. Carr, E. Cupido, J. L. Burch, A. Fedorov, J.-A. Sauvaud, H. Koskinen, E. Kallio, J.-P. Lebreton, A. Eriksson, N. Edberg, R. Goldstein, P. Henri, C. Koenders, P. Mokashi, Z. Nemeth, I. Richter, K. Szego, M. Volwerk, C Vallat, M. Rubin. Birth of a comet magnetosphere: A spring of water ions. Science, 2015; 347 (6220). DOI:10.1126/science.aaa0571
  18. M. Rubin, K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, J.-J. Berthelier, A. Bieler, P. Bochsler, C. Briois, U. Calmonte, M. Combi, J. De Keyser, F. Dhooghe, P. Eberhardt, B. Fiethe, S. A. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, K. C. Hansen, M. Hässig, A. Jäckel, E. Kopp, A. Korth, L. Le Roy, U. Mall, B. Marty, O. Mousis, T. Owen, H. Rème, T. Sémon, C.-Y. Tzou, J. H. Waite, P. Wurz. Molecular nitrogen in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko indicates a low formation temperature. Science, 2015. DOI:10.1126/science.aaa6100
  19. Goesmann F., Rosenbauer H., Bredehöft J. H. et al. (2015). Organic compounds on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko revealed by COSAC mass spectrometry. Science 349 (6247). Bibcode:2015Sci...349b0689G. doi:10.1126/science.aab0689. 
  20. Spohn et.al. Thermal and mechanical properties of the near-surface layers of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko // Science. — 2015. — 349, N 6247. DOI:10.1126/science.aab0464
  21. H. Balsiger, K. Altwegg, A. Bar-Nun, J.-J. Berthelier, A. Bieler, P. Bochsler, C. Briois, U. Calmonte, M. Combi, J. De Keyser, P. Eberhardt, B. Fiethe, S. A. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, K. C. Hansen, M. Hassig, A. Jackel, E. Kopp, A. Korth, L. Le Roy, U. Mall, B. Marty, O. Mousis, T. Owen, H. Reme, M. Rubin, T. Semon, C.-Y. Tzou, J. H. Waite, P. Wurz. Detection of argon in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko // Science Advances. — 2015. — Вип. 1. — № 8. — DOI:10.1126/sciadv.1500377.
  22. Cesare, Chris (2015). Rosetta sniffs oxygen around comet 67P. Nature news. doi:10.1038/nature.2015.18658. ISSN 1476-4687. 
  23. «Далекі Зорі»
  24. Mousis O., Lunine J. I., Luspay-Kuti A., et al. A protosolar nebula origin for the ices agglomerated by comet 67P/Churyumov–Gerasimenko // The Astrophysical Journal. — 2016. — Вип. 819. — № 2. — С. 5pp. — DOI:10.3847/2041-8205/819/2/L33.
  25. K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, et al. Prebiotic chemicals - amino acid and phosphorus - in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko // Science Advances. — 2016. — Вип. 2. — № 5. — DOI:10.1126/sciadv.1600285.
  26. „Comet Chury is much younger than previously thought“. — ScienceDaily, 9 November 2016
  27. http://newsyou.info/uchenye-sdelali-interesnuyu-naxodku-na-komete

Посилання[ред.ред. код]