Fyrstu niðurstöður rannsókna Rosetta á halastjörnunni 67P/C-G birtar
Sævar Helgi Bragason
22. jan. 2015
Fréttir
Fyrstu niðurstöður rannnsókna Rosetta geimfarsins á halastjörnunni 67P/C-G voru birtar í sérútgáfu tímaritsins Science í dag.
Niðurstöðurnar byggja á mælingum sem gerðar voru skömmu fyrir og fljótlega eftir að geimfarið kom á áfangastað í ágúst 2014. Myndanir á yfirborði halastjörnunnar sem kallaðar hafa verið „gæsahúð“ gefa vísbendingar um myndun halastjörnunnar. Mælingar Rosetta sýna líka að hún er að verða mun virkari en í upphafi.
Halastjarnan 67P/Churyumov-Gerasimenko er tvískipt og minnir um margt á önd með líkama, háls og höfuð. Höfuðið mælist 2,6 x 2,3 x 1,8 km að stærð en líkaminn 4,1 x 3,3 x 1,8 km.
Heildarrúmmál halastjörnunnar er 21,4 km3. Hún er því álíka rúmmálsmikil og Trölladyngja, stærsta dyngja Íslands, eða á við 20 Holuhraun. Massinn er áætlaður 10 milljarðar tonna svo eðlismassinn er samkvæmt því um 470 kg/m3, helmingi minni en eðlismassi borgarísjaka.
Halastjarnan er úr blöndu íss og ryks sem hefur eðlismassa milli 1500-2000 kg/m3 sem þýðir að halastjarnan er mjög gleyp eða óþétt. Líklega er um 70-80% af innri byggingu hennar lausbundnir ís-ryk klumpar og lítil holrúmum á milli þeirra.
Til þessa hefur OSIRIS myndavélin, nærmyndavél Rosetta geimfarsins, ljósmyndað um 70% af yfirborðinu. Enn á eftir að ljósmynda svæði á suðurhluta halastjörnunnar, á stöðum sem ekki hafa notið mikillar dagsbirtu frá því Rosetta kom á áfangastað.
Hingað til hafa vísindamenn greint í sundur 19 mismunandi svæði. Svæðin eru nefnd eftir fornegipskum guðum og gyðjum í samræmi við þá hefð sem skapast hefur í Rosetta leiðangrinum.
Í grunninn skiptast landslagsgerðirnar í fimm hluta: Rykugt; stökkt með dældum og hringlaga myndunum; stórgerðar lægðir; sléttur og loks opið en hart („berglegt“) yfirborð.
 |
Yfirborði halastjörnunnar 67P/Churyumov-Gerasimenko hefur verið skipt í 19 mismunandi svæði þar sem sjá má landmótunarmörk. Svæðin eru nefnd eftir egypskum guðum og gyðjum. Svæðunum 19 hefur síðan verið skipt í fimm flokka eftir landslagsgerð: Rykugt (Ma'at, Ash og Babi); stökkt með dældum og hringlaga myndunum (Seth); stórgerðar lægðir (Hatmehit, Nut og Aten); sléttur (Hapi, Imhotep og Anubis) og loks opið en hart („berglegt“) yfirborð (Maftet, Bastet, Serqet, Hathor, Anuket, Khepry, Aker, Atum og Apis). Mynd: ESA/Rosetta/MPS fyrir OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
|
Norðurhluti halastjörnunnar er að stærstu leyti þakið ryki. Þegar halastjarnan hitnar þurrgufar ísinn, þ.e. breytist beint í gas sem losnar og myndar gashjúp eða hadd. Gasið dregur ryk með sér sem þó ferðast á minni hraða en rykagnir sem ferðast ekki nógu hratt til að losna úr veikum þyngdarkrafti halastjörnunnar, falla aftur niður á yfirborðið.
Fundist hafa nokkrar uppsprettur virkra gasstróka, flestar úr slétta hálsinum á halastjörnunni en líka úr dældum annars staðar.
 |
Virk dæld á Seth svæðinu á halastjörnunni 67P/Churyumov-Gerasimenko. Myndin var tekin 28. ágúst 2014 úr 60 km hæð og er upplausnin 1 metri á pixel. Sjá má hvar gasstrókur stígur upp úr dældinni á myndinni hægra megin. Mynd: ESA/Rosetta/MPS fyrir OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
|
Í ljós hefur komið að gas sem losnar af halastjörnunni leikur líka mikilvægt hlutverk í að flytja ryk meðfram yfirborðinu og myndast þá nokkurs konar „veður“.
Sumstaðar má sjá gárur í rykinu, líkt og gjarnan sést á sandöldum á Jörðinni og Mars. Annars staðar sjást vindskaflar eða „halar“ við hnullunga sem verka eins og náttúrulegar hindranir á móti „vindáttinni“.
 |
Á Hapi svæðinu sjást vísbendingar um staðbundið „veður“. Gas sem blæs burt flytur með sér agnir sem mynda gárur (vinstri) líkt og sjá má á sandsköflum og -öldum. Til hægri sést „vindhali“ vegna hnullunga sem hafa verkað eins og náttúrulegt skjól á gasstreymið. Undan vindi safnast efni saman og myndar stutta hala. Myndin var tekin með OSIRIS myndavélinni 18. september 2014. Mynd: ESA/Rosetta/MPS fyrir OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
|
Rykið sem þekur halastjörnuna gæti sumstaðar verið nokkrir metra á þykkt. Mælingar með MIRO örbylgjunema Rosetta geimfarsins á yfirborðinu og hitastiginu undir því benda til að rykið einangri innviði halastjörnunnar og hjálpi þannig til við að vernda undirliggjandi ís.
Hér og þar á yfirborðinu glittir í litla ísbletti. Á svæðum sem eru um 15-25 metra breið hefur VIRTIS litrófsritinn séð að efnasamsetning yfirborðsins er mjög einsleitt og íslaust en ryk og kolefnisríkar sameindir eru yfirgnæfandi. Oft tengjast þessi svæði opnum á yfirborðinu eða lausum efnum sem hrunið hafa úr veikara efni og leitt ferskara efni í ljós.
„Gæsahúð“ veitir vísbendingar um myndun halastjörnunnar
Hamraveggirnir eru margir hverjir þakktir miklum sprungum með handahófskennda stefnu. Myndun þeirra tengist þeirri hröðu hringrás kólnunar og hitunar sem verður á ríflega 12 klukkustunda löngum degi halastjörnunnar og sex og hálfs árs umferðatíma hennar um sólu.
Nokkurn veginn samsíða hálsinum milli líkamans og höfuðsins liggur áberandi og mjög forvitnileg 500 metra löng sprunga en ekki er vitað hvort hún hefur myndast við spennu á svæðinu.
 |
Mynd frá OSIRIS myndavélinni sem sýnir 500 metra langa sprungu sem liggur í gegnum Hapi svæðið. Efst til vinstri sést önnur mynd til samanburðar af sléttu en hnullungastráðu Hapi svæðinu og Hathor hamravegginn hægra megin. Myndin þar undir sýnir hvernig sprungan liggur yfir og út fyrir Hapi svæðið. Mynd: ESA/Rosetta/MPS fyrir OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
|
Áferð nokkurra hamraveggja minnir um margt á gæsahúð. Ekki er vitað hvernig hnúðarnir sem mynda gæsahúðina urðu til en stærð þeirra — um 3 metrar — gæti gefið vísbendingar um þau ferli sem voru að verki þegar halastjarnan myndaðist. Tilurð þeirra gæti því verið mjög merkileg.
 |
Nærmyndir af forvitnilegri áferð á yfirborði halastjörnunnar. Áferðin er kölluð „gæsahúð“ en allir hnúðarnir sem sjást á myndinni eru um 3 metrar á breidd. Gæsahúðin sést í mjög bröttum hlíðum og á hamraveggjum en myndun þeirra er óljós. Mynd: ESA/Rosetta/MPS fyrir OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
|
„Við eigum enn eftir að útbúa líkön af þessu en ég tel að þessar myndanir gætu átt rætur að rekja til árdaga sólkerfisins — til myndunar byggingareininga halastjörnunnar,“ sagði Holger Sierks við Max-Planck-Institute for Solar System Research í Göttingen í Þýskalandi í viðtali við BBC. Sierks hefur umsjón með OSIRIS myndavél Rosetta.
„Við teljum að í árdaga hafi gas og ryk í byrjun myndað litlar „steinvölur“ sem uxu þar til þær náðu stærð þessara gæðsahúðar — um það bil 3 metrar — en af einhverri ástæðu gátu þær ekki vaxið frekar. Að lokum hafi þær síðan hlaupið í kekki og myndað kjarnann,“ sagði Sierks.
Enn er ekki vitað hvers vegna halastjarnan virðist tvískipt. Sú staðreynd að báðir hlutarnir hafa mjög svipaða efnasamsetningu bendir til þess að líklegast megi rekja lögunina til veðrunar. Gögnin geta þó ekki útilokað aðra sviðsmynd: Að tvær halastjörnur sem mynduðust á sama svæði í sólkerfinu hafi runnið saman í eina.
Vaxandi vatns- og ryklosun
Hinn 13. ágúst næstkomandi verður halastjarnan næst sólinni, þá í um 186 milljón km fjarlægð, nokkurn veginn milli brauta Jarðar og Mars. Þegar halastjarnan nálgast sólina fer virkni halastjörnunnar vaxandi og mun Rosetta fylgjast grannt með magni og efnasamsetningu þess gass og ryks sem þá losnar frá kjarnanum og myndar hjúpinn.
Mælingar Rosetta sýna að rykflæði frá halastjörnuni hefur aukist undanfarið hálft ár. Mælingar MIRO mælitækisins sýna að vatnslosun frá henni hefur sömuleiðis aukist úr 0,3 lítrum á sekúndu snemma í júlí 2014 upp í 1,2 lítra á sekúndu seint í ágúst síðastliðnum. MIRO sá líka að vatnslosunin var mest frá hálsi halastjörnunnar á þessum tíma.
Vatn er ekki eina gastegundin sem losnar burt. Af öðrum má nefna kolmónoxíð og koldíoxíð, þó í miklu minna magni. ROSINA litrófsritinn í Rosetta hefur numið miklar sveiflur í losun helstu gastegunda, annars vegar dægursveiflu og hugsanlega árstíðasveiflu líka. Hjúpurinn er því ekki eins einsletur og búist var við.
|
Miklar dægur- og hugsanlega árstíðasveiflur eru á útstreymi vatns, kolmónoxíðs og koldíoxíðs af halastjörnunni 67P/C-G, svo efnasamsetning hjúpsins er mjög breytileg. Rauðu svæðin sýna að kolmónoxíð og koldíoxíð eru yfirgnæfandi á svæðum sem njóta lítillar birtu. Þetta bendir til að sambandið milli milli hjúpsins og kjarnans sé flókið og að árstíðasveiflurnar tengist mismunandi hitastigi rétt undir yfirborðinu. Mynd: ESA/Rosetta/MPS fyrir OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
|
Mælingar MIRO, ROSINA og GIADA ryknemans, sem gerðar voru milli júlí og september 2014, sýna að frá daghliðinni barst fjórum sinnum meira ryk en gas. Búist er við því að þetta hlutfall breytist á þessu ári þegar halastjarnan hitnar frekar og ísagnir, fremur en hefðbundnar rykagnir, losna í meiri mæli af kjarnanum.
 |
Rafgasmælitæki Rosetta hafa fylgst með myndun jóna- og segulhvolfs um halastjörnuna 67P/C-G þegar lofthjúpur hennar myndast og byrjar að víxlverka við sólvindinn. Þegar halastjarnan nálgast sólina byrjar vatn að gufa upp af henni. Útfjólublátt ljós frá sólinni jónar vatnssameindirnar svo með tíð og tíma myndast jóna- og segulhvolf sem ver hjúpinn í kringum halastjörnuna fyrir sólvindinum.
|
Þegar hjúpurinn stækkar í kringum halastjörnuna mun víxlverkun rafhlaðinna agna sólvindsins og útfjólublás ljóss frá sólinni leiða til myndunar jónahvolfs í kringum halastjörnuna og segulhvolfs að lokum. Segulhvolfið ver að einhverju leyti halastjörnuna fyrir ágangi sólvindsins, svo forvitnilegt verður að fylgjast með áhrifunum á halastjörnuna. Nú þegar hefur jónamælitæki Rosetta fundið greint merki um að hjúpur halastjörnunnar sé farinn að bægja sólvindinn frá.
Framundan eru því enn áhugaverðari tímar í rannsóknum Rosetta á halastjörnunni 67P/Churyumov-Gerasimenko, halastjörnu sem er miklu furðulegri en allir bjuggust við.
Tengt efni
- Sævar Helgi Bragason
Fyrstu niðurstöður rannsókna Rosetta á halastjörnunni 67P/C-G birtar
Sævar Helgi Bragason 22. jan. 2015 Fréttir
Fyrstu niðurstöður rannnsókna Rosetta geimfarsins á halastjörnunni 67P/C-G voru birtar í sérútgáfu tímaritsins Science í dag.
Niðurstöðurnar byggja á mælingum sem gerðar voru skömmu fyrir og fljótlega eftir að geimfarið kom á áfangastað í ágúst 2014. Myndanir á yfirborði halastjörnunnar sem kallaðar hafa verið „gæsahúð“ gefa vísbendingar um myndun halastjörnunnar. Mælingar Rosetta sýna líka að hún er að verða mun virkari en í upphafi.
Halastjarnan 67P/Churyumov-Gerasimenko er tvískipt og minnir um margt á önd með líkama, háls og höfuð. Höfuðið mælist 2,6 x 2,3 x 1,8 km að stærð en líkaminn 4,1 x 3,3 x 1,8 km.
Heildarrúmmál halastjörnunnar er 21,4 km3. Hún er því álíka rúmmálsmikil og Trölladyngja, stærsta dyngja Íslands, eða á við 20 Holuhraun. Massinn er áætlaður 10 milljarðar tonna svo eðlismassinn er samkvæmt því um 470 kg/m3, helmingi minni en eðlismassi borgarísjaka.
Halastjarnan er úr blöndu íss og ryks sem hefur eðlismassa milli 1500-2000 kg/m3 sem þýðir að halastjarnan er mjög gleyp eða óþétt. Líklega er um 70-80% af innri byggingu hennar lausbundnir ís-ryk klumpar og lítil holrúmum á milli þeirra.
Til þessa hefur OSIRIS myndavélin, nærmyndavél Rosetta geimfarsins, ljósmyndað um 70% af yfirborðinu. Enn á eftir að ljósmynda svæði á suðurhluta halastjörnunnar, á stöðum sem ekki hafa notið mikillar dagsbirtu frá því Rosetta kom á áfangastað.
Hingað til hafa vísindamenn greint í sundur 19 mismunandi svæði. Svæðin eru nefnd eftir fornegipskum guðum og gyðjum í samræmi við þá hefð sem skapast hefur í Rosetta leiðangrinum.
Í grunninn skiptast landslagsgerðirnar í fimm hluta: Rykugt; stökkt með dældum og hringlaga myndunum; stórgerðar lægðir; sléttur og loks opið en hart („berglegt“) yfirborð.
Norðurhluti halastjörnunnar er að stærstu leyti þakið ryki. Þegar halastjarnan hitnar þurrgufar ísinn, þ.e. breytist beint í gas sem losnar og myndar gashjúp eða hadd. Gasið dregur ryk með sér sem þó ferðast á minni hraða en rykagnir sem ferðast ekki nógu hratt til að losna úr veikum þyngdarkrafti halastjörnunnar, falla aftur niður á yfirborðið.
Fundist hafa nokkrar uppsprettur virkra gasstróka, flestar úr slétta hálsinum á halastjörnunni en líka úr dældum annars staðar.
Í ljós hefur komið að gas sem losnar af halastjörnunni leikur líka mikilvægt hlutverk í að flytja ryk meðfram yfirborðinu og myndast þá nokkurs konar „veður“.
Sumstaðar má sjá gárur í rykinu, líkt og gjarnan sést á sandöldum á Jörðinni og Mars. Annars staðar sjást vindskaflar eða „halar“ við hnullunga sem verka eins og náttúrulegar hindranir á móti „vindáttinni“.
Rykið sem þekur halastjörnuna gæti sumstaðar verið nokkrir metra á þykkt. Mælingar með MIRO örbylgjunema Rosetta geimfarsins á yfirborðinu og hitastiginu undir því benda til að rykið einangri innviði halastjörnunnar og hjálpi þannig til við að vernda undirliggjandi ís.
Hér og þar á yfirborðinu glittir í litla ísbletti. Á svæðum sem eru um 15-25 metra breið hefur VIRTIS litrófsritinn séð að efnasamsetning yfirborðsins er mjög einsleitt og íslaust en ryk og kolefnisríkar sameindir eru yfirgnæfandi. Oft tengjast þessi svæði opnum á yfirborðinu eða lausum efnum sem hrunið hafa úr veikara efni og leitt ferskara efni í ljós.
„Gæsahúð“ veitir vísbendingar um myndun halastjörnunnar
Hamraveggirnir eru margir hverjir þakktir miklum sprungum með handahófskennda stefnu. Myndun þeirra tengist þeirri hröðu hringrás kólnunar og hitunar sem verður á ríflega 12 klukkustunda löngum degi halastjörnunnar og sex og hálfs árs umferðatíma hennar um sólu.
Nokkurn veginn samsíða hálsinum milli líkamans og höfuðsins liggur áberandi og mjög forvitnileg 500 metra löng sprunga en ekki er vitað hvort hún hefur myndast við spennu á svæðinu.
Áferð nokkurra hamraveggja minnir um margt á gæsahúð. Ekki er vitað hvernig hnúðarnir sem mynda gæsahúðina urðu til en stærð þeirra — um 3 metrar — gæti gefið vísbendingar um þau ferli sem voru að verki þegar halastjarnan myndaðist. Tilurð þeirra gæti því verið mjög merkileg.
„Við eigum enn eftir að útbúa líkön af þessu en ég tel að þessar myndanir gætu átt rætur að rekja til árdaga sólkerfisins — til myndunar byggingareininga halastjörnunnar,“ sagði Holger Sierks við Max-Planck-Institute for Solar System Research í Göttingen í Þýskalandi í viðtali við BBC. Sierks hefur umsjón með OSIRIS myndavél Rosetta.
„Við teljum að í árdaga hafi gas og ryk í byrjun myndað litlar „steinvölur“ sem uxu þar til þær náðu stærð þessara gæðsahúðar — um það bil 3 metrar — en af einhverri ástæðu gátu þær ekki vaxið frekar. Að lokum hafi þær síðan hlaupið í kekki og myndað kjarnann,“ sagði Sierks.
Enn er ekki vitað hvers vegna halastjarnan virðist tvískipt. Sú staðreynd að báðir hlutarnir hafa mjög svipaða efnasamsetningu bendir til þess að líklegast megi rekja lögunina til veðrunar. Gögnin geta þó ekki útilokað aðra sviðsmynd: Að tvær halastjörnur sem mynduðust á sama svæði í sólkerfinu hafi runnið saman í eina.
Vaxandi vatns- og ryklosun
Hinn 13. ágúst næstkomandi verður halastjarnan næst sólinni, þá í um 186 milljón km fjarlægð, nokkurn veginn milli brauta Jarðar og Mars. Þegar halastjarnan nálgast sólina fer virkni halastjörnunnar vaxandi og mun Rosetta fylgjast grannt með magni og efnasamsetningu þess gass og ryks sem þá losnar frá kjarnanum og myndar hjúpinn.
Mælingar Rosetta sýna að rykflæði frá halastjörnuni hefur aukist undanfarið hálft ár. Mælingar MIRO mælitækisins sýna að vatnslosun frá henni hefur sömuleiðis aukist úr 0,3 lítrum á sekúndu snemma í júlí 2014 upp í 1,2 lítra á sekúndu seint í ágúst síðastliðnum. MIRO sá líka að vatnslosunin var mest frá hálsi halastjörnunnar á þessum tíma.
Vatn er ekki eina gastegundin sem losnar burt. Af öðrum má nefna kolmónoxíð og koldíoxíð, þó í miklu minna magni. ROSINA litrófsritinn í Rosetta hefur numið miklar sveiflur í losun helstu gastegunda, annars vegar dægursveiflu og hugsanlega árstíðasveiflu líka. Hjúpurinn er því ekki eins einsletur og búist var við.
Mælingar MIRO, ROSINA og GIADA ryknemans, sem gerðar voru milli júlí og september 2014, sýna að frá daghliðinni barst fjórum sinnum meira ryk en gas. Búist er við því að þetta hlutfall breytist á þessu ári þegar halastjarnan hitnar frekar og ísagnir, fremur en hefðbundnar rykagnir, losna í meiri mæli af kjarnanum.
Þegar hjúpurinn stækkar í kringum halastjörnuna mun víxlverkun rafhlaðinna agna sólvindsins og útfjólublás ljóss frá sólinni leiða til myndunar jónahvolfs í kringum halastjörnuna og segulhvolfs að lokum. Segulhvolfið ver að einhverju leyti halastjörnuna fyrir ágangi sólvindsins, svo forvitnilegt verður að fylgjast með áhrifunum á halastjörnuna. Nú þegar hefur jónamælitæki Rosetta fundið greint merki um að hjúpur halastjörnunnar sé farinn að bægja sólvindinn frá.
Framundan eru því enn áhugaverðari tímar í rannsóknum Rosetta á halastjörnunni 67P/Churyumov-Gerasimenko, halastjörnu sem er miklu furðulegri en allir bjuggust við.
Tengt efni
Rosetta geimfarið
Mælingar Rosetta benda til að smástirni séu meginuppspretta vatns á Jörðinni, ekki halastjörnur (frétt)
Halastjörnur
- Sævar Helgi Bragason