MIRO

Rosetta kurkki komeetan pimeälle puolelle

Pe, 10/02/2015 - 14:03 By Markus Hotakainen
Churyumov-Gerasimenko

Rosetta on tutkinut jo yli vuoden ajan lähietäisyydeltä Churyumovin-Gerasimenkon komeettaa, mutta ytimen eteläiset olivat pitkään pysyvästi pimennossa. Luotaimen laitteilla ei pystytty tekemään pimeästä puolesta havaintoja – lukuunottamatta MIRO-instrumenttia (Microwave Instrument for Rosetta Orbiter), joka toimii millimetri- ja alimillimetrialueilla.

"Teimme MIROlla havaintoja komeetan 'pimeästä puolesta' moneen otteeseen sen jälkeen kun Rosetta saavutti Churyumov-Gerasimenkon ja saamamme ainutlaatuinen data kertoo hyvin mielenkiintoisia asioita heti ytimen pinnan alla olevasta aineesta", toteaa tutkimusta johtanut Mathieu Choukroun.

Rosetta mittasi MIRO-instrumentilla lämpötiloja Churyn eteläisellä puoliskolla. Viime vuoden syys–lokakuussa tehdyt mittaukset on koottu kahdeksi lämpötilakartaksi, joista vasemmanpuoleinen perustuu millimetrialueen ja oikeanpuoleinen alimillimetrialueen havaintoihin. Mitatut lämpötilat (kuvan asteikossa kelvineinä) vaihtelevat noin -70 celsiusasteesta noin 250 pakkasasteeseen.

 

 

Komeetan eteläisiltä napaseuduilta tehtyjen havaintojen perusteella MIROn millimetri- ja alimillimetrialueella tekemien mittausten välillä on merkittäviä eroja. Niiden pohjalta on pääteltävissä, että heti pinnan alla on kymmenien senttien syvyyteen saakka suuria määriä jäätä.

Yllättäen termiset ja sähköiset ominaisuudet ovat komeetan etelänavan tienoilla hyvin toisenlaiset kuin muualla ytimessä", ihmettelee Choukroun. "Näyttää siltä, että joko pintamateriaali tai sen alla muutamien kymmenien senttimetrien syvyyteen ulottuva aines on läpinäkyvää. Se saattaa olla suurimmaksi osaksi vesi- tai hiilidioksidijäätä."

Komeetan eteläisten seutujen ja muun ytimen välinen ero pintakerrosten koostumuksessa voi olla seurausta kummallisesta vuodenaikojen vaihtelusta. Ytimen pohjoisella puoliskolla vallitsee kesä valtaosan komeetan 6,5 vuoden mittaisesta kierroksesta. Silloin etelässä on pitkä, pilkkopimeä ja hyytävän kylmä talvi.

Joitakin kuukausia ennen kuin komeetta ohittaa ratansa Aurinkoa lähimmän pisteen eli perihelin, vuodenajat vaihtuvat ja eteläisellä puoliskolla koittaa lyhyt, mutta "kuuma" kesä. 

Kun Rosetta saapui elokuussa 2014 perille, komeetan pohjoisella puoliskolla oli vielä kesä ja etelässä oli auringonpaistetta hyvin niukasti. Etelänavan ympäristössä oli itse asiassa yötön yö, jota oli jatkunut jo lähes viisi vuotta.

Yksi mahdollinen selitys pintakerrosten erilaisuudelle on, että vesi ja kaasut, jotka vapautuivat komeetan edellisen periheliohituksen aikana eteläiseltä puoliskolta, tiivistyivät vuodenajan taas vaihtuessa takaisin pinnalle. Tulokset ovat kuitenkin alustavia, sillä niihin vaikuttaa ytimen muoto. Kun mittaukset tehtiin viime vuoden syksyllä, pimeässä olevien napa-alueiden pinnanmuotoja ei vielä tunnettu kovin tarkasti. 

"Tarkoitus on käydä MIROn mittaukset läpi uudelleen käyttäen päivitettyä versiota ytimen muodon mallista, jolloin saamme toivottavasti vahvistettua alustavat tulokset ja täsmennettyä mittausten tulkintaa", Choukroun totesi.

Tämän vuoden toukokuussa vuodenajat vaihtuivat komeetalla ja etelässä alkoi lyhyt, kuuma kesä, joka jatkuu vuoden 2016 alkuun saakka. Eteläisille napaseuduille lankeaa nyt enemmän auringonvaloa, joten niistä on voitu tehdä havaintoja myös muilla Rosettan mittalaitteilla.

"Viime kuukausina Rosetta on ylittänyt eteläiset napa-alueet moneen otteeseen ja koonnut mittaustietoja komeetan seuduilta, joilla nyt on kesä", kertoi Rosettan päätutkija Matt Taylor.

"Eteläisen kesän alussa niiltä seuduilta tehdyissä havainnoissa oli tauko, koska Rosetta keskittyi radallaan pohjoiselle puoliskolle Philae-luotaimen kanssa käydyn tietoliikenteen takia. Lähempänä periheliä pääsimme kuitenkin aloittamaan havainnot eteläiseltä puoliskolta."

Rosetta on tällä hetkellä noin 1 500 kilometrin etäisyydellä ytimestä. Sieltä käsin se tekee havaintoja komeetasta ja sen lähiympäristöstä. Jatkossa luotain siirtyy jälleen lähemmäs ydintä ja tutkii sekä pohjoista että eteläistä puoliskoa. Kun ytimen aktiivisuus alkaa loppuvuodesta hiipua, Rosetta menee vielä lähemmäs ydintä, jolloin sen pinnasta saadaan taas yksityiskohtaisia havaintoja luotaimen kaikilla mittalaitteilla.

"Yhdistämällä eri laitteiden mittaustulokset pystymme toivon mukaan vahvistamaan, onko etelänavan koostumus todella erilainen ja muuttuuko se vuodenaikojen vaihdellessa", arvioi Mark Hofstadter, MIRO-instrumentin päätutkija.

Pimeän puolen havainnoista kerrottiin ESAn Rosetta-blogissa ja NASAn uutissivuilla; tutkimus on julkaistu Astronomy and Astrophysics -tiedelehdessä.

Kuvat: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0 [komeetta]; ESA/Rosetta/NASA/JPL-Caltech [lämpötilakartat]

 

Rosettan kohdekomeetta “hikoilee”

ESAn Rosetta-luotaimen mittaukset kertovat, että Churyumovin-Gerasimenkon komeetasta vapautuu avaruuteen kaksi juomalasillista vettä sekunnissa, vaikka sen etäisyys Auringosta on vielä hyytävät 583 miljoonaa kilometriä.

Ensimmäiset havainnot vesihöyrystä tehtiin luotaimen MIRO-mikroaaltoinstrumentilla 6. kesäkuuta, jolloin luotaimen etäisyys komeetasta oli noin 350 000 kilometriä – eli suunnilleen sama kuin Maan ja Kuun välinen etäisyys. Sittemmin vesihöyryä on havaittu joka kerran, kun MIRO on suunnattu kohti komeettaa.

“Olemme tienneet kaiken aikaa, että komeetasta vapautuisi vesihöyryä, mutta olimme yllättyneitä, että pystyimme havaitsemaan sitä näin aikaisessa vaiheessa”, hämmästelee Sam Gulkis, MIRO-instrumentin päätutkija NASAn Jet Propulsion Laboratorysta.

“Tässä tahdilla komeetta täyttäisi olympialaisten kisa-altaan noin 100 vuorokaudessa. Kun komeetta lähestyy Aurinkoa, vesihöyryn määrä kasvaa huomattavasti. Rosettan ansiosta meillä on erinomainen tarkkailuasema näiden muutosten ja niiden taustalla olevien syiden suhteen.”

Vesi on hiilimonoksidin, metanolin ja ammoniakin ohella komeettojen keskeisiä ainesosia. MIROn avulla on mahdollista mitata eri aineiden runsaudet ja saada siten tietoa komeetan ytimen ominaisuuksista, kaasujen vapautumisprosessista ja purkausten sijainnista ytimen pinnalla.

Kaasupurkausten mukana avaruuteen kulkeutuu pölyä ja yhdessä ne muodostavat ydintä ympäröivän koman. Komeetan lähestyessä Aurinkoa koma laajenee ja ennen pitkää aurinkotuuli puhaltaa osan kaasusta ja pölystä pitkäksi pyrstöksi.

Rosetta pääsee tarkkailemaan kaikkea tätä lähietäisyydeltä. Komeetta ja luotain ovat lähimpänä Aurinkoa elokuussa 2015, jolloin ne ovat Maan ja Marsin ratojen välissä.

Komeettatutkimuksen kannalta on tärkeää määrittää, millä tahdilla Auringon läheltä kulkevasta komeetasta vapautuu vesihöyryä ja muita kaasuja. Se on oleellista myös itse luotainlennon kannalta, sillä lähempänä komeettaa kaasupurkaukset saattavat muuttaa Rosettan rataa.

“Komeetta alkaa heräillä horroksesta, jossa se on ollut kauempana avaruudessa, ja vähitellen sen toiminta vilkastuu Rosettan mittalaitteiden tarkkailevien silmien edessä”, toteaa Rosettan projektitutkija Matt Taylor.

“Rosetta-tutkijat käyttävät MIROn havaintoja avuksi myös suunnitellessaan lennon tulevia vaiheita, kun luotain on lähellä komeetan ydintä.”

Tällä hetkellä luotain on enää noin 70 000 kilometrin etäisyydellä määränpäästään. Kaikkiaan kymmenestä radankorjauksesta on vielä tekemättä kuusi. Niiden tuloksena Rosetta saapuu noin 100 kilometrin etäisyydelle komeetan ytimestä 6. elokuuta.