Ein wissenschaftliches Instrument der NASA, das an Bord des Raumfahrzeugs Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) fliegt, hat eine sehr überraschende Entdeckung gemacht - nämlich den molekularen Aufbrechmechanismus von „Wasser- und Kohlendioxidmolekülen, die von der Oberfläche des Kometen in die Atmosphäre des Kometen 67P / Churyumov- spucken“. Gerasimenko wird durch "oberflächennahe Elektronen" verursacht.
Die überraschenden Ergebnisse in Bezug auf die Emission des Kometenkomas stammen aus Messungen, die von den von der NASA finanzierten Sonden Alice durchgeführt wurden, und veranlassen Wissenschaftler, das, was wir über die wandernden Körper wissen, laut dem Instrumententeam völlig neu zu überdenken.
"Die Entdeckung, über die wir berichten, ist ziemlich unerwartet", sagte Alan Stern, Hauptforscher für das Alice-Instrument am Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder, Colorado, in einer Erklärung.
„Es zeigt uns, wie wichtig es ist, zu Kometen zu gehen, um sie aus der Nähe zu beobachten, da diese Entdeckung mit keinem vorhandenen oder geplanten Observatorium von der Erde oder der Erdumlaufbahn aus gemacht werden konnte. Und es verändert unser Wissen über Kometen grundlegend. “
Ein Artikel über die Alice-Ergebnisse wurde nach Angaben der NASA und der ESA von der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics zur Veröffentlichung angenommen.
Alice ist ein Spektrograph, der sich auf die Erfassung des Wellenlängenbandes im fernen Ultraviolett konzentriert und das erste Instrument seiner Art ist, das an einem Kometen arbeitet.
Bisher wurde angenommen, dass Photonen von der Sonne für die molekulare Trennung verantwortlich sind, sagte das Team.
Das Kohlendioxid und das Wasser werden aus dem Kern freigesetzt und das Aufbrechen der Anregung erfolgt kaum eine halbe Meile über dem Kern des Kometen.
„Die Analyse der relativen Intensitäten der beobachteten Atomemissionen ermöglichte es dem Alice-Wissenschaftsteam, zu bestimmen, dass das Instrument direkt die„ Eltern “-Moleküle von Wasser und Kohlendioxid beobachtete, die in unmittelbarer Nähe von Elektronen aufgebrochen wurden, etwa sechs Zehntel a Meile (einen Kilometer) vom Kern des Kometen entfernt. “
Der Anregungsmechanismus ist in der folgenden Grafik detailliert dargestellt.
"Die räumliche Variation der Emissionen entlang des Schlitzes weist darauf hin, dass die Anregung innerhalb weniger hundert Meter von der Oberfläche erfolgt und die Gas- und Staubproduktion korreliert", so das Journal Paper Astronomy and Astrophysics.
Die Daten zeigen, dass sich die Wasser- und CO2-Moleküle in zwei Schritten auflösen.
„Erstens trifft ein ultraviolettes Photon von der Sonne auf ein Wassermolekül im Koma des Kometen und ionisiert es, wodurch ein energetisches Elektron ausgeschaltet wird. Dieses Elektron trifft dann auf ein anderes Wassermolekül im Koma, zerlegt es in zwei Wasserstoffatome und einen Sauerstoff und aktiviert sie dabei. Diese Atome emittieren dann ultraviolettes Licht, das Alice bei charakteristischen Wellenlängen detektiert. “
"Ebenso ist es der Einfluss eines Elektrons auf ein Kohlendioxidmolekül, der zu seiner Zersetzung in Atome und den beobachteten Kohlenstoffemissionen führt."
Nach einer zehnjährigen Verfolgungsjagd von über 6,4 Milliarden Kilometern erreichte das Raumschiff Rosetta der ESA am 6. August 2014 den pockennarbigen Kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko, um den ersten Versuch der Geschichte zu unternehmen, einen Kometen für Langzeitstudien zu umkreisen.
Seitdem setzte Rosetta das Landungsboot Philae ein, um den ersten Touchdown der Geschichte auf einem Kometenkern durchzuführen. Es hat den Kometen auch über 10 Monate lang aus nächster Nähe umkreist und ist zeitweise bis zu 8 Kilometer lang geworden. Es ist mit einer Reihe von 11 Instrumenten ausgestattet, mit denen jede Facette der Natur und Umgebung des Kometen analysiert werden kann.
Der Komet 67P wird immer aktiver, da er in den nächsten zwei Monaten immer näher an der Sonne umkreist. Das Paar erreicht das Perihel am 13. August 2015 in einer Entfernung von 186 Millionen km von der Sonne zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Mars.
Alice untersucht das vom Kometen emittierte Licht, um die Chemie der Kometenatmosphäre oder des Komas zu verstehen und die chemische Zusammensetzung mit dem Fern-Ultraviolett-Spektrographen zu bestimmen.
Nach den Messungen von Alice stammen das Wasser und das Kohlendioxid im atmosphärischen Koma des Kometen aus Federn, die von seiner Oberfläche ausbrechen.
"Es ähnelt denen, die das Hubble-Weltraumteleskop auf Jupiters Mond Europa entdeckt hat, mit der Ausnahme, dass die Elektronen am Kometen durch Sonnenstrahlung erzeugt werden, während die Elektronen an Europa aus Jupiters Magnetosphäre stammen", sagte Paul Feldman, eine Alice Co. - Ermittler der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, in einer Erklärung.
Andere Instrumente an Bord von Rosetta, darunter MIRO, ROSINA und VIRTIS, die die relative Häufigkeit von Komabestandteilen untersuchen, bestätigen die Alice-Ergebnisse.
"Diese frühen Ergebnisse von Alice zeigen, wie wichtig es ist, einen Kometen bei verschiedenen Wellenlängen und mit verschiedenen Techniken zu untersuchen, um verschiedene Aspekte der Kometenumgebung zu untersuchen", sagt Matt Taylor, Rosetta-Projektwissenschaftler der ESA, in einer Erklärung.
„Wir beobachten aktiv, wie sich der Komet entwickelt, wenn er sich im August auf seiner Umlaufbahn in Richtung Perihel der Sonne nähert, wie die Federn durch Sonneneinstrahlung aktiver werden, und untersuchen die Auswirkungen der Wechselwirkung des Kometen mit dem Sonnenwind. ”
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