Az üstökös jégciklusa

A mérések és a felvételek tanúsága szerint a Csurjumov–Geraszimenko-üstökösből a mag tengelyforgásának ritmusában áramlik ki a víz.

Az Európai Űrügynökség (ESA) Rosetta űrszondája immár bő egy éve vizsgálja testközelből a Csurjumov–Geraszimenko-üstököst. Időközben az üstökös augusztusban elhagyta a perihéliumát, azóta távolodik a Naptól. A megfigyelések folytatódnak, miközben újabb és újabb tudományos eredmények látnak napvilágot. A vízjég ciklusára vonatkozó felfedezést a Nature szeptember 24-i számában publikálták, igaz, a vizsgálat alapjául szolgáló felvételeket és színképeket egy évvel korábban, 2014 szeptemberében készítette az infravörös tartományban dolgozó VIRTIS kamera, amikor az üstökös aktivitása még jóval gyengébb volt a perihéliumban tapasztalhatónál.

A Csurjumov–Geraszimenko-üstökös a legnagyobb napközelsége idején, 2015. augusztus 13-án. A cikkben szereplő vizsgálatokat egy évvel korábban, az üstökös jóval gyengébb aktivitású időszakában készített felvételek és színképek alapján végezték. (Kép: ESA / Rosetta / NAVCAM)

A jégből (különféle fagyott gázokból, de főként vízjégből, kisebb részben szén-dioxidból és szén-monoxidból) és porból álló üstökösön a napsütés hatására a jég szublimál, azaz szilárd állapotából közvetlenül gázneművé alakul át. Az üstökös magjából kiáramló gáz porszemeket sodor magával, az így kiáramló anyag alkotja az égitest kómáját.

A vízjég gyakorisága (balra) és a felszíni hőmérséklet (jobbra) a Csurjumov–Geraszimenko-üstökös nyaki részén (Hapi terület). A képeket a Rosetta VIRTIS infravörös képalkotó spektrométere 2014. szeptember 12-én (fent), 13-án (középen) és 14-én (lent) készítette. A bal oldali képeken a színek az alsó skálának megfelelően a felszíni jég 0–5% közötti gyakoriságát jelölik. A jobb oldali, 4,5 mikrométer hullámhosszon készített képeken a színek az ugyancsak az alsó skálán látható, –133 és –63 °C közötti hőmérsékleteket jelölik. Az üstökös magja valamivel több mint 12 óra alatt fordul meg a tengelye körül, a felső és a középső kép között egy, míg a középső és az alsó képek között három tengely körüli fordulat telt el. (Kép: ESA / Rosetta / VIRTIS / INAF-IAPS / Obs. de Paris-LESIA / DLR; De Sanctis et al. 2015)

A kutatók a VIRTIS infravörös képalkotó spektrométerrel készült képeken követték a felszínen a jég megjelenését és eltűnését. A képek az üstökös nyaki részének mintegy egy négyzetkilométer területű részéről készültek. Abban az időben az üstökös 500 millió km-re volt a Naptól, és a vizsgált nyaki rész volt a legaktívabb területe. A felvételek alapján sikerült rekonstruálni az üstökösmag forgása 12,4 órás periódusának ritmusában ismétlődő folyamatot, megfigyelték, ahogy a helyi hajnalra jégréteg rakódik a felszínre, majd nappal a szublimáció nyomán maradéktalanul eltűnik a jég (a ciklus részletes leírását lásd az infografika képaláírásában). (A rajzok az üstökös felszínének egy adott pontjára vonatkoztatva ábrázolják a folyamatokat. A Nap irányához viszonyítva úgy is fogalmazhatunk, hogy az üstökösmag Nap felőli oldalán folyamatos a szublimáció, az ennek utánpótlását biztosító jég a helyi éjszaka folyamán, a Naptól elforduló oldalon párolog ki a mag belsejéből és fagy rá a felszínre.)

A víz napi ciklusa a Csurjumov–Geraszimenko-üstökösön. A helyi nappal idején a felszínen és a felszín alatt néhány centiméterrel található jég szublimál és elszökik (bal felső rajz). A helyi éjszaka folyamán a felszín gyorsan lehűl, a mélyebben fekvő rétegek viszont még melegek, ezért ott folytatódik a jég szublimációja (jobbra fent). A vízgőz utat tör magának a felszín felé, ahová kifagy, a helyi hajnalra jégréteg képződik (alsó rajz). Másnap a friss, felszíni jégréteg elpárolog, a körforgás folytatódik. (Kép: ESA / Rosetta / VIRTIS / INAF-IAPS / Obs. de Paris-LESIA / DLR; De Sanctis et al. 2015)

A folyamat nem lepte meg a kutatókat, más üstökösök megfigyelése alapján sejtették, hogy ennek így kell lennie, de a Rosetta megfigyelései egyértelmű bizonyítékot szolgáltattak a feltevések helyességére. A mérések egyúttal lehetővé tették a vízjég arányának meghatározását: a vizsgált területen a mag felső néhány cm vastag rétegében a vízjég az anyag 10–15%-át teszi ki, egyenletesen elkeveredve az egyéb alkotórészek között. A kutatók folytatják a vizsgálatot, arra kíváncsiak, hogyan változott a megfigyelt jelenség az üstökösmag aktivitásának növekedésével.

Kapcsolódó cikkek:
Tudomány az üstökösfelszínről
Folytassa, Rosetta!
Egy meglepően változatos üstökös
Így néz ki a Rosetta üstököse
Üstökösképek a Rosettától

Kapcsolódó linkek:
Az üstökös jégciklusa (ESA)