Et videnskabeligt instrument fra NASA, der flyver ombord på Den Europæiske Rumorganisations (ESA) Rosetta-rumfartøj, har gjort en meget overraskende opdagelse – nemlig at den molekylære opdelingsmekanisme af 'vand- og kuldioxidmolekyler, der spyr fra kometens overflade' ud i atmosfæren af kometen 67P/Churyumov- Gerasimenko er forårsaget af 'elektroner tæt på overfladen.'
De overraskende resultater i forbindelse med emissionen af kometkomaen kom fra målinger indsamlet af sonderne NASA-finansierede Alice-instrument og får forskere til fuldstændigt at genoverveje, hvad vi ved om de vandrende kroppe, ifølge instruments videnskabsteam.
'Opdagelsen, vi rapporterer, er ret uventet,' sagde Alan Stern, hovedefterforsker for Alice-instrumentet ved Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, i en erklæring.
'Det viser os værdien af at gå til kometer for at observere dem tæt på, da denne opdagelse simpelthen ikke kunne være gjort fra Jorden eller Jordens kredsløb med noget eksisterende eller planlagt observatorium. Og det transformerer grundlæggende vores viden om kometer.'
Et papir, der rapporterer Alice-resultaterne, er blevet accepteret til offentliggørelse af tidsskriftet Astronomy and Astrophysics, ifølge udtalelser fra NASA og ESA.
Alice er en spektrograf, der fokuserer på at fornemme det langt ultraviolette bølgelængdebånd og er det første instrument af sin art, der opererer på en komet.
Indtil nu havde man troet, at fotoner fra solen var ansvarlige for at forårsage det molekylære opbrud, sagde holdet.
Kuldioxiden og vandet frigives fra kernen, og excitationsopløsningen sker knap en halv kilometer over kometens kerne.
'Analyse af de relative intensiteter af observerede atomare emissioner gjorde det muligt for Alice-videnskabsholdet at fastslå, at instrumentet direkte observerede de 'forældre'-molekyler af vand og kuldioxid, der blev brudt op af elektroner i umiddelbar nærhed, omkring seks tiendedele af en mile (en kilometer) fra kometens kerne.'
Excitationsmekanismen er detaljeret i grafikken nedenfor.
Rosettas fortsatte tætte undersøgelse af kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko har afsløret en uventet proces, der arbejder tæt på kometkernen, der forårsager den hurtige nedbrydning af vand- og kuldioxidmolekyler. Credits: ESA/ATG medialab; ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0
'Den rumlige variation af emissionerne langs spalten indikerer, at excitationen sker inden for et par hundrede meter fra overfladen, og gas- og støvproduktionen er korreleret,' ifølge tidsskriftet Astronomy and Astrophysics.
Dataene viser, at vand- og CO2-molekylerne brydes op via en to-trins proces.
'For det første rammer en ultraviolet foton fra Solen et vandmolekyle i kometens koma og ioniserer det og slår en energisk elektron ud. Denne elektron rammer derefter et andet vandmolekyle i koma, deler det fra hinanden i to brintatomer og et oxygen og giver dem energi i processen. Disse atomer udsender derefter ultraviolet lys, der detekteres ved karakteristiske bølgelængder af Alice.'
'På samme måde er det virkningen af en elektron med et kuldioxidmolekyle, der resulterer i dens opdeling i atomer og de observerede kulstofemissioner.'
Efter et årti lang jagt på over 6,4 milliarder kilometer (4 milliarder miles) ankom ESAs Rosetta-rumfartøj til den pockmarked Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko den 6. august 2014 for historiens første forsøg nogensinde på at kredse om en komet til langtidsstudier.
Siden da har Rosetta indsat Philae-landingsfartøjet for at udføre historiens første landing nogensinde på en kometkerne. Den har også kredset om kometen i over 10 måneder med tæt observation, og til tider er den kommet så tæt på som 8 kilometer. Den er udstyret med en suite 11 instrumenter til at analysere alle facetter af kometens natur og miljø.
Comet 67P bliver stadig mere og mere aktiv, efterhånden som den kredser tættere og tættere på solen i løbet af de næste to måneder. Parret når perihelium den 13. august 2015 i en afstand af 186 millioner km fra Solen, mellem Jordens og Mars kredsløb.
Alice arbejder ved at undersøge lys udsendt fra kometen for at forstå kemien i kometens atmosfære eller koma og bestemme den kemiske sammensætning med den langt-ultraviolette spektrograf.
Ifølge målingerne fra Alice stammer vandet og kuldioxiden i kometens atmosfæriske koma fra faner, der bryder ud fra dens overflade.
'Det ligner dem, Hubble-rumteleskopet opdagede på Jupiters måne Europa, med den undtagelse, at elektronerne på kometen er produceret af solstråling, mens elektronerne i Europa kommer fra Jupiters magnetosfære,' sagde Paul Feldman, en Alice co. -etterforsker fra Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland, i en erklæring.
Rosetta opdagede en uventet proces ved kometkernen, der forårsager den hurtige opdeling af vand- og kuldioxidmolekyler. Stråler af gas og støv sprænger fra den aktive hals på kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko i denne fotomosaik, der er samlet ud fra fire billeder taget den 26. september 2014 af Den Europæiske Rumorganisations Rosetta-rumfartøj i en afstand af 26,3 kilometer (16 miles) fra kometens centrum. Kredit: ESA/Rosetta/NAVCAM/Marco Di Lorenzo/Ken Kremer/kenkremer.com
Andre instrumenter ombord på Rosetta, herunder MIRO, ROSINA og VIRTIS, som studerer relative mængder af koma-bestanddele, bekræfter Alice-resultaterne.
'Disse tidlige resultater fra Alice viser, hvor vigtigt det er at studere en komet ved forskellige bølgelængder og med forskellige teknikker for at undersøge forskellige aspekter af kometmiljøet,' siger ESA's Rosetta-projektforsker Matt Taylor i en erklæring.
'Vi følger aktivt med i, hvordan kometen udvikler sig, når den bevæger sig tættere på Solen langs sin bane mod perihelium i august, og ser, hvordan fanerne bliver mere aktive på grund af solopvarmning, og studerer virkningerne af kometens interaktion med solvinden. ”
Følg med her for Kens fortsættende nyheder om jord- og planetarisk videnskab og menneskelige rumflyvninger.