Морфология ядра и активность кометы Чурюмова-Герасименко
Категория: Малые тела, Технологии23 января 2015 года вышел 347 номер журнала Science, посвященный последним результатам миссии «Розетта». Среди интереснейших работ, вошедших в номер – статья Хольгера Зиркса (Holger Sierks) с коллегами, посвященная изучению морфологии ядра кометы Чурюмова-Герасименко на основе снимков, полученных инструментом OSIRIS.
Владислава Ананьева
Система построения изображений OSIRIS включает в себя широкоугольную и узкоугольную камеры, снабженные 25 спектральными фильтрами в диапазоне от 240 до 1000 нм. OSIRIS начал наблюдения кометы Чурюмова-Герасименко еще 23 марта 2014 года, когда до ядра было около 5 млн. км. Лучшие снимки узкоугольной камеры, сделанные с расстояния 10 км, достигают разрешения 15 см на пиксель.
Известно, что ядро кометы Чурюмова-Герасименко имеет резко неправильную форму, напоминающую резинового утенка. Выделяют три части ядра: «тело», «голову» и перешеек между ними. Размеры «тела» оцениваются в 4.1 × 3.3 × 1.8 км, «головы» – в 2.6 × 2.3 × 1.8 км. Общий объем ядра составляет 21.4 ± 2.0 кубических километров. Большая погрешность вызвана недостатком наших знаний о той части ядра кометы, которая сейчас погружена в полярную ночь. Средняя плотность ядра оценивается в 0.470 ± 0.045 г/куб.см, что говорит о его высокой пористости, достигающей 70-80%.
Ядро кометы вращается вокруг своей оси, делая один оборот за 12.4043 ± 0.0007 часов. Ось вращения примерно перпендикулярна линии, соединяющей «тело» и «голову».
- Ядро кометы вращается вокруг оси z (показана синим цветом).
Зиркс с коллегами рассчитал гравитационный потенциал ядра с учетом центробежных сил. Величина потенциала меняется от точки к точке от -45 до -27 Дж/кг, т.е. менее чем в 2 раза. В некоторых точках поверхности величина центробежных сил достигает 1/3 от силы притяжения. Вторая космическая скорость также меняется от точки к точке, но если представить ядро в виде сферы с равновеликим объемом (т.е. радиусом 1.72 км) и одинаковой средней плотностью, то она составит 0.9 м/сек.
- Гравитационный потенциал на поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко (слева). Справа – наклон участков поверхности к эквипотенциальным поверхностям.
Основная активность ядра кометы Чурюмова-Герасименко наблюдается в области перешейка (т.е. в области Хапи). Оттуда истекают струи газа и пыли, интенсивность которых заметно меняется с уровнем освещенности. Формально перешеек не является самой освещенной областью ядра, однако если учесть тепловое излучение стен утесов, окружающих области Хапи и Хатор, то окажется, что эта зона получает на 10% больше энергии. Впрочем, это не объясняет, почему наибольшая активность наблюдается именно здесь. Авторы исследования приходят к выводу, что либо состав кометного вещества, либо его структура в области Хапи отличается от таковой в других регионах.
- Различные области на «глобусе» кометы получили собственные имена, позаимствованные из древнеегипетской мифологии.
В области Сет, примыкающей к области Хапи, мы видим плотно упакованную совокупность углублений с плоским дном. На стенках этих углублений видны линейные структуры, параллельные дну и простирающиеся на сотни метров. Как показывают снимки OSIRIS, некоторые из углублений являются источниками кометной активности, т.е. струй газа и пыли. Диаметр углублений варьируется от 50 до 300 метров, а глубина – от 10 до 200 метров. Аналогичные углубления (жерла?) можно видеть по всей поверхности ядра. Интересно, что активные жерла имеют примерно одинаковую ширину и глубину, а неактивные, «потухшие» являются более плоскими, заполненными пылью и многочисленными булыжниками. Пока неясно, «потухли» ли неактивные жерла навсегда, или они «проснутся», когда освещенность этой области повысится.
- Активные жерла в области Сет. Снимок был получен 28 августа 2014 года с расстояния 60 км, разрешение снимка 1 м/пиксель. На передержанном варианте снимка (справа) видно, как из углубления истекают струи газа и пыли.
«Голова» кометы отличается впечатляющими утесами высотой более 500 метров, большинство которых расположено в области Хатор. Поверхность ядра кометы покрыта многочисленными разломами, которые видны всюду, кроме гладких областей, покрытых отложениями песка и пыли. По-видимому, за образование разломов отвечает тепловое растрескивание, поскольку амплитуда колебаний температуры на поверхности ядра в течение одного орбитального периода достигает 150К. Морфология поверхности говорит о том, что основная потеря вещества ядром происходит при взрывном отламывании крупных кусков породы, возможно, при быстрой сублимации льдов, находящихся под поверхностью.
В областях Анукет и Хатор были обнаружены квазилинейные структуры, которые исследователи интерпретировали как трещины в материале перешейка. Все эти трещины примерно параллельны друг другу и тянутся вдоль перешейка, что может означать, что они связаны друг с другом и представляют собой одну крупномасштабную деталь рельефа. Возможно, когда-нибудь (но, скорее всего, не во время текущего сближения кометы с Солнцем) единое ядро кометы Чурюмова-Герасименко распадется на две части как раз вдоль этой трещины.
Среди загадочных форм рельефа, обнаруженных исследователями на снимках OSIRIS, можно назвать участки т.н. «гусиной кожи», наблюдаемые на самых крутых склонах. «Пупырышки» на этой «коже» имеют характерный размер 3 метра. Что это такое – пока совершенно не ясно. Возможно, именно характерный масштаб поможет ученым разгадать природу этого явления, поскольку многие процессы имеют свои характерные размеры.
- «Гусиная кожа» на поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко.