Инструмент MIDAS и его первая пылевая частица из комы кометы Чурюмова-Герасименко
Категория: Малые тела, ТехнологииMIDAS (инструмент для изучения морфологии кометной пыли КА «Розетта») содержит липкие ловушки, к которым прилипают кометные частицы. В дальнейшем захваченные частицы изучаются с помощью атомного силового микроскопа. Инструмент приступил к работе в середине сентября, первый раз время экспозиции составило 4 суток.
Владислава Ананьева
Одной из сложностей в планировании работы инструмента MIDAS было предсказать количество кометных пылинок, которые будут собраны ловушками за время экспозиции. Собственно, задача научной команды инструмента MIDAS как раз и заключалась в измерении количества пылевых частиц, летающих в окрестностях «Розетты», и в определении их распределения по размерам. Но чтобы спланировать работу MIDAS, требовалось заранее опереться хоть на какие-то оценки количества пыли, особенно мелких пылинок размером менее 1 мкм. К сожалению, мелкую пыль практически невозможно наблюдать дистанционно, с Земли, поскольку как только размеры частиц становятся меньше длины световой волны (0.4-0.7 мкм для волн оптического диапазона), солнечный свет перестает от них эффективно отражаться, и наземные телескопы по отношению к самой мелкой фракции кометной пыли как бы «слепнут».
По предварительным оценкам, в среднем одна пылинка размером менее 1 мкм должна была встречаться на участке поверхности ловушки размером 80х80 мкм. Однако после первых 4 суток экспозиции ничего найдено не было.
- Вид участка поверхности ловушки размером 80х80 мкм до и после первой экспозиции. Полный размер ловушки – 1.4х2.4 мм.
В течение следующих нескольких недель эта же ловушка была выставлена и внимательно осмотрена еще несколько раз – с тем же нулевым результатом. Наконец, очередная экспозиция была сделана 9-13 ноября – в период драматичной посадки зонда «Филы» на поверхность ядра кометы. Сразу после окончания экспозиции атомный силовой микроскоп начал просматривать поверхность ловушки, однако его работа прервалась после прохода нескольких линий (микроскоп просматривает поверхность ловушки линиями, двигаясь подобно электронному лучу в кинескопе телевизора). Потеря контакта силового микроскопа с поверхностью ловушки – дело неприятное, но достаточно обычное, оно может быть вызвано, например, изменением температуры на борту космического аппарата. В общем, прошла еще неделя, прежде чем научная группа смогла получить снимок отсканированного кусочка поверхности ловушки.
И тут ее ожидал сюрприз.
Похоже, MIDAS таки поймал свою первую пылевую частицу!
Черное поле на снимке показывает еще не отсканированную часть ловушки. Белые полосы в верхней части изображения тоже являются артефактом. Силовой микроскоп скользит своим острием слева направо, пока не доходит до края ловушки, потом опускается на одну линию вниз и повторяет процедуру. Если острие перемещается в следующее положение и «чувствует» встречу с поверхностью, микроскоп воспринимает это как соприкосновение с пылинкой. В этом случае MIDAS избегает рискованных действий и перемещает наконечник микроскопа «вверх», подальше от частицы. Однако возможность движения «вверх» ограничена. Если пылевая частица оказывается слишком велика, чтобы острие силового микроскопа могло через нее «переползти», текущая линия сканирования прерывается, и наконечник уходит на начало следующей линии. В этом случае на снимке поверхности ловушки появляются горизонтальные белые полосы. Если «рельеф» частицы оказывается слишком «высок» и в начале следующей линии, сканирование аварийно прерывается.
Именно это и произошло с инструментом MIDAS, потому что пойманная частица оказалась гораздо, гораздо больше, чем ожидалось!
Ниже показан увеличенный фрагмент скана, на котором можно разглядеть отдельные детали пойманной частицы. Цветом маркированы ее размеры поперек поверхности ловушки, т.е. «высота».
Первое, что мы видим – это размер частицы. По «ширине» ее размер близок к 10 мкм, по «высоте» – к 6 мкм. Интересно, что исследователи ожидали поймать множество мелких частиц до того, как в ловушку попадет что-нибудь крупное!
Второе – частица кометной пыли выглядит «пушистой», не компактной. Видимо, она является рыхлым агрегатом более мелких пылевых частиц.
Чтобы точно измерить размеры пылинки и изучить ее форму, ученым потребуется пересканировать поверхность ловушки. Теперь, когда они знают, с чем им придется иметь дело, они могут оптимизировать процедуру сканирования с тем, чтобы острие силового микроскопа не натыкалось на частицу, а мягко очертило ее поверхность. В ближайшие недели это обязательно будет сделано.
Источник: http://blogs.esa.int/rosetta/2014/12/17/midas-and-its-first-dust-grain/