[830x]
Коллекция ярчайших вспышек кометной активности, произошедших с июля по сентябрь 2015 года. Снимки были получены узкоугольной камерой инструмента OSIRIS.
Краткие, но мощные вспышки, наблюдавшиеся во время максимума кометной активности прошлым летом, были прослежены до их источников на поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко. Характер вспышек помог определить причины, их порождающие.

За три месяца вокруг момента прохождения перигелия 13 августа 2015 года камеры «Розетты» зафиксировали 34 вспышки кометной активности. Эти вспышки значительно превышали обычные потоки газа и пыли, истекающие из ядра кометы. Последние включались и выключались с предсказуемостью часового механизма в соответствии с суточным вращением ядра, подставляющим солнечным лучам различные участки поверхности.

В отличие от этих «обычных» потоков вспышки были гораздо ярче и короче – и представляли собой внезапные и мощные выбросы пыли. Как правило, каждая вспышка видна только на одном снимке, а это значит, что она длится менее одного интервала между снимками (5-30 минут). За эти несколько минут в космос выбрасывалось по 60-260 тонн пыли.

Во время прохождения кометой перигелия вспышки происходили в среднем каждые тридцать часов – т.е. один раз за 2.4 оборота ядра вокруг своей оси. По своей морфологии их можно разделить на три группы.

Первый тип представляет собой длинный узкий выброс, тянущийся далеко от ядра (тип A), второй – широкую «бахрому», расширяющуюся в разные стороны (тип B). Третий тип (С) является сочетанием первых двух типов.

[630x]
Показана «обычная» активность кометы (верхние снимки слева) и вспышки кометной активности. Вспышки внезапны и коротки (см. снимки вверху справа, где вспышку видно только на среднем кадре), их можно разделить на три типа.
Поскольку каждая вспышка очень коротка и видна только на одном снимке, остается неизвестным, какая стадия вспышки запечатлена на снимке – начало, середина или конец. Поэтому неясно, являются ли три типа вспышки разными процессами или тремя стадиями одного и того же процесса. Если предположить, что это один процесс, то начинаться он должен как длинный узкий выброс пыли на высокой скорости, скорее всего, из компактного источника (жерла?). Затем по мере того, как поверхность ядра вокруг точки выброса меняется, на поверхности оказывается все большее количество свежего материала, что приводит к расширению основания струи. Наконец, источник высокоскоростного узкого выброса иссякает, и остается только широкая низкоскоростная струя, вызванная сублимацией свежего вещества с поверхности.

Еще один важный вопрос – что именно явилось причиной вспышек?

Исследователи обнаружили, что больше половины вспышек произошли ранним утром, когда солнечные лучи падали на поверхность, несколько часов перед тем находившуюся в ночной темноте. По всей видимости, быстрый рост локальной температуры приводит к росту термических напряжений, которые могут привести к растрескиванию вещества ядра, обнажению летучих льдов и их взрывной сублимации.

Другие вспышки происходили после полудня, когда поверхность ядра освещалась уже несколько часов. Предполагается, что они вызваны волной нагрева, достигшей «карманов» с замороженными газами, скрытых в толще кометы, и их быстрой сублимацией.

То, что вспышки явно делятся на «утренние» и «послеполуденные», говорит о двух различных механизмах, способных вызвать вспышку.

[830x]
Локализация источников вспышек кометной активности, произошедших с июля по сентябрь 2015 года.
Однако у вспышек кометной активности есть и еще одна особенность. Как оказалось, большинство вспышек происходит на границах областей, там, где резко меняется текстура поверхности или наблюдаются выступы и впадины – крутые утесы, ямы или альковы. Также в этих местах часто встречаются валуны и россыпи обломков, что говорит о том, что эти области наиболее восприимчивы к эрозии. И если медленная постепенная эрозия склонов отвечает за регулярное долговременное истечение «обычных» сравнительно слабых струй, подточенный край утеса может обрушиться в любое время дня и ночи, разом обнажив на поверхности большое количество летучего материала и вызвав тем самым мощную вспышку. Так, одна вспышка произошла в темноте, по мнению исследователей, она была вызвана именно обрушением склона.

[830x]
Иллюстрация механизмов кометных вспышек. Слева направо: 1 – вещество кометного ядра представляет собой смесь пыли и летучих льдов; 2 – термические и механические напряжения приводят к появлению трещин; 3 – волна тепла достигает льдов, скрытых в теле кометы, их сублимация усиливает растрескивание и вызывает истечение струй; 4 – происходит внезапное обрушение стены утеса, обнажение свежего льда и падение валунов приводит к дополнительному всплеску активности.
«Изучение кометы в течение длительного времени позволило нам изучить как ее «нормальную» активность, так и внезапные короткие вспышки, а также понять причины, их вызывающие, – сказал Мэтт Тейлор, координатор миссии «Розетта». – Наблюдая, как меняется активность кометы по мере ее движения по орбите вокруг Солнца, мы лучше понимаем эволюцию комет».

Источник: http://sci.esa.int/rosetta/58317-summer-fireworks-on-rosetta-s-comet/
Перевод: http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...a4d49d3f78d866c37a21c91beaf7b6

На протяжении двух лет «Розетта» сопровождала комету Чурюмова-Герасименко и изучала, как меняются ее свойства по мере движения по орбите вокруг Солнца. Одним из важнейших параметров, характеризующих активность кометы, является темп испускания кометой водяного пара. «Розетта» смогла измерить эту величину сразу несколькими способами и несколькими инструментами.

В новом исследовании, опубликованном Кеннетом Хансеном (Kenneth C. Hansen) с коллегами, темпы потери воды кометой Чурюмова-Герасименко оценивались по данным спектрометра ионов и нейтральных атомов (ROSINA), а также других научных инструментов «Розетты».

Совместный анализ данных показал ожидаемое резкое увеличение темпов испускания водяного пара по мере приближения кометы к Солнцу. Если в августе 2014 года, когда «Розетта» только прибыла к ядру, комета Чурюмова-Герасименко теряла воду с темпом несколько десятков тонн в сутки, то в августе 2015 года в момент прохождения перигелия эта величина выросла до ста тысяч тонн в сутки. Кроме того, данные ROSINA показали неожиданно резкое уменьшение темпов потери воды в ближайшие несколько месяцев после прохождения перигелия.

[показать]
Темпы потери воды кометой Чурюмова-Герасименко в зависимости от расстояния до Солнца. Разноцветными значками показаны данные, полученные различными инструментами «Розетты», серой и черной сплошными линиями – среднее значение. График охватывает период от июня 2014 года по май 2016 года.
«Розетта» ловит молекулы воды непосредственно «на месте» с помощью масс-спектрометра DFMS. Однако как перейти от замеров в единственной точке к общему потоку вещества? Проще всего воспользоваться сферически симметричной моделью, однако из-за сложной формы ядра и не менее сложного сезонного цикла кометы это будет очень грубое приближение. Поэтому команда инструмента ROSINA провела серию численных расчетов, чтобы оценить темпы потери воды более точно. На основе этого моделирования была построена эмпирическая модель, которая позволила преобразовать локальные замеры ROSINA в оценки общего темпа потери воды кометным ядром.

Как оказалось, комета Чурюмова-Герасименко испускала воду крайне неравномерно. В течение первых месяцев наблюдений, когда комета находилась на расстоянии от 3.5 до 1.7 а.е. от Солнца, водяной пар испускался преимущественно северным «полушарием» ядра.

В мае 2015 года, когда комета находилась на расстоянии 1.7 а.е. от Солнца, на ядре наступило равноденствие, положившее конец долгой 5.5-летней зиме в южном «полушарии». Началось короткое и жаркое южное лето. Ученые ожидали, что пик испускания водяного пара будет постепенно дрейфовать из северного «полушария» в южное, однако переход произошел более резко. По-видимому, это связано со сложной формой ядра кометы, приводящей к затенению одних участков ядра другими.

Как и ожидалось, темпы потери воды достигли максимума вскоре после перигелия (в конце августа и в начале сентября 2015 года). Комета Чурюмова-Герасименко прошла перигелий 13 августа 2015 года, подойдя к Солнцу на расстояние 1.24 а.е. Данные, полученные в это время, говорят о возможных колебаниях темпов испускания водяного пара. Пока не ясно, связаны ли эти колебания с движением «Розетты» вокруг кометы или они отражают реальную динамику дегазации ядра.

Хансен с коллегами сравнил данные ROSINA с данными, полученными другими инструментами, например, строящего изображения спектрометра видимого и теплового диапазонов VIRTIS. Хотя в целом оба прибора показывают одинаковую картину возрастания и убывания темпов производства водяного пара, данные ROSINA систематически несколько выше, чем данные VIRTIS. Исследователи объясняют эти различия тем, что ROSINA измеряет содержание водяного пара непосредственно возле космического аппарата, а VIRTIS делает замеры ближе к ядру, где часть воды еще входит в состав ледяных гранул и улетающих обломков, которые «на лету» продолжают сублимировать.

Наземные наблюдения кометы Чурюмова-Герасименко помогли оценить темпы испускания пыли по мере движения кометы по орбите. Как оказалось, отношение содержания пыли к газу в выбросах за два года почти не изменилось.

За два года мониторинга, проведенного «Розеттой», комета потеряла ~6.4 млн. тонн воды, причем большую часть – в период вблизи момента прохождения перигелия. Общая потеря массы (с учетом других газов и особенно пыли) может быть примерно в десять раз больше. Если выброшенное вещество распределить ровным слоем по поверхности ядра, его толщина составит 2-4 метра.

[показать]
Моделирование темпов потери воды северным летом. Кликните на картинке, чтобы увидеть анимацию.
[показать]
Моделирование темпов потери воды вокруг момента прохождения перигелия – с июня по октябрь 2015 года. Кликните на картинке, чтобы увидеть анимацию.
Источник: http://sci.esa.int/rosetta/58349-rosetta-measures-...water-at-comet-over-two-years/
Перевод: http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...d13038ca6d03f3ff1526dd5305507f