Вдали от Солнца кометы — безжизненные ледяные тела. Когда они проникают во внутреннюю Солнечную систему, то становятся активными: замороженные газы, такие как водяной пар, испаряются и захватывают пылевые частицы с поверхности. Таким образом формируется газопылевая оболочка кометы, называемая комой. На ранних изображениях комет уже были видны струи газа и пыли, простирающиеся в космос на несколько километров.
© © ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
Когда и где они происходят? Какие процессы задействованы в их образовании? И что они могут рассказать о природе и составе кометы? Миссия ЕКА «Розетта» приоткрывает тайны.
С августа 2014 года по сентябрь 2016 космический корабль «Розетта» вращался вокруг кометы 67P / Чурюмова-Герасименко и был свидетелем ее превращения из почти безжизненного тела в газо- и пылепроизводителя. Более 70 000 изображений, сделанных системой камер OSIRIS, показывают как внезапные выбросы газа и пыли, так и струи, которые стабильны в течение более длительного времени. В своей последней работе ученые из команды OSIRIS исследовали активность, которая происходит регулярно каждое утро.
«Когда часть кометы освещается восходящим Солнцем, поверхность почти мгновенно становится активной. Струи газа и пыли, которые мы сейчас наблюдаем, появляются каждое утро в одних и тех же местах и в одинаковой форме», — рассказывает доктор Сиань Ши из Института исследования Солнечной системы имени Макса Планка. Ответственным за эту утреннюю активность является иней, который образуется за ночь на поверхности холодной кометы. Как только солнечные лучи коснутся его, он начинает испаряться.
«Выбросы часто можно увидеть на небольшой площади на поверхности, где замерзшая вода обнажается, например, из-за оползня. В случае кометной активности на рассвете это другое: мороз распределяется довольно равномерно по всей поверхности», — объясняет доктор Хольгер Сиркс. Но тогда почему выбросы газа и пыли образуют струи? Почему они не создают полностью однородное облако?
Новое исследование впервые показывает, что источник этого феномена кроется в необычной форме и зубчатой топографии кометы. Ученые проанализировали изображения области Хапи, расположенной на перешейке кометы. Было обнаружено два ключевых эффекта. Во-первых, некоторые районы находятся на низких высотах или в тени. На рассвете солнечные лучи достигают их позже. В более освещенных регионах иней испаряется активнее. Кроме того, ямы и другие вогнутые структуры фактически концентрируют выбросы газа и пыли подобно оптической линзе.
Вместе с тем ученые отмечают, что каждая кометная оболочка представляет собой трехмерную структуру, и каждый выброс из нее — всего лишь проекция. Поэтому полученные изображения могут быть обманчивы. Ежедневно повторяющиеся струи особенно хорошо подходят для анализа этого эффекта, так как «Розетта» долгое время вращалась вокруг кометы и несколько раз наблюдала восход Солнца над определенной областью под разными углами.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.