Evropská sonda Rosetta, která už více než rok krouží kolem jádra komety 67P/Čurjumov-Gerasimenko pomohla objasnit další otázku, která se týká přítomnosti ledu na povrchu těchto těles. Díky datům, která sonda nasbírala, se ukázalo, že na kometě funguje každodenní cyklus obměny povrchového ledu. Rosetta vstoupila na oběžnou dráhu kolem komety vloni v srpnu, letos 13. srpna kometa prolétla přísluním a tak se vědcům nabízí unikátní možnost sledovat aktivitu komety po dlouhou dobu.

Jak se ukazuje, klíčovou roli v procesu vzniku povrchového ledu hraje sluneční záření, které ohřívá zmrzlý povrch jádra. Ohřívá se pochopitelně i zdejší led a další snadno vypařitelné chemikálie – například oxid uhličitý, či uhelnatý. Tyto látky vlivem ohřívání přechází z pevného přímo do plynného skupenství – sublimují. Přitom s sebou strhávají okolní zrnka prachu. Ze směsi vypařených plynů a vyvržených prachových částic se postupně vytváří ohon, který je pro komety tolik typický.

Ve výzkumu povrchového ledu na kometě pomohl vědcům hlavně přístroj VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer, tedy spektrometr ve viditelném a infračerveném spektru schopný pořizovat tepelné snímky). S jeho pomocí se na povrchu jádra podařilo objevit oblast, kde se objevují a následně mizí ložiska vodního ledu. Vše přitom závisí na rotaci jádra komety. Jejich objevy byly prezentovány v časopise Nature.

„Objevili jsme mechanismus, který doplňuje čerstvý led na povrchu jádra komety během každé její otočky. Tenhle princip udržuje kometu „naživu“, říká Maria Cristina De Sanctis z INAF-IAPS v Římě. Její tým analyzoval data naměřená během loňského září – odborníky zaujala především oblast o ploše jednoho kilometru čtverečního na „krku“ komety, tedy na místě, které spojuje dvě části komety, které bývají označovány jako „tělo“ a „hlava“.

Snímky sledované oblasti pojmenované Hapi
Zdroj: http://www.esa.int/

Kometa byla v době focení 500 milionů kilometrů od Slunce a krk byl jednou z nejaktivnějších částí celého jádra. Ukázalo se, jaký význam má, že sonda dorazila ke kometě rok před průletem kolem Slunce. V době maximálního přiblížení už byla kometa aktivní na celém povrchu a podobné objevy by se dělaly jen stěží. Vloni v září ale byla kometa relativně klidná a tak mohli odborníci svou pozornost zaměřit pouze na lokální projevy kometární aktivity.

Jádro dokončí jednu otočku kolem své osy za dvanáct hodin. Během tohoto kometárního dne jsou různé regiony vystaveny různé úrovni a úhlu dopadajících slunečních paprsků. „Ve spektrálních snímcích jsme viděli jasné důkazy přítomnosti vodního ledu ve sledované oblasti, ale bylo to pouze tehdy, pokud byla tato místa ve stínu,“ popisuje Maria Cristina a dodává: „Naopak když Slunce osvítilo tato místa, led zmizel. To ukazuje na nějaký cyklický proces souvesející s formováním ledu během každé otočky jádra.“

Týmy odborníků nakonec z naměřených dat zjistily, že sluneční záření ohřívá vodní led na povrchu a pár centimetrů pod ním. Led následkem toho sublimuje, ve formě plynu opouští sledovanou oblast a letí pryč od jádra. Jakmile se ale kometa otočí natolik, že oblast pokryje stín, povrch rychle zchladne. Jenže podpovrchové vrstvy si stále zachovávají teplo, které nasbíraly v minulých hodinách z paprsků a chladnou pomaleji. Výsledkem je, že podpovrchový led pořád sublimuje a hledá si cestu skrz pórovitou strukturu jádra.

Jakmile vodní pára dosáhne povrchu, okamžitě zmrzne, protože zde panují mnohem nižší teploty. Povrch se tak pokrývá tenkou vrstvou čerstvého ledu. Ve chvíli, kdy ale v této oblasti začne nový den, Slunce se vyhoupne nad obzor a ozáří povrch, se celý proces opakuje – led na povrchu se ohřívá vlivem slunečních paprsků a sublimuje, takže opouští povrch a molekuly odlétávají pryč od jádra.

Infografika popisující obnovování vrstvy ledu na povrchu komety 67P/Čurjumov-Gerasimenko.
Zdroj: http://www.esa.int/
Překlad: Autor

„V našich teoretických modelech jsme předpokládali, že by podobný cyklus na kometách mohl probíhat. Vycházeli jsme z předpokladů získaných při minulých pozorováních komet. Ale nyní jsme díky sondě Rosetta mohli konečně definitivně potvrdit, že je tato teorie  správná,“ vysvětluje Fabrizio Capaconni z INAF-IAPS, který stojí za vývojem přístroje VIRTIS.

Data z přístroje VIRTIS – vlevo množství povrchového ledu, vpravo teploty
Zdroj: http://www.esa.int/

Na základě naměřených dat je možné odhadnout i množství vody ve vztahu k dalším látkám, které tvoří kometu. V povrchových oblastech do hloubky několika centimetrů je podle aktuálního výzkumu cca 10 – 15% materiálu tvořeno vodou, která je důkladně promíšena s ostatními látkami. Vědcům se kromě jiného podařilo vypočítat, jak velký podíl na uvolňování vody do okolí má sledovaná oblast oproti celé kometě. Společně s daty z přístroje MIRO se ukázalo, že sledovaná oblast se na celkovém uvolňování vody podílí jen ze 3 %.

„Je možné, že podobné jevy probíhaly i na dalších místech povrchu, což by vysvětlovalo celkové množství vody uvolněné do okolí,“ říká dr. Capaccioni. Odborníci mají momentálně plné ruce práce – analyzují totiž data z přístroje VIRTIS z posledních měsíců, kdy aktivita jádra prudce rostla, když se kometa blížila ke Slunci. „Dosavadní výsledky nám umožnily na krátkou chvíli nahlédnout do interiéru komety,“ popisuje Matt Taylor, který zodpovídá za projekt celé sondy Rosetta a dodává: „Rosetta dokáže monitorovat změny jak v krátkém, tak i dlouhém časovém úseku. Těšíme se, až jednou spojíme dohromady všechny tyto informace, abychom lépe pochopili evoluci téhle, ale i dalších komet.“

Zdroje informací:
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/15556129-1-eng-GB/Comet_at_perihelion.jpg
http://www.esa.int/…/15614576-1-eng-GB/Hapi_region.jpg
http://www.esa.int/…/The_water-ice_cycle_of_Rosetta_s_comet.jpg
http://www.esa.int/…/Water_ice_and_surface_temperature_at_Hapi.jpg