Co se nachází uvnitř komety?

pictured-is-an-artists-conception-of-the-philae-lander-on-the-comet-with-rosetta-in-the-background

O velmi úspěšné Rosettě jsme poslední dobou moc neslyšeli. Sonda ale stále obíhá okolo komety 67P/Čurjumov-Gerasimenko a neustále nás zásobuje novými fotkami a vědeckými daty. V září minulého roku prolétla kometa společně se sondou perihéliem, neboli nejbližším místem na dráze vzhledem ke Slunci. Od té doby klesá intenzita slunečního záření a tím klesá i aktivita samotné komety. Kvůli tomu se bohužel také vytrácí šance na obnovení komunikace s přistávacím modulem Philae, který bude mít stále méně energie ze svých solárních panelů. Členové řídícího týmu si už přiznali, že navázání dalšího kontaktu je velice nepravděpodobné. Jak ale vědci postupně analyzují naměřená vědecká data, přicházejí s novými a zajímavými objevy.

Ke kometám jsme již vyslali celkem 8 různých sond. Od nich již celkem dlouho víme, že jsou tyto miliardy let staré objekty tvořeny hlavně ledem a prachem. Vědce ale dlouhou dobu trápila jedna nesrovnalost. Podle známého složení a velikosti, by měly být komety mnohem těžší, než ve skutečnosti jsou. Velmi nízká hustota by se dala vysvětlit například houbovitou strukturou komety, tedy že kometa by nebyla kompaktní těleso, ale byla by prošpikovaná různými dutinami a jeskyněmi. Podle nové studie, která vyšla v časopisu Nature má kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko má také velmi nízkou hustotu, nikoliv však ale kvůli velikým jeskyním nebo dutinám.

Pohled na 67P, který se Rosettě naskytl 28. ledna.

Pohled na 67P, který se Rosettě naskytl 28. ledna.
Zdroj: https://pbs.twimg.com

K prozkoumání vnitřní struktury komety byl použit přístroj CONSERT, který měřil šíření radarových vln skrz tělo komety. Radarové vlny prostupují hmotou pomaleji než volným prostorem a také ztrácejí více energie. Z toho lze odvodit vnitřní strukturu kometárního jádra. Z měření přístroje CONSERT vyplývá, že je jádro komety poměrně homogenní, nejsou v něm tedy žádné velké dutiny nebo jeskyně. Odkud se tedy bere tak malá hustota?

Nejpravděpodobnějším viníkem malé hustoty je samotný prach, kterým je jádro z části tvořeno. Ten je mnohem více porézní, než by se dalo čekat. To ostatně naznačily už měření z minulých kometárních sond, které ukázaly, že prach není kompaktní pevná látka ale, že je spíše nadýchaný, podobně jako třeba cukrová vata nebo odkvetlá pampeliška. Přístroje COSIMA a GIADA na Rosettě pak ukázaly, že se na kometě 67P nachází stejné nadýchané prachové částice, se kterými jsme se už setkali u jiných komet.

Radiová sledovací stanice v New Norica (Austrálie), která měřila změny v signálu od sondy.

Radiová sledovací stanice v New Norica (Austrálie), která měřila změny v signálu od sondy.
Zdroj: http://www.esa.int/

Tým vědců dále studoval, jak na Rosettu působí gravitace kometárního jádra.  To bylo umožněno velice přesným měřením Dopplerovského posunu rádiového signálu, který posílá sonda zpět k Zemi. Podobně jako se mění výška tónu houkaček projíždějící ambulance, tak se mění frekvence rádiových vln vyslaných Rosettou, na základě toho jestli letí zrovna směrem k nám nebo od nás. Pokud by byly v kometě nějaké dutiny, projevilo by se to na změnách v gravitačním zrychlení sondy, což by se ve výsledku ukázalo i na rádiových vlnách. Při tomto experimentu bylo nutné odečíst gravitační vliv planet, Slunce a pásu asteroidů. Parametry těchto těles ale znají vědci velice přesně, proto mohli z dat vyextrahovat pouze ta, která jsou relevantní pro kometu.

Dále bylo nutné vzít v úvahu jak působení slunečního větru, tak plynů které sublimují z kometárního jádra. S tím pomohl přístroj ROSINA, který měří proudění plynů okolo sondy. Po odečtení všech těchto nechtěných vlivů se vědci konečně dopočítali k hmotnosti jádra. Ta je o něco méně než 10 miliard tun. To znamená, že při objemu 18,7 km3 je hustota komety pouze 533 kg/m3. Například hustota samotného vodního ledu je celých 916 kg/m3. Vědci původně předpokládali, že kometa bude kulatá, nebo maximálně mírně „bramborovitá“. V takovém případě by byly rozdíly v intenzitě gravitačního pole velmi těžké na změření. Sonda by se musela přiblížit blíže než na 10 kilometrů, abychom mohli nějaké rozdíly vůbec pozorovat.  Štěstí ale hrálo vědcům do karet a díky zvláštnímu tvaru komety 67P je možné měřit rozdíly v intenzitě gravitačního pole už ze vzdálenosti 30 kilometrů od jádra. S tím jak Rosetta klesla na svojí 10 kilometrovou orbitu, získali vědci velmi detailní data, která jim potvrdila jejich výsledky o homogenní struktuře jádra.

Oblasti s vysokou koncentrací vodního ledu v regionu Imhotep.

Oblasti s vysokou koncentrací vodního ledu v regionu Imhotep.
Zdroj: http://www.esa.int/

Analýza dat z infračerveného spektrometru VIRTIS zase odhalila složení vrchních vrstev kometárního povrchu. Ten se skládá z tmavých látek, které jsou bohaté na organické sloučeniny. Mezi nimi je také zamícháno trochu vodního ledu, ale jeho převážná většina se nachází v útrobách komety. VIRTIS ale nalezl několik míst v oblasti zvané Imhotep, kde se vyskytuje mnohem větší množství povrchového ledu. Ten se nachází hlavně v okolí strmých útesů a jeho koncentrace dosahuje až k pěti procentům.

Rosetta dále krouží okolo komety a v budoucnosti bude sledovat postupně klesající aktivitu jejího jádra. S možností oživení přistávacího modulu se bohužel musíme pomalu rozloučit, ale alespoň samotnou Rosettu čeká velice napínavé zakončení mise. V září tohoto roku totiž sama sonda dosedne na povrch komety. Bude klesat pomaleji než Phiale, což jí poskytne dostatek času k naměření dat a nafocení fotek, které se pokusí odeslat na Zemi před přistáním. Po dosednutí totiž sonda nebude moci natočit svou anténu na Zemi, ani své solární panely na Slunce. Doslova tedy obětuje sama sebe pro vědu.

Snímek kometárního jádra ze 3. února.

Snímek kometárního jádra ze 3. února.
Zdroj: http://apod.nasa.gov/

Zdroje informací:
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
http://images.natureworldnews.com/…/comet-with-rosetta-in-the-background.jpg
https://pbs.twimg.com/media/CadnH42XEAA0uTu.jpg:orig
http://www.esa.int/…/New_Norcia_station_node_full_image_2.jpg
http://www.esa.int/…/Ice_in_Imhotep_node_full_image_2.jpg
http://apod.nasa.gov/apod/image/1602/Comet67P_Rosetta_960.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


16 komentářů ke článku “Co se nachází uvnitř komety?”

  1. David R. napsal:

    A proč po přistání znovu neodstartovat?
    Rosetta s téměř prázdnými nádržemi bude vážit cca 1300 kg. Při nárazu v malé rychlosti, dejme tomu 0,1 m/s, kinetická energie 6,5 J může sondu mírně poškodit, například přístroj LAP, ale spíš většinu energie absorbuje porézní materiál komety. Sonda může po přistání vykonat sekvenci příkazů, uloženou předem do paměti – měřit, fotit. Po nějaké kratší době (limitováno bateriemi, protože solární panely mohou mít nevhodný úhel) může zase odstartovat. Motorky má na všech stranách a každý má tah 10N, což pro start stačí s řádovou rezervou (pokud zatím sonda nepřimrzne k povrchu). Jakmile bude sonda opět dosti daleko od komety, automaticky se zorientuje a pokud při přistání nedojde k poškození antény, měla by být opět schopná navázat spojení se Zemí. Je to sice dost riskantní postup, ale není co ztratit, jen trocha paliva na to musí zůstat.

    • Petr Kasan napsal:

      V diskusi na blogu Rosetty odpovídá Harvey na dotaz, zda bude po „měkkém“ přistání možné jakkoliv pokračovat v misi:

      „I think the reality is that there is very, very little chance of continued operation after impact. But maybe not *quite* zero?
      The solar panels are pretty certain to be destroyed, and would not be orientated to the sun; the high gain X band antenna can’t be pointed at earth; it’s fragile; dead……just maybe not.

      They are four 10AHr 28V batteries. That’s a fair bit of energy.
      And there is the S band isotropic antenna; just 5W output; it doesn’t have to point, and it would be much more damage tolerant than the high gain. It would have to be ‚in view‘ from Earth, not ‚behind‘ the comet to have any chance I’d think. The bit rate would be very low, and it’s not clear if it’s configured to transmit science data over that channel. It’s mainly used for control uplink and disaster recovery, not science data downlink.

      But let’s say that channel survives and could operate off batteries, could any instrument work?

      None of the imaging instruments will work, all focussed on infinity, so sitting on (or bouncing low over) the surface wildly out of focus, and not steerable. So no images or spectra.

      Best chances might be ROSIMA, COSIMA and RPC.?

      I stress I’m not predicting this will happen! Just that perhaps there is a tiny, tiny chance the S band channel could function for a while, if ‚in view‘ due to comet rotation. But it might not be configured to transmit data from the instruments that just might function on the surface, and they wouldn’t last long till the battery dies.

      Tiny, tiny chance, but maybe not exactly zero!

      Odkaz: http://blogs.esa.int/rosetta/2016/01/04/holiday-highlights/

    • Spytihněv napsal:

      Klesání k přistání pomalejší než Philae je nejen praktické (z důvodu měření a focení), ale i nutné. Philae se poprvé odrazil rychlostí asi 0,38 m/s, což je nějakých 80% únikové rychlosti. Rosetta to bude mít podobné. Také nedosedne pevně, ale dojde k odrazu od povrchu. Takže kdybychom sestupovou rychlost přehnali, mohla by odstartovat do kosmického prostoru okamžitě 🙂

      • gg napsal:

        K tomu odrazu by došlo, pokud bude srážka dostatečně pružná. Pokud ale dojde k nějakým destrukcím, jak se psalo výše, tak dostatečně pružná být ani nemusí. Já bych spíš čekal, že k odrazu nedojde.

        • Spytihněv napsal:

          Tak snad se podaří zrekonstruovat poslední okamžiky téhle skvělé sondy 🙂

    • Spytihněv napsal:

      Ještě bych dodal, že hmotnost Rosetty je samozřejmě vyšší, ale i tak je třeba si dát pozor na rychlost sestupu.

      • David R. napsal:

        Hmotnost sondy není až tak podstatná, že by stálo za to se hádat, ale „samozřejmě“ je slovíčko, které mně trošku irituje, takže si dovolím tu samozřejmost maličko zpochybnit:

        Launch mass: 3000 kg
        Fuel: 1670 kg
        Philae lander: 100 kg

        Předpokládal jsem přistání s malým zbytkem paliva, dejme tomu 70 kg.

        3000 – 1600 – 100 = 1300 kg

        Zdroj informací:
        http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10728/584_read-386/

        Diskuze se ale stejně stočila kamsi jnam, mně zajímala možnost znovu odstartovat a poté odvysílat získané informace. Je to všechno o tom, nakolik měkce se dá přistát. Protože 1 m/s a 0,1 m/s je rozdíl 100:1, pokud jde o enegrii nárazu. Ve vzdálenosti několika desítek km od jádra přestane, jak známo, pracovat navigace podle hvězd, kvůli koncentraci prachových částic. To mimochodem znamená i brzký konec spojení se Zemí, prototože vysokozisková anténa neudrží dlouho směr. Jsou dvě možnosti jak měkce přistát:

        1. Naslepo, ale přesně provést předem vypočítaný manévr, který by dostal sondu do těsné blízkosti jádra, snížil rychlost přibližování na nulu a dodal sondě rychlost ve směru rotace jádra (přistává se na rotující těleso).

        2. Přistávat stínem komety, star trackery by měly pracovat boz potíží, protože prachové částice svítí pouze odraženým světlem, čili ve tmě neruší navigaci. Bohužel v takovém případě by nebylo možné během sestupu fotit.

        Nechme se ale překvapit.

        • Dušan Majer napsal:

          S prachem byl problém hlavně v době přiblížení ke Slunci během vysoké aktivity. Myslím, že v září už bude riziko takového problému klesat. Osobně bych ale viděl problém v něčem trochu jiném. Rosetta má solární panely, které měří na délku 32 metrů. Tělo sondy měří na šířku cca. 2 metry. To znamená, že každý solární panel má zhruba 15 metrů. Nejsem technik, nedokážu to vypočítat, takže jen odhaduji. Jde o to, že si myslím, že po dosednutí (byť v relativně malé rychlosti) dojde k poškození solárních panelů, jejichž konce budou mít určitou setrvačnost.

        • Daniel Heřt napsal:

          Mě zase napadlo, že by možná šlo přiblížit se se sondou, řekněme 50 metrů nad povrch komety, všechno nafotit a naměřit a potom zase zapálit motory a vyletět zpátky na oběžnou dráhu. Nároky na delta V by byly minimální. Nevím kolik má Rosetta v současnosti paliva, ale myslím že by podobný manévr zvládla, možná že i několikrát.

        • Vojta napsal:

          Otázkou je, jaké přiblížení je ještě smysluplné, pokud mají (jak odkazoval pan Petr Kasan) všechny objektivy pevné zaostření na nekonečno. 50 metrů by už mohlo znamenat rozmazané snímky (přece jen tam není žádný kompakt, kde je nekonečno vše nad 20 metrů), ale varianta „nejblíž, jak je možné a zase pryč“ by se mi také zamlouvala.

        • Spytihněv napsal:

          David R: Nedochází mi, k jakému zpochybnění mnou použitého slova „samozřejmě“ tady došlo. I podle toho, co píšete (Rosetta 1300 kg, Philae 100 kg), má Rosetta stále „samozřejmě“ vyšší hmotnost než Philae. Nebo je tam jiný zádrhel?

  2. Daniel Bozner napsal:

    Ta hustota komety je fakt nízká nemůže jádro komety obsahovat led nějakého lehkého prvku např. Dusíku který od povrchu izoluje vodní led a prach.

    • Vojta napsal:

      Dusíkový led by měl být těžší než vodní led (http://www.osel.cz/8675-na-dusikatych-ledovcich-pluta-pluji-zahadne-kopce-zmrzle-vody.html) a navíc je tam na něj moc teplo. Vodík a helium nemohou být za malého tlaku v pevném skupenství. pevný oxid uhličitý je také těžší než vodní led. Teoreticky by to mohl být pevný methan, ale ten by při tak vysokých teplotách, jako jsou na kometě, sublimoval opravdu masivně.
      Spíš bych řekl, že nejen prach, ale i vodní led bude mít pórovitou strukturu. Něco jako sněhová koule. Gravitace komety je malá, tak by ani v jádru nemusel být dostatečný tlak na to, aby se „sníh“ slisoval do homogenní hmoty.

  3. Steve napsal:

    Známe tolik podrobností okolo komety 67P/Čurjumov-Gerasimenko, ale dosud neznáme pravou reálnou barvu komety !! protože ESA šetřila a nevybavila Rosettu žádným barevným fotoaparátem/kamerou. Neexistuje jediný reálný barevný snímek komety ani v nízkém rozlišení, přitom ze vzdálenějšího Pluta barevné snímky máme. Nechápu…..

    • Vojta napsal:

      Nějaký ten barevný obrázek máme http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/12/Colour_image_of_comet ale stejně je šedivá, tak je to celkem fuk.
      Jestli je snímek pořízen barevnou kamerou nebo černobílou s barevnými filtry, je celkem jedno. Barevná kamera není nic jiného než černobílá s tím, že jsou příslušné subpixely zakryty těmi správnými filtry. Pro vědecké účely je výhodnější, když je možnost pořídit obrázek nefiltrovaný nebo s různými filtry než s pevně nastavenými, se kterými nejde hnout.
      Mimochodem, u Pluta dokonce barvy dodává kamera s mnohem nižším rozlišením než ta hlavní a lepí se to dohromady až v NASA.

    • slappy napsal:

      Vždyť je skoro černá! Bychom si jí možná ani nevšimli, kdybychom letěli kolem… Tady barevné snímky vážně nemají moc estetický význam.

Zanechte komentář