Rosetta vs. Komet C-G: Neueste Erkenntnisse

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über den bei weitem am besten erforschten Kometen der Geschichte – hier ein Jet-reiches NavCam-Bild vom 31. Januar aus 28 km Kernabstand – sind in den letzten zwei Wochen in einer Reihe wissenschaftlicher Papers in Science und Nature und auf einer Tagung in Bad Honnef präsentiert worden. Leider befinden sich die Papers allesamt hinter hohen Paywalls (liegen diesem Blog aber vor und werden auch in Pressemitteilungen in drei Sprachen hier [alt.], hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier und Blog-Artikeln hier, hier, hier, hier und hier bzw. Pressemitteilungen hier und hier zusammen gefasst), während von der Tagung alle Summary-Slides der Vorträge zu Ergebnissen vom Rosetta-Orbiter und Philae-Lander verfügbar sind. Das größte Aufsehen verursachten natürlich die endlich veröffentlichte Handvoll Nahaufnahmen des Kerns von OSIRIS, auch hier und hier (mit ein paar anderen neuen Visuals) präsentiert. Wie in Bad Honnef zu sehen, gibt es inzwischen noch aufregenderes Material von der OSIRIS-Kamera (etwa von einem sauber durchteilten ‚Felsen‘), aber diese Teaser hier verdienen schon einmal, gezeigt zu werden:

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Die Übergangsregion zwischen den beiden Hälften des Kometenkerns – dessen Entchenähnlichkeit sich auch die OSIRIS-Auswerter nicht entziehen können und die sie tatsächlich als „duckspheres“ (statt hemispheres) bezeichnen, also Entosphären – am 14. Oktober 2014 aus 8 km Abstand mit im Original 15 cm Auflösung. War auch das Titelbild von Science (wobei die kompletten Papers sinnigerweise im gedruckten Heft gar nicht enthalten waren und bisher nur online existieren).

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Der „Hals“ der Ente, inzwischen mit Hapi – wie 18 andere Regionen auf dem Kometenkern auch – nach einer altägyptischen Gottheit benannt; rechts die Klippen Hathor. Ansonsten hat nur noch der große Brocken Cheops einen (Spitz-)Namen bekommen; er ist auch das Zentrum des Koordinatensystems auf C-G: in der Hoffnung, dass er nicht davon rollt; es gibt aber auch noch Ersatz-Aufhänger der Koordinaten.

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Ein langer Bruch, der 2 bis 3 Meter breit ist und u.a. durch die Anuket-Region in der Nähe des Halses läuft: Es ist noch völlig unklar, ob sich der Kern hier womöglich bald in zwei Hälften spalten wird oder ob der Bruch umgekehrt maßgeblich zur Entlastung von Stresskräften beiträgt. Ob C-G aus zwei Sub-Kometen besteht, die zueinander gefunden haben oder ein ursprünglicher Körper ist, dem verstärkte Erosion zu seinem markanten Hals verhalf, ist weiter unklar: Nur der detaillierte Vergleich der Ausgasungen beider Entosphäre – wenn sie denn erst ordentlich aktiv geworden sind – wird vielleicht eine Antwort erlauben. Jedenfalls ist der Hals etwas Besonderes: heller und auch etwas ‚blauer‘ als der ansonsten geringfügig rötliche und mit einer Albedo von (5.9±0.2)% bei 550 nm extrem dunkle Kern.

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Zwei vielgestaltige Landschaften in Imhotep auf der großen Entosphäre: Insgesamt werden auf dem Kern fünf generelle Geländetypen unterschieden (wobei Einschlagskrater komplett fehlen). In den Papers und Vorträgen werden die eizelnen Geländeformen und Strukturen bisher nur mit deskriptiven englischen Ausdrücken beschrieben, eine systematische Nomenklatur mit lateinischen Begriffen gibt es noch nicht – und wird es wegen der Vergänglichkeit des Kometenkern vielleicht auch nie geben: einen Meter Material sollte er beim aktuellen Periheldurchgang verlieren, v.a. von der südlichen Entosphäre.

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„Einblicke“ in den Kometenkern, geboten von Löchern: oben am Innenrand besonders deutlich eine vielerorts auf dem Kern angetroffene Struktur aus etwa 3 Meter großen Klumpen, die als Dinosauriereier oder Gänsehaut angesprochen werden – und die ursprüngliche ‚Kometesimale‘ sein könnten, aus denen sich der Komet zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems aufgebaut haben mag. Allerdings sagt kein aktuelles Modell der Zusammenballungsprozesse zu Beginn des Planetensystems die bevorzugte Entstehung gerade solcher Gebilde voraus. Und unten strömt – bei tiefer Belichtung – etwas aus einem solchen Loch: vielleicht der Fußpunkt eines der Staubjets, die die OSIRIS-Weitwinkelkamera wie auch die NavCam sehen.

Solche Jets haben offenbar Auswirkungen auf die Rotation des Kerns: Dessen Tag war während des letzten Periheldurchgangs 2009 um 20 Minuten kürzer geworden, ist aber im letzten halben Jahr wieder 20 Sekunden länger geworden. Ansonsten rotiert der Kern aber ganz simpel um eine Achse, ohne die Komplexitäten, die z.B. bei Halley Jahre lang für Haareraufen sorgten. Zusammen mit der präzisen Vermessung des Einflusses der Kometenmasse auf Rosettas Bahn („Radio Science“ durch Analyse des Funkträgers) konnte auch die Dichte des Kerns abgeschätzt werden. Die Masse erwies sich mit 10^10 kg (der genaue Wert wird demnächst in einem weiteren Paper erscheinen) als um 30% geringer als erwartet, weil niemand wissen konnte, dass der Kern einen so schmalen Hals hat. Auch wenn die südliche Entosphäre noch im Dunkeln liegt, lassen sich doch die Maße des Kerns abschätzen, mit einem Volumen von 21 km^3, woraus eine Dichte von 0.47 g/cm^3 folgt. Aus der sich wiederum eine Porosität des Kometenkörpers von 70-80% ergibt, wobei aber noch nicht klar ist, ob sich diese vornehmlich auf mikroskopischer Skala oder aber makroskopisch – spricht: in Gestalt großer Hohlräume im Inneren – manifestiert.

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Der Staubanalysator COSIMA hat bisher vor allem mit den Bildern seiner Kamera COSISCOPE Aufsehen erregt, die eigentlich vornehmlich zum Zielen mit dem Ionenstrahl des Sekundärionen-Massenspektrometers dienen sollte: Geliefert hat sie bereits einen regelrechten Atlas von rund 3000 Staubteilchen C-Gs und ihrem Aussehen nach dem sanften Einschlag auf die Targets. Die Partikel haben durchweg Namen erhalten, um sich besser über sie unterhalten zu können: von Teammitgliedern, ihren Haustieren, Angehörigen etc. Hier z.B. „Eloi“ unter zwei verschiedenen schrägen Beleuchtungen: Die Schattenlänge verrät, dass sein Trümmerhaufen etwa 0.1 mm hoch ist. Die Partikel zerplatzen beim Aufprall meist mit der gleichen Mechanik, mit der Schneebälle auf eine Wand treffen: Das spricht nun gerade gegen einen nennenswerten Eisanteil, der schlagartig sublimieren und charakteristische Löcher reißen würde. Vielmehr scheinen die bisher gefangenen Teilchen allesamt eisfrei zu sein: Relikte aus der letzten Sonnenpassage C-Gs, die noch auf der Oberfläche als Mantel herum liegen und vom jetzt einsetzenden Gasstrom in die Koma getragen werden. Die Voraussage ist, dass sie im weiteren Verlauf des Periheldurchgangs von frischerem, ursprünglicherem Staub mit dem erwarteten hohen Anteil flüchtiger Bestandteile abgelöst werden; wie in Bad Honnef zu erfahren war, scheint dies aber bisher nicht eingetreten zu sein. Wie das IR-Spektrometer VIRTIS feststellte, bedeckt den Kern jedenfalls komplexes organisches Material mit wenig Wassereis, und das Mikrowellen-Instrument MIRO meldet einen thermisch isolierende pudrige Oberfläche mit geringer Wärmeleitung.

Weitere staubige Erkenntnisse liefern der Staubzähler GIADA und auch OSIRIS, die zwei verschiedene Populationen von Teilchen detektieren bzw. vor dem dunklen Himmelshintergrund direkt sehen: Bis zu 2 cm große Partikel sind darunter, und das Staub-zu-Gas-Verhältnis in der Koma liegt bei 4±2. Der Gasanalysator ROSINA hat schon jetzt, 3.5 au von der Sonne entfernt, zahlreiche kometentypische Moleküle nachweisen können – und eine enorme Variation ihres Auftretens mit der Position Rosettas in der Koma und der Rotation des Kerns: Das wird es praktisch unmöglich machen, die Entwicklung der Produktionsraten der diversen Spezies in der Gesamtkoma als Funktion der Zeit anzugeben, verspricht aber spannende Erkenntnisse über den inhomogenen Aufbau des Kerns, was wiederum Aufschluss über dessen Geschichte geben sollte. Eine Entstehung des Kerns in großer Sonnenferne ist schon jetzt offensichtlich. Elektrodynamisch tut sich noch nicht so viel, aber das Plasma Consortium sieht bereits das allererste Entstehen einer Magnetosphäre. Die bei Halley so prägnante Magnetfeld-freie Zone rund um den Kern, wo der Sonnenwind komplett abgewehrt wird, gibt es aber noch nicht. Weitere Zusammenfassungen der Papers und andere Rosetta-News auch in Artikeln hier (früher), hier (früher), hier (früher), hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier (früher), hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier und mehr Links.

In den Papers noch nicht, wohl aber in Bad Honnef, wurden erste Erkenntnisse von Philae nach seiner verrückten Hüpfreise über den Kern präsentiert: Während die Abstiegskamera ROLIS ihr völlig normales Programm absolvieren konnte und die Eigenschaften der ersten, planmäßigen Landezone Agilkia wie auch des endgültigen Ladeorts (inzwischen Abydos getauft, das war Platz 2 der Vorschläge gewesen) im Detail studieren konnte, haben andere Instrumente noch große Probleme, aus ihren Daten schlau zu werden. Unerwartet aufregend waren die Messungen des Magnetometers ROMAP, das – wie auch ein Gegenstück auf dem Orbiter – kuriose periodische Schwankungen der Feldstärke im Sonnenwind rund um C-G misst (deren Physik – cross-field current instability – erst jetzt verstanden zu sein scheint) und aus dessen Messungen wesentliche Rückschlüsse auf die Bewegungen Philaes auf und über der Oberfläche möglich sind. Das Magnetfeld des Kerns selbst ist kleiner als 1 nT. Aus den ROLIS-Bildern wie den mechanischen Erfahrungen von Philaes diversen Sensoren ergibt sich ein klares Bild von einer 0 bis 2 Meter dicken Regolith/Staub-Schicht auf sehr hartem Eis – dessen Entstehung durch einen Sinterungsprozess gut zu deutschen Kometensimulationen ein einer Vakuumkammer vor Jahrzehnten passen. Auch wenn der genaue Verbleib Philaes derzeit unklar ist: In Bad Honnef war der Optimismus groß, dass rund ums Perihel im Sommer wieder Kontakt bestehen sollte und viele der Instrumente ihre Arbeit auf dieser verrückten Welt wieder aufnehmen können.

3 Antworten to “Rosetta vs. Komet C-G: Neueste Erkenntnisse”

  1. Allgemeines Live-Blog ab dem 27. Februar 2015 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] mit Jets vom 26. Februar und die Physik des Gesanges’ für das Magnetoemeter ROMAP, bereits hier im letzten Absatz erwähnt. [20:10 […]

  2. Allgemeines Live-Blog ab dem 16. April 2015 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] paar der 12’000 Staubteilchen von Komet C-G, die das Rosetta-Instrument COSIMA bisher eingefangen hat (“Der Staubanalysator COSIMA …”; sie wurden nach Projekt-Mitarbeitern und […]

  3. Fünf freie Papers mit Rosettas Ergebnissen | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] – hier am 7. Juni – sind bislang aufzutreiben: Anfang des Jahres war einiges hinter hohen Paywalls veröffentlicht worden, und von vielen Experimenten auf dem Orbiter (und allen auf dem Lander) liegen auch mehr als […]

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