Trockeneis auf 67P/Churyumov-Gersimenko

  • 28. November 2016

Rosetta-Mission findet Hinweise auf einen saisonalen Zyklus für Kohlendioxid.

Ende September diesen Jahres kam die Rosetta-Mission mit dem spekta­kulären Aufsetzen ihres Orbiters auf der Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Ger­simenko zum Ende ihrer Beobachtungs­phase. Bis zu diesem Zeitpunkt hatte sie nach 4595 Tagen im All 7,9 Milliarden Kilometer zurückgelegt, sechs Vorbei­flüge an der Erde, am Mars und zwei Asteroiden absolviert und in einer mehr als zwei­jährigen Kampagne den Kometen 67P/Churyumov-Gera­simenko auf seiner Reise durchs Sonnen­system begleitet und mit elf wissen­schaftlichen Experimenten sowie mit einem 2014 bereits gelandeten Roboter Philae untersucht. Eine der Entdeckungen, an der auch zehn Wissen­schaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR beteiligt waren, basiert auf Daten des Spektro­meters VIRTIS (Visible and Infrared Imaging Spectro­meter). Die Forscher entdeckten kurzzeitig erscheinendes Trockeneis in bestimmten Oberflächen­bereichen des Kometen, denen die Entstehung zweier ungewöhn­licher großer Wasser­eisauf­schlüsse folgte.

Abb.: Mit dem Spektrometer VIRTIS konnte im Gebiet Anhur die Existenz von Kohlendioxid-Eis auf der Kometenoberfläche nachgewiesen werden. Die Stellen mit Trockeneis waren auf einer Fläche von etwa von etwa 80 mal 60 Metern Ausdehnung verteilt. (Bild: ESA / Rosetta / NAVCAM)

Abb.: Mit dem Spektrometer VIRTIS konnte im Gebiet Anhur die Existenz von Kohlendioxid-Eis auf der Kometenoberfläche nachgewiesen werden. Die Stellen mit Trockeneis waren auf einer Fläche von etwa von etwa 80 mal 60 Metern Ausdehnung verteilt. (Bild: ESA / Rosetta / NAVCAM)

„Erstmals konnte Trockeneis anhand von eindeutigen spektralen Eigen­schaften innerhalb eines größeren Fleckens von etwa 80 mal 60 Meter im Gebiet Anhur auf der Oberfläche eines Kometen nachge­wiesen werden“, berichtet Gabriele Arnold, die die Arbeiten von VIRTIS in Deutschland koordiniert. Diese Beobachtung erfolgte an zwei aufeinander folgenden Tagen Ende März 2015, als der Komet nahe an der Sonne und sehr aktiv war. Zu dieser Zeit wurde die südliche Hemisphäre des Kometen beleuchtet, die in der Anfangs­phase der Beobachtungs­kampagne wegen der kometaren Jahreszeit im Dunklen lag. Die Messungen zeigen, dass der beobachtete Fleck aus einer Mischung weniger Prozente an Trockeneis mit dem allgegen­wärtigen dunklen orga­nischen Krusten­material nicht flüchtiger Material­komponenten besteht.

„Obwohl dieses Trocken­eis eine häufige Komponente des Kometen­inneren ist, wurde es bisher nicht auf einer Kometen­ober­fläche gefunden", erläutert Gabriele Arnold. „Verantwortlich hierfür ist seine geringe Verdampfungs­temperatur, die deutlich unter der des Wasser­eises liegt und dazu führt, dass es nach seinem Aufschluss unmittelbar sublimiert, also verdampft.“ Eine Untersuchung des gleichen Gebietes nach drei Wochen ergab deshalb auch das voll­ständige Verschwinden des Trockeneises. Modell­rechnungen zeigen, dass der entdeckte Bereich mit der Trockeneis-Schicht bei einer Dicke von etwa neun Zentimetern 57 Kilogramm Kohlen­dioxid enthalten haben musste. Nach dem Verschwinden des Trocken­eises beobachtete die OSIRIS-Kamera an Bord von Rosetta anhand stärkerer Blau-Anteile des rück­gestreuten Lichts im April 2015 dort zwei große Flecken mit Wassereis, wo zuvor das Kohlen­dioxid verdampft war. Dieses Wassereis stammte wahr­scheinlich aus Schichten, die unterhalb des Trocken­eises gelagert waren.

„Es ist möglich, dass dieses Vorkommen aus dem letzten Perihel­durchgang des Kometen im Jahre 2009 stammt“, sagt Arnold. „Es wäre dann eine Ablagerung des ver­dampften Trocken­eises, das damals auf der Oberfläche kondensierte und dort in der anbrechenden dunklen Jahreszeit der südlichen Hemisphäre und mit wach­sender Entfernung des Kometen zur Sonne eingefroren wurde.“ Damit erschließt sich ein saisonaler Zyklus für das Kohlen­dioxid, der der Umlauf­periode des Kometen von 6,5 Jahren entspricht, während der ober­flächige Wassereis-Zyklus eher tages­zeitlichen Schwankungen unterliegt.

Insgesamt wurden während der Rosetta-Mission etwa 220 Gigabyte wissen­schaftliche Daten zur Erde gefunkt, deren komplexe Analyse weiterhin in vollem Gange ist und die künftig das Verständnis zur Herkunft, Natur, Beschaffen­heit und der Rolle von Kometen im frühen Sonnen­system entscheidend verbessern werden. Prozesse der kometaren Aktivität und der Dynamik geben dabei wichtige Informa­tionen über das Kometen­innere und damit über die Entwicklung und Herkunft dieser kleinen Körper, die zu den ältesten Objekten aus den frühen Sonnen­system zählen, preis. „Die variablen und dynamischen Eis­merkmale auf der Oberfläche des Kometen zum Beispiel sind Ausdruck der komplexen kometaren Aktivität. Sie werden weitere Unter­suchungen zur Herkunft und Geschichte des Kometen 67P erschließen“, betont Arnold.

DLR / JOL

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