Rosettas komet er kulsort, støvet og fuld af organisk materiale
I årevis har forskere populært beskrevet kometer som beskidte snebolde. Men en særudgave af Science med nye resultater fra Rosetta-missionen udfordrer den gængse opfattelse af kometer.

Kometer bliver populært betegnet som 'beskidte snebolde', fordi de består af is og støv. Men efter at forskere har haft nærkontakt med kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko har det vist sig, at kometen ikke har form som en snebold, den er kulsort, og der er ikke meget is på dens overflade. (Foto: ESA)

 

Selvom kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko kun er en lillebitte prik i verdensrummet, har den opnået stor berømmelse millioner af kilometer borte - på planeten Jorden.

Et billede af 67P/Churyumov-Gerasimenko pryder denne uges forside af det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Science, og bladrer man ind i tidsskriftet er hele syv videnskabelige artikler dedikeret til beskrivelser af kometen.

Nye målinger fra det europæiske rumfartøj Rosetta tyder nemlig på, at forskerne skal revidere deres gængse opfattelse af kometer som himmelrummets ’store beskidte snebolde’.

»Med Rosettamissionen har vi for første gang nærkontakt med en komet. De her syv artikler viser helt klart, at det simple billede vi hidtil har haft af kometer som store, beskidte snebolde, ikke holder. De er nogle langt mere komplekse størrelser,« siger Søren Vrønning Hoffmann, som er seniorforsker på Aarhus Universitet og følger Rosettamissionen tæt.

Kulsort og fyldt med organisk materiale

Rumsonden Rosetta nåede efter mere end 10 års rejse ud til 67P/Churyumov-Gerasimenko sidste år, og i november udløste Rosetta sit medbragte landingsfartøj Philae, der under stor bevågenhed blev det første nogensinde til at lande på en komet.

De nye resultater stammer imidlertid ikke fra Philae, men fra en række videnskabelige instrumenter og kameraer på selve moderfartøjet Rosetta, som kredser rundt om kometen.

»De nye resultater viser, at overfladen på kometen absolut ikke ligner en overflade på en snebold. Overfladen er kulsort, den er fyldt med organisk materiale, og den er støvet og tør,« opsummerer Søren Vrønning Hoffmann, som har kigget i de nye artikler i Science.

Ingen is på kometens overflade

Fakta

Kometer er himmellegemer, der blandt andet er kendt for deres smukke, lysende haler, som af og til kan ses på himlen. Kometer består af is og støv, og derfor er de ofte populært blevet betegnet som ’beskidte snebolde’. Den europæiske rumfartsorganisation ESA har sendt rumfartøjet Rosetta i kredsløb om en komet. Rosetta medbragte også landingsfartøjet Philae, som blev adskilt fra Rosetta onsdag den 12. november 2014 Samme dag landede Philae på kometen og blev dermed det første fartøj nogensinde til at lande på en komet.

I en af artiklerne har forskerne eksempelvis analyseret data fra Rosettas instrument VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer), og de når frem til, at der kun er »meget lidt vand-is« på kometens overflade.

Det indikerer ifølge forskerne, at vand-isen er 'fordampet' – eller som de skriver, er den solfyldte side af kometens overflade »generelt dehydreret.«

»Men det betyder selvfølgelig ikke, at der slet ikke er vand-is i kometens kerne, men blot at de yderste lag af kometen – en millimeter eller deromkring – ikke indeholder vand-is,« forklarer den italienske forsker Fabrizio Capaccioni til Videnskab.dk

Han er forsker ved det Nationale Institut for Astrofysik i Italien og hovedforfatter på en af de syv nye artikler i Science.

Masser af organisk materiale

Fabrizio Capaccionis undersøgelser indikerer samtidig, at der er organiske stoffer »over hele overfladen« på kometen.

Organiske stoffer får typisk stor opmærksomhed, fordi de er kendt som byggestenene til aminosyrer – og dermed til livet på Jorden - men stofferne kan også sagtens eksistere, uden at der er liv til stede.

»Aminosyrer er allerede blevet observeret i materiale fra kometer, som er faldet ned på Jorden og på primitive meteoritter, men det er første gang, at organiske stoffer er blevet detekteret på overfladen af en komet,« siger Fabrizio Capaccioni og tilføjer:

Instrumentet VIRTIS på Rosetta har afsløret at kometen er meget mørk. Billedet viser, hvordan Jorden, Månen og kometen vil tage sig ud i samme mængde lys. Jorden reflekterer omkring 31 procent af Solens lys, Månen reflekterer omkring 12 procent, mens kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko kun reflekterer omkring 6 procent, viser de nye undersøgelser i Science. (Illustration: Science/ESA)

»Samtidig tyder den udbredte fordeling af de her organiske materialer på overfladen af kometkernen, at de var til stede i store mængder i det oprindelige materiale (fra kometens dannelse, red.), der senere blev samlet i kernen.«

Dermed tyder forskningen ifølge Fabrizio Capaccioni  på, at kometen »potentielt set kan indeholde spor efter de oprindelige materialer, som blev skabt før eller lige omkring de tidligste faser i vores solsystems udvikling.«

Med andre ord kan 67P/Churyumov-Gerasimenko altså potentielt set indeholde noget af det oprindelige ’urstof,’ som alting er blevet dannet ud fra.

 

Støvet på 67P

På Aarhus Universitet mener Søren Vrønning Hoffmann da også, at fundet af organiske materialer på 67P/Churyumov-Gerasimenko er interessant.

»Det er interessant, at de skriver, at overfladen er fuld af det, vi kalder makromolekyler af organisk materiale – altså store molekyler af organisk materiale.«

»Det er måske ikke så overraskende at finde organiske stoffer deroppe, for vi havde sådan set regnet med det. Men derfor er det godt at få bekræftet, at det er tilfældet,« siger Søren Vrønning Hoffmann.

Han har blandt andet også hæftet sig ved, at flere af de nye undersøgelser viser, at der er støvet på overfladen af 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Fakta

Rumfartøjet Rosetta blev sendt af sted fra Jorden i 2004 og i 2014 gik det i kredsløb om kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko. Rosetta havde medbragt landingsfartøjet Philae, som landede på kometen under stor bevågenhed i november 2014. Philae landede i skyggen fra klipper, så tilstrækkeligt med sollys ikke kunne nå fartøjets solpaneler. Derfor løb Philae tør for strøm efter tre døgn på kometen og er fortsat i dvale. Det er usikkert, om man vil få kontakt til Philae igen, men forskerne forventer, at det vil ske, når kometen har bevæget sig tættere ind på Solen. Rosetta laver fortsat målinger af kometen fra sin plads i kredsløb om kometen. Kilde: ESA

»Flere af artiklerne fortæller, at der er et fint støvlag på overfladen af kometen. Det er sjovt, for da man så Philae lande første gang på kometen, virkede det som om, der var noget, som blev hvirvlet op fra overfladen. Det kan jo have været støv,« siger Søren Vrønning Hoffmann.

 

Kometen er sortere end kul

De nye undersøgelser viser samtidig, at kometens farve adskiller sig væsentligt fra de ’beskidte snebolde’ vi kender fra skolegårdene. 67P/Churyumov-Gerasimenko er nemlig kulsort og reflekterer næsten ikke noget lys.

»Kometens albedo (evne til at reflektere lys, red.) er kun på seks procent, og det betyder, at  67P/Churyumov-Gerasimenko er et af de mørkeste objekter i solsystemet,« siger den italienske forsker Fabrizio Capaccioni og tilføjer:

»En så lav refleksion indikerer, at de er mørke, uigennemsigtige mineraler tilstede – for eksempel jernsulfider – og forskellige kulstofholdige stoffer.«

På Aarhus Universitet har Søren Vrønning Hoffmann også bidt mærke i, at farven på kometen er »sortere end kul.«

»Det betyder, at når man ser billeder fra kometen, er det, som at tage et billede af grillkul – det er svært at se detaljerne, og de strukturer, vi kan se på billeder deroppefra, er blevet fremhævet,« siger Søren Vrønning Hoffmann.

 

Sådan beskytter kometen sig mod solvind

En anden af de forskere, som står bag de nye artikler i Science, er Hans Nilsson fra Det svenske Institut for Rumfysik.

Illustrationen viser trinvist, hvordan kometen danner sin magnetosfære. 1) Kometen nærmer sig Solen. 2) Vandmolekyler fordamper (sublimerer) fra kometen. 3) Vandmolekylerne ioniseres af ultraviolet stråling fra Solen. 4.) De 'nyfødte' ioner accelereres af solvindens elektriske felt - og kan dermed detekteres af Rosetta. 5.) Solvinden accelererer vand-ionerne i en retning, men reflekteres selv i en anden retning. 6) Med tiden formes en klar afgrænsning og et skjold tager form, som beskytter kometen mod solvinden. En magnetosfære er født! (Illustration og tekst: Etienne Behar/ESA)

Hans undersøgelse belyser, hvordan kometen opbygger et beskyttelseslag – en magnetosfære – som skærmer mod solvinden.

Solvinden er en strøm af gas og ladede partikler, som hele tiden udsendes fra Solen, og hvis Jorden ikke havde en magnetosfære, som beskyttede os mod Solvinden, ville vi ikke kunne leve på planeten.

»En magnetosfære er et område af rummet omkring en planet, som solvinden ikke kan nå. Alle planeterne i solsystemet har magnetosfærer, men på kometer findes magnetosfæren kun, når de befinder sig i nærheden af Solen,« skriver lektor Hans Nilsson i en e-mail til Videnskab.dk.

Han forklarer, at kometer ændrer sig, mens de bevæger sig i deres bane omkring Solen. 

 

Sådan dannes magnetosfæren

Efterhånden som kometen kommer tættere på Solen, fordamper flygtige stoffer - primært vand - og det danner en atmosfære omkring kometen, forklarer Hans Nilsson.

Når kometens atmosfære bliver ramt af solvinden og Solens ultraviolette stråling får nogle af atmosfærens partikler imidlertid slået elektroner løs fra sig – eller rettere; de bliver ioniserede.

»Når kometen kommer tæt nok på Solen, bliver dens atmosfære så tæt og ioniseret, at den bliver elektrisk ledende. Når det sker, kan atmosfæren modstå solvinden, og solvinden kan ikke længere nå atmosfærens indre dele. Så er kometens magnetosfære blevet født,« fortæller Hans Nilsson fra Det svenske Institut for Rumfysik.

Fakta

Det videnskabelige tidsskrift Science publicerer syv nye artikler med forskningsresultater fra Rosetta-missionen Læs, hvad de enkelte forsknings-artikler handler om, i opsummeringen under denne artikel.

Han påpeger, at det er første gang, at en komet er blevet observeret over længere tid – tidligere missioner er fløjet forbi kometer på afstand.

»For første gang kan vi se, hvad der sker, før kometens atmosfære kan stå imod solvinden. Vi har opdaget, at kometens atmosfære påvirker solvinden mere, end vi troede allerede på det tidlige stadium. Vi er også overraskede over, hvor meget struktur, vi ser i vores data. Kometens atmosfære må være meget ujævnt fordelt rundt om kernen,« bemærker Hans Nilsson.

 

Undersøgelser udfordrer gængse kometteorier

Netop kometens kerne er blevet undersøgt i en anden af de nye artikler i Science (Holger Sierks).

Selvom kometens kerne beskrives som »det solide centrum af kometen, som består af støv, klipper og frosne gasser,« så mener forskerne, at kernen på 67P/Churyumov-Gerasimenko »kan være ret porøs og ’fluffy’«

Det udfordrer imidlertid nogle af de populære modeller, som beskriver, hvordan kometer er blevet dannet.

»Der er mange ideer om, hvordan kometer er opstået og har formet sig gennem tiden, som helt klart bliver udfordret af flere af de her artikler. Men det er jo kun spændende. Det er dejligt, at vi lever i en tid, hvor vi stadig ikke ved alting,« slutter Søren Vrønning Hoffmann.

Opsummering - hvad viser de syv nye forskningsartikler om kometen?

I en særudgave i det videnskabelige tidsskrift Science præsenteres nye resultater fra Rosettamissionen i syv videnskabelige artikler.

Artiklerne beskriver kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko og er skrevet af en lang række forskellige udenlandske forskere.

Herunder er en opsummering af de enkelte forskningsresultater:

  1. Rosettas infrarøde OSIRIS-instrument bruges i en artikel af forskeren Nicolas Thomas og hans kolleger til at beskrive kometen. Forskerne viser, at der er klitter og kløft-lignende strukturer på overfladen – samt aktive processer såsom støvtransport.
  2. En anden artikel med forskeren Holger Sierks som hovedforfatter kaster lys over kometens kerne, som er lavet af støv, klipper og frosne gasser. Forskerne mener, at kernen er »porøs og fluffy« og stiller dermed spørgsmålstegn ved populære teorier om, hvordan kometer dannes.
  3. I en tredje artikel bruger italienske Fabrizio Capaccioni og hans kolleger Rosettas VIRTIS-instrument til at vise, at overfladen af kometen er dækket af meget mørke mineraler og store organiske molekyler, men kun meget lidt vand-is.
  4. I en fjerde artikel bruger forskeren Samuel Gulkis og hans kolleger Rosettas mikrobølgeinstrument MIRO til at identificere de daglige (og sæsonmæssige) variationer i temperaturerne under kometens overflade. De dokumenterer, at der er varmestrømme, og at is ’fordamper’ (sublimerer) fra kometen. Kometens form kan minde om en badeand, og forskerne mener, at det meste af kometens is ’fordamper’ fra halsen af kometen.
  5. I en femte artikel har forskeren Myrtha Hässig og kolleger målt på sammensætningen af kometens ’atmosfære’ – også kaldet dens koma. De dokumenterer, at der er bevægelse af vand, kulmonoxid og kuldioxid (CO2) overalt i komaen. Det viser ifølge forskerne, at der er et kompliceret samspil mellem kometens kerne og dens koma.
  6. I en sjette artikel har forskeren Alessandra Rotundi og hans kolleger anvendt og kombineret data fra en række forskellige instrumenter på Rosetta. De regner sig frem til forholdet mellem, hvor meget støv og hvor meget gas kometen består af. Ifølge Science er støv-til-gas-ratioen højere end, hvad der generelt var forventet for kometer.
  7. Den sidste artikel er lavet af svenske Hans Nilsson og hans kolleger. De estimerer, hvordan en magnetosfære kan have formet sig rundt om kometen. (læs mere i artiklen ovenfor)

Kilde: Opsummering på de syv artikler skrevet af Science

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs nyt om fusionsenergi, som DTU med forsøgsreaktoren på billedet nedenfor - en såkaldt tokamak - nu er kommet lidt nærmere.