Комета Чурюмова-Герасименко

Передмова

Комети є одними з найбільш ефектних тіл в Сонячній системі. Це своєрідні космічні айсберги, що складаються із заморожених газів складного хімічного складу, водяного льоду і тугоплавкої мінеральної речовини у вигляді пилу й більших фрагментів. Комети цікавлять не тільки астрономів, але і багатьох інших вчених: фізиків, хіміків, біологів, істориків. Постійно проводяться досить складні та дорогі дослідження. Чим же викликаний такий жвавий інтерес до цього явища?

Що таке комета?

Комета — мале тіло Сонячної системи, яке обертається навколо Сонця і має так звану кому (атмосферу) і/або хвіст. Кома і хвіст комети — це наслідки випаровування ядра комети під дією сонячного випромінювання. Ядро являє собою малу планету, що складається з каменю, пилу та криги. Коли комета підлітає занадто близько до Сонця, її спалює сонячне тепло, і вона залишає хвіст, який розтягується на мільйони кілометрів. Вона вмирає тут, але немає сумнівів у тому, звідки прийшла ця комета. Вона являє собою крижані відходи відкритого космосу, тільки подивіться на весь цей пар, гейзери і пил – це Сонце, яке плавить замерзле серце комети! Крихітні зернятка того, що нагадує органічний матеріал, що зберігся на льоду невідомо з яких часів, як своєрідна «капсула часу», можливо, з початку існування Сонячної системи. Скажімо, така комета врізалася в зовсім юну Землю мільярди років тому. Можливо, вона і принесла органічний матеріал і воду – сировину для виникнення життя.

Будова комет

Як правило, комети складаються з «голови» — невеликого яскравого згустку-ядра, що оточена світлою туманною оболонкою (комою), яка складається з газу та пилу.

Тривале існування низки періодичних комет, що багаторазово пролітали поблизу Сонця, пояснюється незначною втратою речовини при кожному прольоті (через утворення пористого теплоізоляційного шару на поверхні ядер або наявності в ядрах тугоплавких речовин).

У комет із наближенням до Сонця утворюється «хвіст» — слабка світна смуга, що у результаті дії сонячного вітру найчастіше спрямована у протилежну від Сонця сторону.

Хвости комет розрізняються довжиною й формою, не мають різких обрисів і практично прозорі — крізь них добре видні зірки, — тому що утворені з надзвичайно розрідженої речовини. Склад її різноманітний: газ чи дрібний пил, або ж суміш того й іншого. Цей пил схожий з астероїдним матеріалом сонячної системи, що з'ясувалося в результаті дослідження комети Вільда (2) космічним апаратом «Стардаст» («Зоряний пил»). По суті, це «видиме ніщо»: людина може спостерігати хвости комет тільки тому, що газ і пил світяться. При цьому світіння газу пов'язане з його йонізацією ультрафіолетовими променями й потоками часток, що викидаються із сонячної поверхні, а пил просто розсіює сонячне світло.

Комети, що виринають із глибини космосу, виглядають як туманні об'єкти, за якими тягнеться хвіст, що іноді досягає в довжину мільйонів кілометрів. Астрономи пояснюють настільки різні форми кометних хвостів у такий спосіб. Матеріал, з якого складаються комети, має неоднаковий склад та властивості, тому й по-різному реагує на сонячне випромінювання. Таким чином, хвости космічних мандрівниць набувають різної форми.

Теорію хвостів і форм комет розробив у кінці XIX століття російський астроном Федір Бредіхін. Йому ж належить і класифікація кометних хвостів, що використовувалася в астрономії. Бредіхін запропонував відносити хвости комет до основних трьох типів: прямі і вузькі, направлені прямо від Сонця; широкі і трохи викривлені, що ухиляються від Сонця; короткі, сильно відхилені від центрального світила.

Походження комет

Вважають, що у комет є дві окремі області походження в Сонячній системі. Короткоперіодичні комети (з періодами до 200 років) за загальноприйнятою теорією походять із поясу Койпера або розсіяного диску – двох пов'язаних плоских дисків крижаного матеріалу, що починаються поблизу орбіти Плутона, на відстані близько 38 а. о. від Сонця і разом простягаються аж до 100 а. о. У свою чергу довгоперіодичні комети, такі як комета Гейла-Боппа, з періодами в тисячі років, походять із хмари Оорта. Орбіти в межах поясу Койпера відносно стійкі, тому припускають, що звідти походять лише деякі комети. Розсіяний диск же динамічно активний і є набагато вірогіднішим місцем походження комет. Комети переходять з розсіяного диску до сфери зовнішніх планет, стаючи об'єктами, відомими як кентаври. Потім кентаври переходять на внутрішні орбіти та стають короткоперіодичними кометами.

Є два основних сімейства короткоперіодичних комет: сімейство Юпітера (з великими півосями менше 5 а. о.) і сімейство Нептуна, або галлеївське сімейство (таку назву дано через подібність їх орбіт до орбіти комети Галлея). Комети сімейства Нептуна незвичайні, тому що, хоча вони і є короткоперіодичними, їх первинна область походження - хмара Оорта, а не розсіяний диск. Припускають, ґрунтуючись на їх орбітах, що вони були довгоперіодичними кометами, а потім були захоплені тяжінням планет-гігантів і спрямовані у внутрішню область Сонячної системи. Цей процес, можливо, також вплинув на орбіти істотної частини комет сімейства Юпітера, хоча більшість цих комет, як вважають, утворилась у розсіяному диску.

Оорт зазначив, що кількість комет, які повертаються, набагато менша, ніж передбачено його моделлю і ця проблема ще не вирішена. Ніякий відомий динамічний процес не може пояснити меншу кількість спостережуваних комет. Гіпотезами, що пояснюють цю невідповідність:
- руйнування комет через припливні сили,
- зіткнення або нагрівання;
- втрата всіх летких речовин, що викликає непомітність деяких комет або формування ізолюючої скоринки на їх поверхні.
Тривалі дослідження комет хмари Оорта показали, що їх поширеність у області зовнішніх планет у кілька разів вища, ніж в області внутрішніх планет. Ця невідповідність могла виникнути через тяжіння Юпітера, який є своєрідним «бар'єром», захоплюючи комети, що надходять, та поглинаючи їх, як це було з кометою Шумейкер-Леві 91994 року.

Комета Чурюмова-Герасименко

Комета Чурюмова — Герасименко — короткоперіодична комета з періодом обертання 6,6 року. Діаметр ядра: 3×5 км. Період обертання навколо осі: 12,40 год. Оскільки орбіти таких як ця комет контролюються силою тяжіння Юпітера, їх ще називають кометами родини Юпітера. Ці комети, як вважають, походять із поясу Койпера. Як і в інших комет, ядро, загалом, чорніше за вугілля, що вказує на поверхневий шар, або кірку органічного матеріалу, багатого на вуглець. Як і у випадку з більшістю комет, активність нерівномірно розподілена по поверхні ядра, і під час спостережень 67P протягом 2009 року були визначені, принаймні, три виразні активні області.

Цю комету було відкрито 23 жовтня 1969 року Климом Чурюмовим у Києві в результаті вивчення фотопластинок комети 32P/Комас Сола, знятих Світланою Герасименко в Алма-Атинській обсерваторії у вересні того ж року. Перший знімок, на якому видно комету, датований 20 вересня 1969 року. Біля краю фотознімка було виявлено ще одну комету, проте спочатку вона розглядалась як фрагмент комети КомасСола. Після вивчення наступних фотознімків було з'ясовано, що цей об'єкт рухався іншою траєкторією і, таким чином, є самостійною кометою.

Дослідження комети: місія «Розетта»

2 березня 2004 року Європейським космічним агентством був запущений космічний апарат «Розетта» для дослідження комети Чурюмова-Герасименко.

6 серпня 2014 зонд «Розетта» вийшов на орбіту комети Чурюмова — Герасименко. «Розетта» стала першим космічним апаратом, який зумів вийти на орбіту комети — раніше зонди отримували дані про комети, наближаючись до них лише на короткий час і на великій швидкості. Для виходу на орбіту комети двигуни зонда коректували його траєкторію руху протягом шести з половиною хвилин. Через 22 хвилини після завершення маневру інженери ЄКА отримали відомості про те, що «Розетті» вдалося успішно зблизитися з кометою.

14 липня 2014 інструмент OSIRIS на апараті «Розетта» сфотографував комету з відстані 12 тис. км. Виявилось, що ядро комети складається з двох чітко розділених частин, які, як сказав менеджер проекту OSIRIS КарстенГютлер, «дещо нагадують гумову качечку з тілом і головою».

Дослідження поверхні комети за допомогою ультрафіолетового спектрографа НАСА «Еліс» на борту «Розетти», здійснені впродовж серпня 2014 року, виявили, що комета є незвично темною на ультрафіолетових довжинах хвиль і що поверхня комети — принаймні до вересня — не показує великих оголень льоду. Також у кометній атмосфері вже були виявлені як водень, так і кисень.

12 листопада 2014 року зонд спрямував на поверхню ядра комети спускний апарат «Філе» для вивчення хімічного складу небесного тіла. Приземлення на поверхню комети відбулося о 17:34 за Київським часом, але через велику відстань між Землею та кометою сигнал про приземлення надійшов лише о 18:03, через 29 хвилин.

Протягом 12-15 листопада апарат «Філе» виконав усі заплановані дослідні роботи з використанням усіх наявних на борту інструментів. Так, за допомогою бура було отримано й проаналізовано зразок ґрунту. Також отримано дані про температуру й внутрішню структуру комети. Крім того, вдалося зробити знімки місцевості.Аналіз водяної пари, яку викидає комета показав, що ізотопний склад цієї пари сильно відрізняється від складу земної води: у ній набагато більше атомів дейтерію. На Землі у кожних 10 тисячах молекул води можна знайти три атоми дейтерію. На кометі Чурюмова-Герасименко такої "важкої води" у понад три рази більше. Усі отримані дані було передано на Землю. Однак після вичерпання запасів енергії апарат перейшов у режим сну, це сталося тому, що він приземлився в неосвітленому місці між скель. Спочатку зону посадки визначили в іншій точці на рівному майданчику, там кут нахилу рельєфу не перевищував 30 градусів. Однак приземлення пішло позаштатно – гарпуни, які повинні були зачепитися за поверхню не вистрілили.

Мета місії

Спочатку запуск «Розетти» було заплановано на 12 січня 2003 року. Метою дослідницької місії була обрана комета Виртанена. Однак у грудні 2002 року сталася відмова двигунів під час запуску ракети-носія «Аріан-5». Через недостатню надійність ракети-носія запуск «Розетти» було відкладено, після чого для нього була розроблена нова програма польоту. Новий план передбачав політ до комети 67P/Чурюмова — Герасименко, зі стартом 26 лютого 2004 року й зустріччю з кометою 2014 року. Після двох скасованих спроб запуску «Розетту» було запущено 2 березня 2004 року о 7:17. Крім зміни часу й цілі, місія практично не змінилася. Як і раніше, «Розетта» має наблизитися до комети й запустити до неї спускний апарат «Філе». «Філе» повинен був підійти до комети з відносною швидкістю 1 м/с і під час контакту з поверхнею випустить два гарпуни, оскільки слабка гравітація комети не здатна утримати апарат, і він може просто відскочити. Після закріплення, «Філе» повинен був виконати свою наукову місію: визначення параметрів ядра комети; дослідження хімічного складу; вивчення змін активності комети з часом. Траекторія «Розетти» досить складна. Її політ передбачав багато маневрів на орбіті з використанням гравітаційного поля Землі й Марса, і навіть невеликі відхилення можуть вплинути на успіх місії. «Посадка модуля на ядро небесного тіла – найважливіша наукова подія!» - розповідає Клим Іванович Чурюмов. «Космічний апарат вперше створив точну тривимірну модель рельєфу комети і склав глобус її ядра. Ми отримали уявлення про те, з чого складається поверхня комети».

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: