Tauwetter im All 26.09.2015, 08:00 Uhr

Wie Tschuri seine Form durch die Wärme der Sonne verändert

Tagsüber kommt Tschuri ganz schön ins Schwitzen: Die Wärme der Sonne ist inzwischen so stark, dass die riesigen Eisgebirge tagsüber zu Dampf werden. Nachts gefriert die Feuchtigkeit wieder, setzt sich aber zu neuen Eisgebirgen zusammen. Tschuri verändert sein Gesicht.

Seit ihrer Ankunft beobachtet die Kometensonde Rosetta die "Jets" aus Gas und Staub des Kometen Tschuri. Vor allem im "Nacken" des Kometen haben zahlreiche Gasausbrüche ihren Ursprungsort. Mit den Messungen des Spektrometers Virtis auf Rosetta ist es jetzt gelungen, einen Tag-und-Nacht-Zyklus der Kometenaktivität zu erkennen und einen Mechanismus zu identifizieren, der dafür verantwortlich ist.

Seit ihrer Ankunft beobachtet die Kometensonde Rosetta die "Jets" aus Gas und Staub des Kometen Tschuri. Vor allem im "Nacken" des Kometen haben zahlreiche Gasausbrüche ihren Ursprungsort. Mit den Messungen des Spektrometers Virtis auf Rosetta ist es jetzt gelungen, einen Tag-und-Nacht-Zyklus der Kometenaktivität zu erkennen und einen Mechanismus zu identifizieren, der dafür verantwortlich ist.

Foto: ESA/Rosetta/NAVCAM

Tschuri, offiziell 67P/Tschurjumow-Gerassimenko genannt, verändert derzeit täglich seine äußere Form durch die Wärme der Sonneneinstrahlung. Ausgelöst durch ein ständiges Tauen und wieder Frieren des Eises und Wasserdampfes. Auf dem Flug Richtung Sonne lässt die Wärme der Sonne tagsüber das Eis tauen. In der Nacht wird es wieder kälter und der Wasserdampf friert erneut zu einer anders geformten Eisschicht.

Auf die Spur dieser Veränderungen kamen die Forscher durch die Raumsonde Rosetta, die Tschuri durch das Weltall begleitet und die Aktivitäten des Kometen seit September 2015 genau beobachtet . Auswertungen der Daten, die mit dem Infrarot-Spektrometer Virtis gemacht wurden, lüfteten jetzt das Geheimnis. Virtis beobachtet genau die Verteilung des Materials an der Oberfläche wie auch der Gase und Moleküle auf Tschuri.

Messreihen des Spektrometers Virtis vom 12., 13. und 14. September 2014 (linke Spalte) im sichtbaren Licht und nahen Infrarot zeigen, wie die Kometenaktivität von der Temperatur direkt unter der Oberfläche des Kometen abhängig ist. Weiße und hellblaue Farbtöne (mittlere Reihe) zeigen die höchsten Eiskonzentrationen an (1-5 % und höher), dunkles Blau die niedrigsten (0-1 %). In der rechten Spalte sind die für das Gebiet ermittelten Temperaturen abzulesen, die etwa zwischen -130 °C und -60 °C lagen.

Messreihen des Spektrometers Virtis vom 12., 13. und 14. September 2014 (linke Spalte) im sichtbaren Licht und nahen Infrarot zeigen, wie die Kometenaktivität von der Temperatur direkt unter der Oberfläche des Kometen abhängig ist. Weiße und hellblaue Farbtöne (mittlere Reihe) zeigen die höchsten Eiskonzentrationen an (1-5 % und höher), dunkles Blau die niedrigsten (0-1 %). In der rechten Spalte sind die für das Gebiet ermittelten Temperaturen abzulesen, die etwa zwischen -130 °C und -60 °C lagen.

Foto: ESA/Rosetta/Virtis-Team

Einsatz von Rosetta bringt den Nachweis

„Wie und wo genau die Quellen der kometaren Aktivität entstehen, war bisher ein weitgehend ungelöstes Rätsel der Kometenforschung“, erklärt Dr. Gabriele Arnold vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die die deutschen wissenschaftlichen Beiträge zum Instrument Virtis leitet. Mit der Entdeckung der Eismuster ließ sich nun nachweisen, dass zu bestimmten Tageszeiten Wasserdampf aus dem Kometeninneren an die Oberfläche strömt, anschließend im Schatten gefriert und bei Sonnenlicht erneut verdampft, um endgültig in den Weltraum zu entweichen.

Beobachtet haben die Wissenschaftler diesen Vorgang schon längere Zeit, etwa auch bei den Kometen 9P/Tempel 1 und 103P/Hartley 2. Doch erst durch die ESA-Sonde Rosetta konnte der Nachweis erbracht werden. Ein internationales Wissenschaftlerteam um Maria Cristina de Sanctis vom Astrophysikalischen Institut INAF in Rom hat die Rosetta-Daten ausgewertet und die Ergebnisse im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Unregelmäßige Wasserdampf-Aktivitäten sind typisch

Für die Studie wählten die Forscher eine Region auf Tschuri aus, in der das Eisvorkommen besonders hoch ist. Genau dort, wo die zwei großen Teile des Kometen miteinander verbunden sind. Die Wissenschaftler vergleichen Schmelzen und Frieren auf dem Kometen mit dem Tauwetter in den Alpen im Frühjahr.

Die Quellen und Mechanismen der Aktivität von Kometen waren bisher nicht genau bekannt. Die Messungen mit dem Spektrometer Virtis an Bord von Rosetta konnten nun zeigen, dass zu bestimmten Tageszeiten Wasserdampf aus dem Kometeninneren an die Oberfläche strömt, anschließend im Schatten oder der Kälte der darauffolgenden Nacht wieder direkt an der Oberfläche gefriert und am nächsten Tag erneut verdampft, um schließlich ins Weltall zu entweichen.

Die Quellen und Mechanismen der Aktivität von Kometen waren bisher nicht genau bekannt. Die Messungen mit dem Spektrometer Virtis an Bord von Rosetta konnten nun zeigen, dass zu bestimmten Tageszeiten Wasserdampf aus dem Kometeninneren an die Oberfläche strömt, anschließend im Schatten oder der Kälte der darauffolgenden Nacht wieder direkt an der Oberfläche gefriert und am nächsten Tag erneut verdampft, um schließlich ins Weltall zu entweichen.

Foto: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)

Auch auf Tschuri gibt es eisfreie und eisbedeckte Zonen, das Frieren und Tauen geschieht unregelmäßig. „Wir sehen bei Churyumov-Gerasimenko ein außergewöhnlich dunkles Objekt, dessen Oberfläche weitgehend eisfrei ist“, erläutert Dr. Gabriele Arnold. „Trotzdem ist der Komet voller Aktivität, die Wasser und andere flüchtige Bestandteile aus dem reichhaltigen inneren Reservoir nach außen frei setzt“, so die Wissenschaftlerin vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin. 

Noch bis weit ins nächste Jahr hinein wird Rosetta Tschuri weiter beobachten. Die ESA hat die Mission bis September 2016 verlängert.

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