01.10.2016

Прощание с «Розеттой»

Закончен один из самых впечатляющих научных проектов последнего десятилетия. В последний день сентября в 13 часов 39 минут 10 секунд по московскому времени завершилась миссия космического аппарата «Розетта». Зонд столкнулся с ядром кометы 67P Чурюмова–Герасименко, которую он сопровождал более двух лет. Столкновение произошло на скорости 3,24 километра в час.

Зонд «Розетта» был назван в честь Розеттского камня, благодаря которому удалось расшифровать египетские иероглифы. Интересно, что комета Чурюмова–Герасименко стала целью «Розетты» в силу стечения обстоятельств. Изначально планировалось, что автоматический аппарат полетит к комете 46P Виртанена, а старт был назначен на 12 января 2003 года. Но из-за необходимости доработки двигателя ракеты-носителя запуск был отложен, и ученые выбрали новую цель. В итоге «Розетта» стартовала с Земли 2 марта 2004 года.

В конце февраля 2007 года аппарат пролетел мимо Марса и передал на Землю снимки и данные о магнитном поле планеты. В конце того же года произошла неожиданная “сенсация”. Астрономы из США заметили находящийся в опасной близости от Земли новый астероид, получивший обозначение 2007 VN84. Но ученые быстро разобрались, определив, что на самом деле это «Розетта» продолжает намеченный путь. В августе 2008 года «Розетта» сделала снимки астероида 2867 Штейнс, а в 2010 году также на пролете изучила астероид 21 Люция. С июля 2011 года по январь 2014 года аппарат двигался по орбите в спящем режиме. Необходимые маневры по коррекции траектории были совершены, и нужно было ждать, пока он приблизится к комете.

20 января 2014 года от команды внутреннего таймера «Розетта» пробудилась и вновь вышла на связь с Землей. Датчики ориентации уточнили по звездам положение аппарата, и его траектория была откорректирована. Летом «Розетта» начала передавать первые изображения кометы Чурюмова–Герасименко, с каждым разом все более подробные. В августе «Розетта» находилась уже всего лишь в сотне километров от ядра кометы. Она стабилизировала свою скорость так, чтобы находиться на постоянном расстоянии от кометы, следуя за ней по орбите.

12 ноября 2014 года от «Розетты» отделился модуль «Филы» (Philae), задачей которого была мягкая посадка на кометное ядро. Посадочный модуль был назван в честь острова Филы на Ниле, где был найден обелиск, тоже помогавший в расшифровке египетских иероглифов. После семичасового пути модуль «Филы» впервые в истории космических исследований человечества сел на комету. К сожалению, он не сумел закрепиться на поверхности кометы при помощи специальных гарпунов и дважды отскакивал от нее. В результате модуль оказался не в запланированном районе посадки, а в тени скалы, где его солнечные батареи не получали достаточно энергии. Поэтому он проработал всего два с половиной дня, успев все-таки передать много ценных сведений о комете. Затем модуль отключился.

В частности, установленный на модуле инструмент COSAC (COmetary SAmpling and Composition), состоящий из газового хроматографа и масс-спектрометра, проанализировал химический состав газов, выделяющихся у поверхности кометного ядра. По сообщению Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка, в их составе были обнаружены органические молекулы. Также успел поработать APXS – детектор альфа-частиц и рентгеновского излучения. С поверхности кометы был передан ряд фотоснимков, позволивших определить особенности рельефа ядра. Там обнаружились возвышенности высотой до 900 метров. Ученые, продолжая древнеегипетскую тематику названий Rosetta и Philae, дали участкам поверхности кометы имена египетских богов: Баст, Маат, Имхотеп, Атон и так далее.

«Розетта» продолжала следовать за кометой Чурюмова–Герасименко до 30 сентября этого года, передавая всё новую информацию. С постепенным удалением от Солнца количество энергии, получаемой солнечными батареями «Розетты» стало падать. Поэтому ученые Европейского космического агентства решили предпринять последний спуск к комете для сбора данных и передачи их на Землю. Контролируемое падание «Розетты» на кометное ядро принесло исследователям информацию, которую невозможно было добыть иным путем.

«Розетта» и «Филы» заставили астрономов пересмотреть многие представления о кометах и гипотезы о ранней стадии развития Солнечной системы. В частности, если раньше предполагалось, что кометы возникали из сравнительно больших по размерам «зародышей» – так называемых кометозималей, имевших диаметр от нескольких метров до километра, то теперь исследователи на основании наблюдений кометы Чурюмова – Герасименко склоняются к тому, что кометы появлялись в результате слипания куда более мелких объектов, напоминающих гальку.

Немало удивила ученых форма ядра кометы Чурюмова – Герасименко, когда они увидели переданные «Розеттой» снимки. Оно было неправильной формы и имело вид двух соединенных частей. Одна часть имеет размеры 4,1×3,2×1,3 км, другая – 2,5×2,5×2,0 км. В публикациях Европейского космического агентства форму ядра сравнили с игрушечной резиновой уточкой.

Как возникла эта уточка? Образовалось ли ядро сразу и из-за эрозии постепенно приобрело такую форму, или же уточка стала результатом слияния двух малых кометных ядер? Ученые обнаружили, что каждое из двух ядер кометы окружено особой ледяной оболочкой, которая отсутствует только в перемычке, соединяющей эти ядра. Поэтому и возникло предположение, что оба ядра сформировались независимо, а перемычка появилась после их столкновения. Вещество, испаряющееся с освещенных Солнцем областей кометы и конденсирующееся на теневых участках (разница между ними составляет около 50°C), помогло нарастить данную перемычку. К тому же удалось заметить, что слои льда вокруг двух ядер ориентированы по-разному, что тоже подтверждает предположение об их независимом появлении.

«Розетта» смогла опровергнуть давнее представление о том, что кометы – это «грязные снежки», то есть состоят в основном из льда с некоторой примесью пыли. Как говорит астроном Андерс Йохансен (Anders Johansen) из Лундского университета, ядро кометы Чурюмова-Герасименко и, видимо,ядра других комет больше похожи на «шар заледеневшей грязи», содержание пыли там значительно больше того, что ожидалось. Но эта “грязь” не похожа на земную. Плотность вещества кометы очень низка, около 70% ее объема приходится на пустоты, некоторые из которых заполнены органическими веществами. Пожалуй, наиболее точным будет сравнение кометного ядра не со снежком или ледяным шаром, а с губкой.

Весит ядро кометы около десяти миллиардов тонн. На нем есть различные формы рельефа: равнины, впадины, скалы и возвышенности. Под действием солнечных лучей лед испаряется, освобождая пылевые частицы. Некоторые из них, как показал проведенный «Розеттой» анализ, состоят из плотных минералов, сформировавшихся во внутренней части Солнечной системы. Алессандра Ротунди (Alessandra Rotundi) из Партенопейского университета в Неаполе, которая возглавляет работу по исследованию пылевых частиц в проекте «Розетта», объясняет, что данные частицы не присутствовали в комете изначально, а осели на ней, прибыв на окраину Солнечной системы. Также Алессандра Ротунди и ее коллеги зарегистрировали частицы, массу которых прибор, установленный на «Розетте», не смог измерить. Их плотность меньше плотности земного воздуха, на 99,95% они состоят из пустоты. Но ученые установили, что эти «пушинки» составляют не менее 15% объема кометного ядра.

Одну «пушинку» исследовали при помощи другого прибора «Розетты». Он называется MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) и представляет собой атомно-силовой микроскоп высокого разрешения. Как оказалось, эта частица имеет фрактальное строение. Возможно, «пушинки» играют важную роль в образовании комет, помогая слипаться отдельным более крупным фрагментам. Ученые все еще продолжают обсуждать, насколько реален такой сценарий.

Присланных «Розеттой» данных ученым хватит еще на месяцы работы. К тому же команды, анализировавшие информацию с отдельных приборов, пока не связывали свои выводы с данными, которые получали их коллеги на других приборах. Теперь настала пора рассмотреть добытые сведения в совокупности, что наверняка вызовет появление новых гипотез. Так что, не смотря на гибель «Розетты», нам предстоит узнать еще немало нового.

Максим Руссо

Источники:

1. polit.ru