Астрохимия и астробиология

Среди долины ровныя: общая морфология кометы Чурюмова-Герасименко

Дмитрий Вибе

2015-01-23 23:36:59

Thomas et al., The morphological diversity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science, 347, aaa0440-1, 2015

В статье представлена общая морфология ядра кометы Чурюмова-Герасименко, построенная по снимкам высокого разрешения, полученным до сентября 2014 года. В настоящее время на поверхности ядра выделено 19 регионов, покрывающих 70% его поверхности. Эти регионы могут быть разделены на пять основных категорий: местности, покрытые пылью, хрупкий материал с ямами и округлыми структурами, крупномасштабные понижения, равнины и обнажённые твёрдые породы. Хотя последние напоминают скальные породы, авторы предпочитают называть их консолидированным кометным веществом, поскольку плотность вещества кометы существенно ниже плотности каменных горных пород. В наименованиях регионов продолжается египетская традиция.

1. Местности, покрытые пылью

Важно иметь в виду, что термин «пыль» в данном случае несколько условен, поскольку снимки не позволяют определить размер частиц ниже предела разрешения (0.8 м).

Области Маат и Аш покрыты ровным слоем пыли неясной толщины, которая, вероятно, меняется от точки к точке. Источником пыли является некий процесс, выбрасывающий пыль со скоростью меньше скорости убегания. Некоторые другие области, например, Сет и Хатхор, также покрыты пылью, вероятно, порождённой тем же источником или источниками, однако там её слой не настолько толст, чтобы скрыть структуру подложки. В частности, из-под слоя пыли виден единственный замеченный на ядре ударный кратер. Если его масштаб следует общим закономерностям, толщина слоя пыли, покрывающего кратер, равна примерно 1–5 м.

Вынос пыли из глубины на поверхность ядра может приводить к интересным последствиям. Во-первых, выброшенные и осевшие ледяные частицы могут формировать очень компактные «пятна» льда на поверхности ядра. Если же выброшенное вещество богато органикой (толинами), под действием солнечного света оно может превращаться в органическую матрицу, возможно, полимеризованную.

В некоторых местах на слое пыли видны структуры, напоминающие дюны, указывающие, что пыль не только оседает на поверхность, но и переносится в горизонтальном направлении. На перемещение пыли газовыми потоками указывают также признаки обтекания пылью валунов на поверхности ядра. Потоки газа, необходимые для «сдувания» пыли, могут порождаться локальной сублимацией. Какую-то роль в переносе мелкой пыли может играть также электростатическая левитация.

2. Хрупкий материал

Хрупкий материал наблюдается в регионе Сет, а также не границах между некоторыми другими регионами. Во многих местах видны признаки его растрескивания и обрушения (как если бы под поверхностью образовывались пустоты). Регион Сет покрыт округлыми понижениями с крутыми стенами и ровным дном. В некоторых случаях на дне понижений видны обломки, возникшие, вероятно, в результате обрушения стен. Дно всех понижений покрыто пылью, тогда как на стенах её практически нет. Самое крупное понижение имеет диаметр 650 м. В нём нет каменистых осыпей, что указывает на большую твёрдость подложки в этом месте.

3. Крупномасштабные понижения

На голове ядра (общая морфология ядра продолжает описываться в терминах уточки: голова-шея-туловище) расположено округлое понижение Хатмехит диаметром около километра. Его пологий рельеф мало напоминает чашеобразную форму ударных кратеров на других телах Солнечной системы. Это не исключает ударного происхождения, однако более уверенный ответ требует построения моделей ударов с таким сочетанием параметров, которое ранее к себе значительного внимания не привлекало.

На голове и на туловище есть по одному крупному понижению — Нут на голове и Атон на туловище. Понижение Атон окружено пылевым регионом Аш, однако в самом Атоне нет ни пыли, ни хрупкого материала. Авторы предполагают, что понижение Атон было порождено одним или несколькими событиями потери массы, в ходе которых с поверхности ядра были выброшены пылевое покрытие и расположенный под ним хрупкий материал. Объём понижения Атон очень велик (около 0.12 куб. км). При нынешнем темпе потери массы его образование могло занять 10–20 оборотов кометы вокруг Солнца.

4. Равнины

Три региона (Имхотеп, Анубис и Хапи) характеризуются исключительно ровной поверхностью, на которой нет ни следов ударов, ни округлых понижений, ни валунов. В регионе Имхотеп доминирует гладкая область площадью более 0.7 кв. км. Структура её края создаёт впечатление, что ровное покрытие состоит из нескольких слоёв. Подобная слоистость видна и в примыкающем регионе Хепри. Это говорит о тои, что накопление гладкого вещества шло в несколько этапом.

С одной стороны слой ровного вещества истончается и уступает место поверхности, на которой доминируют заполненные и незаполненные округлые структуры. В заполненных структурах, по-видимому, находится то же вещество, что и на гладкой области. С трёх сторон регион Имхотеп окружён консолидированным кометным веществом, а с четвёртой (южной стороны) его ограничивает округлое поднятие диаметром около 650 м, также частично покрытое гладким веществом. Регион Анубис похож на Имхотеп, но в нём, по крайней мере, в ранних данных, не видно округлых структур.

Регион Хапи, опоясывающий область шеи полосой длиной примерно в 140°, первым стал проявлять признаки активности. Вдоль части региона Хапи протянулась цепочка валунов, из окрестностей которых наблюдались выбросы пыли. Источник выбросов, впрочем, точно локализовать не удалось. Вещество региона Хапи в нескольких местах «наползает» на поверхности регионов Хатхор и Сет, то ли осыпаясь с них, то ли осыпаясь на них. В Хапи также есть небольшое поле дюн, а некоторые валуны окружены пылевыми «хвостами» (см. фото), что указывает на некоторый перенос пыли. В целом, регион Хапи может оказаться существенно отличным от регионов Имхотеп и Анубис.

5. Обнажённое твердое вещество

Некоторые регионы ядра кометы выглядят как каменные поверхности, однако важно помнить, что плотность вещества кометы в 5–10 раз уступает плотности земных силикатов. Один из таких регионов — Хатхор — состоит главным образом из утёса высотой 900 м, вздымающегося над равниной Хапи. Склон утёса практически параллелен местному гравитационному ускорению, что указывает на его значительную твёрдость. Хатхор иссечён чёткими вертикальными структурами.

Интересной деталью региона Хатхор является альков (вы используете это слово — «альковы»?) высотой 250-300 м, в котором наблюдаются компактные пятна яркого вещества размером менее 10 м. На осыпи рядом (уже в регионе Хапи) наблюдаются пятна размером 2–5 м, которые на 20% ярче окружающего вещества и заметно голубее. Это может означать, что в консолидированном веществе есть фрагменты, богатые летучими веществам и что потенциалом для проявления активности обладает не только регион Хапи, но и окружающее его твёрдое вещество.

Рядом с Хатхором расположен регион Анукет. Он также состоит из консолидированного вещества, но лишён вертикальных структур. На поверхности Анукета расположено несколько заметных трещин, примерно параллельных шее. Их происхождение может быть связано с напряжениями, возникшими из-за активности или из-за относительного вращения половинок ядра, однако важность этих трещин с точки зрения дальнейшей эволюции ядра пока неясна.

6. Мелкомасштабные структуры

Значительная часть консолидированного вещества кометы покрыта многочисленными трещинами. В некоторых местах видны признаки сброса вещества. В регионе Мафдет имеется несколько углублений глубиной 10–20 м и протяжённостью 100–150 м, рядом с которыми находятся «блоки» вещества подобного размера (см. фото). Не исключено, что давление испаряющегося подповерхностного газа (скорее всего, CO или CO2) способно вырвать фрагмент вещества ядра и сообщить ему скорость выше скорости убегания или, по крайней мере, отбросить его в сторону. Вероятно, схожим механизмом объясняется и появление изолированных валунов.

На поверхности ядра наблюдается более десятка ярких участков поперечником до нескольких метров. На этих участках должны располагаться отдельные частицы размером от 10 см до 1 м. Если их яркость связана с тем, что они состоят изо льда, эти пятна должны быть относительно молодыми, ибо они не должны переживать прохождение через перигелий. Это также означает, что в ближайшие месяцы в облике этих пятен должны произойти значительные изменения.

Ответить

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.