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67P/CHURYUMOV-GERASIMENKO
Wasser und Kohlendioxid in der Koma
Redaktion / Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
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7. November 2014

Mit der Annäherung an die Sonne wird der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko immer aktiver. Mit dem Instrument VIRTIS an Bord der Raumsonde Rosetta wurde nun die Zusammensetzung der Koma des Kometen analysiert und dabei Wasser und Kohlendioxid nachgewiesen. Mittwoch soll nun Philae auf der Oberfläche des Kometen landen.

Rosetta - VIRTIS

Mit dem Experiment VIRTIS auf dem Rosetta-Orbiter werden in den Wellenlängen des sichtbaren Lichts und im nahen Infrarot die Temperatur, die chemische und mineralogische Zusammensetzung so wie die räumliche Verteilung der gefundenen Elemente und Moleküle des Kometenkerns und der Koma gemessen. Bild: ESA – J. HUART [Großansicht]

Bereits im August 2014 hatte das Instrument VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) vom Orbiter der Rosetta-Mission aus die durchschnittliche Temperatur der Oberfläche des Kometen 67P/Churuymov-Gerasimenko gemessen. Nun haben die Wissenschaftler mit weiteren Messungen Wasser und Kohlendioxid in der Koma, die sich mit zunehmender Aktivität zu entwickeln beginnt, detektieren können.

"Auf der Grundlage der gewonnenen Spektren ist es bereits möglich, vieles über die kometare Koma zu erfahren", sagt Planetenforscherin Dr. Gabriele Arnold vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die die deutschen wissenschaftlichen Beiträge zu diesem Experiment leitet. Eine der Aufgaben von VIRTIS ist es, die Emission verschiedener Gase des Kometen 67/P Churyumov-Gerasimenko global zu kartieren und die Veränderungen zu untersuchen, die mit der Zunahme der kometaren Aktivität entstehen.

Anfang Oktober diesen Jahres wurde eine Region am so genannten "Nacken" soweit aktiv, dass Wasser und Kohlendioxid vom spektral hochauflösenden VIRTIS-H Kanal detektiert werden konnte. Die Spektren zeigen molekulare Banden im infraroten Spektralbereich, deren Formen von der Temperatur der Koma und deren Intensität von der Anzahl der Moleküle entlang der Beobachtungslinie von VIRTIS abhängen.

Aus diesen Messungen konnte eine relative Häufigkeit von Kohlendioxid relativ zu Wasser von vier  Prozent abgeschätzt werden. Das weist darauf hin, dass 67P/Churuymov-Gerasimenko nicht so reich an Kohlendioxid ist wie beispielsweise der Komet 103P/Hartley - für diesen wurde im Rahmen der NASA-Mission EPOXI ein Wert von 20 Prozent gemessen. "Beide Kometen sind Vertreter der Jupiterfamilie und dennoch sehr unterschiedlich", sagt Arnold. "Der Vergleich ist deshalb für uns Kometenforscher sehr spannend."

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Seit Juli misst VIRTIS auch die mittlere Oberflächentemperatur, die gegenwärtig bei etwa minus 70 Grad Celsius liegt. Nun erlauben die neuen Untersuchungen der Koma dem wissenschaftliche Team vom VIRTIS, Aussagen über die Temperatur in einer gewissen Entfernung vom Kometen zu machen. In einem Abstand von einem Kilometer von der Oberfläche entfernt beträgt die Temperatur minus 183 Grad Celsius.

Die Ursache für diese erwartete Differenz liegt darin begründet, dass die Gase bei ihrer Ausdehnung in der Koma beschleunigt und heruntergekühlt werden, wobei ihre Temperaturen auf Werte absinken, die vielfach niedriger als die Temperatur der Oberfläche sind. Diesen Prozess nennt man adiabatische Expansion.

Die Detektion von Gasen in den frühen Phasen der Entwicklung der Koma ist wichtig, um die Struktur der eisförmigen Komponenten des Kometeninneren besser zu verstehen. Während Wasser und Kohlendioxid schon beispielsweise von den Orbiter-Instrumenten MIRO und ROSINA beobachtet wurden, kann VIRTIS beide Moleküle mit dem gleichen Instrument bestimmen und deshalb direkt ihre relativen Häufigkeiten messen.

"Diese zusätzliche Information ist bedeutend, da der Nachweis der relativen Häufigkeiten dort am Kometenkern erbracht werden kann, von wo die Gase entweichen," erklärt Arnold. Zusätzlich unterstreicht die unabhängige Detektion durch verschiedene Instrumente der Mission die Validität und Robustheit der Messungen. "Damit sind die neuen Messungen ein wichtiges Puzzleteil auf dem Weg die Frage zu beantworten: Woraus bestehen Kometen?"

Im August 2015 erreicht 67P/Churuymov-Gerasimenko seinen sonnennächsten Punkt. Mit der Annäherung an diesen Ort nimmt die kometare Aktivität zu und das VIRTIS-Team wird verfolgen, wie sich die Temperaturen in der Koma und auf der Oberfläche verändern. In der gesamten Zeit wird VIRTIS kontinuierlich die Verteilung von Kohlendioxid und Wasser, aber auch von Nebenprodukten wie Kohlenmonoxid, Methanol, Methan, Formaldehyd und Kohlenwasserstoffen wie Azetylen und Ethan kartieren.

Das Rosetta-Team konzentriert sich nun auf die Landung von Philae auf dem Kometenkern. Sie ist für den kommenden Mittwoch vorgesehen. Heute bestätigte das Rosetta-Team, dass bislang alles exakt nach Plan verläuft und einer Landung nichts im Wege steht. Die Landung - oder vielmehr die Ereignisse, die sich in dieser Zeit in den Kontrollzentren von ESA und DLR abspielen - werden live im Internet übertragen und können den gesamten Mittwoch über von jedermann mitverfolgt werden. 

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