Co nám o kometách řekla Rosetta?

Kometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

Nejprve shrnutí o tělese, které sonda zkoumá. Jedná se o krátkoperiodickou kometu Jupiterovy rodiny. Obíhá kolem Slunce jednou za 6,5 roku a její dráha je pod silným vlivem této obří planety, ke které se často přibližuje. Jedno takové přiblížení proběhlo v únoru roku 1959 na vzdálenost necelých 8 miliónů km a způsobilo značné přiblížení perihelia komety. Díky tomu mohla být kometa o deset let později objevena.

Nejedná se o nějakou výjimečnou kometu, v příznivějších návratech ji lze vidět středními dalekohledy a většími binokuláry (dosáhla nejvíce 9 mag), od Slunce si udržuje bezpečný odstup. Fotografie komety, když je nejblíže Slunci, odhalují i slabší ohon. Přibližnou velikost jádra komety jsme již znali dříve, kometu bylo možné dalekohledy pozorovat i v odsluní, kdy bylo jádro neaktivní. Věděli jsme, že mezi desítkami komet Jupiterovy rodiny se jedná spíše o větší kousek, aktivita byla ovšem velice slabá. Kometa by měla mít v přísluní aktivní jen 4 % povrchu. To není nijak překvapivé, jádro komety by měl tvořit slepenec prachu a především vodního ledu s nezanedbatelnou příměsí těkavých plynů. Při každém průletu dochází k jeho odpařování a povrch se pokrývá prachem, který vytváří izolující vrstvu. Komety, které prodělaly již řadu průletů u Slunce, mají ledu na povrchu velice málo; jejich aktivita se startuje, až když dojde k prohřátí izolační vrstvy prachu a teplo dorazí k podpovrchovým ložiskům ledu. Kometa Churyumov-Gerasimenko patří právě k těmto starším kometám a nelze s určitostí říci, kolik průletů kolem Slunce prodělala. Určitě desítky, pravděpodobně stovky, možná i tisíce.

Není tedy úplně pravda, že sonda Rosetta jde zkoumat „původní materiál“, ze kterého byla postavena Sluneční soustava, protože jádro této komety bude již značně poznamenané erozí a původní, teplem nedotčená kometa vypadala značně jinak. Na základní bázi nám to ovšem nevadí. Voda se sice odpařila a změnil se poměr ledu a prachu na povrchu, složení se ovšem nijak nezměnilo A tak prach a plyny vyvěrající z jádra i materiál, ze kterého se skládá, je tak blízko tomu úplně původnímu mezihvězdnému prachu, jak jen může být.

Jak se budí kometa

V případě Rosetty se jedná o první misi, kdy se výzkum jádra neomezuje na krátký průlet, ale můžeme pozorovat, jak se jádro komety budí a poté zas usíná. Z historických dat o kometě víme, že jádro se začne budit zhruba rok před průchodem kolem Slunce a usíná opět zhruba rok a půl po něm. Po celou tuto dobu se jedná o velice nízkou aktivitu, až skoro ne-aktivitu, která se mění jen velice zvolna. Teprve asi měsíc před průchodem přísluním začne aktivita prudce stoupat a jádro obalí rozsáhlý obal – koma. Ta jej naprosto skryje a kometa dosahuje jasnosti, kdy ji můžeme pozorovat i menšími dalekohledy. Tato aktivní fáze trvá i při vzdalování a setrvačností (jak se reaktivují podpovrchová ložiska ledu, ke kterým se zpožděním doputovalo teplo z povrchu) dosahuje asi 48 dní po průchodu perihelem. Až poté začne aktivita opět rychle klesat.

Do tohoto bodu se jádro zdaleka nedostalo, prudká reaktivace jádra by měla začít na přelomu června a července. Výtrysky viditelné na snímcích navigační kamery jsou zatím jen „vánkem“. Když se podíváme na snímky komety s výtrysky z jádra, vidíme, že bylo nutné značný úprav, neboť je jádro až téměř přeexponované. Ve skutečnosti je povrch jádra tmavý jako černé uhlí. Kdybychom tedy upravili jas na tuto úroveň, výtrysků bychom si při pohledu na kometu vůbec nevšimli. Až bude dosahovat aktivita maxima, můžeme očekávat, že svým jasem jádro několikanásobně přezáří.

Právě probouzející se jádro komety v této době dalo prostřednictvím digitálních očí družice Rosetta možnost nahlédnout na doposud neznámé a překvapivé procesy na jeho povrchu. Jaké to byly především?

Povrchový led

Přestože je povrch komety už značně zerodovaný a „odvodněný“ slunečním teplem, lze najít alespoň sporadické známky vody a ledu i na povrchu. Detailní snímky z kamery OSIRIS odhalily jakési světlé a modře zabarvené výčnělky. I spektroskopicky byly na povrchu odhaleny menší zásoby vodního ledu.

Podpovrchová aktivita

Výskyt vodního ledu pod povrchem je bez debat, tvoří výtrysky. Že bude pára a unášený prach nějakým způsobem tryskat skrz izolační povrchové vrstvy, jsme věděli. Netušili jsme ale, jak takový jev bude vypadat v praxi. OSIRIS na povrchu objevil jakési jámy nebo jeskyně, ze kterých voda tryská. Led asi nebude pod povrchem rozmístěn rovnoměrně a bude se soustřeďovat do jakýchsi ložisek. Z nich očividně odchází místem s nejmenším odporem, a jako si voda na povrchu Země hloubí koryta, na povrchu komety zas vrtá jámy.

Tekuté písky

Formy vody na kometě z důvodu absence atmosféry a tlaku jsou jen dvě: led a pára. O to překvapivější byl objev výtoku na povrchu. Materiál vyteklý z díry musel mít alespoň nějaký čas podobu tekutiny. Tlak uvnitř horniny mohl způsobit chvilkovou tekutost vody mezi zrnky prachu a dočasně je mobilizoval za vzniku jakýchsi tekutých písků.

Písečné duny

Dalším překvapením byl objev útvarů, které známe i ze Země, duny a jakési závěje. Jenže zas se jedná o útvary, které bychom čekali na tělese s atmosférou a větrem. Nic takového kometa nemá, na povrchu panuje téměř dokonalé vakuum a tryskající plyn a prach se rychle rozptyluje v obrovském objemu do meziplanetárního prostoru. Přesto dlouhodobé tryskání prachu do stran z aktivních oblastí způsobuje jakési závěje a očividně vede i ke vzniku takovýchto větrných útvarů.

Dinosauří vejce

Objev dinosauřích vajec na povrchu komety by bylo už asi příliš, tuto přezdívku ovšem dostaly zajímavé útvary objevené v jedné z jam. Pod povrchem to vypadá, že se z takovýchto cca 3-metrových bloků skládá celé tělo komety, skutečně se může jednat o jakýsi základní stavební kámen – protokometky, ze kterých se jádro na počátku Sluneční soustavy slepovalo.

Letokruhy komety

Poslední těsný průlet kolem jádra ukázal ve vysokém rozlišení zajímavou oblast, na které stejně jako na řadě dalších můžeme pozorovat jakési vrstvy. Jako kdyby kometu tvořily uzounké palačinky slepené po desítkách a stovkách nad sebe. Tuto strukturu můžeme detailně vidět v levé části snímku na jakési „palačinkové hoře“. Vrstevnatá struktura jader komet byla zaznamenána i u dříve zkoumaných komet; může souviset s postupným nabalováním materiálu na výstředné dráze, kdy docházelo k nabalování při průletu hustšími oblastmi a pak blíže Slunci k lehkému tání a opětovnému promrzání ve vrstvy. To jsou ale jen teorie, nebo spíše fantazie - sofistikovaný výzkum je teprve na začátku.

Kometa Churyumov a Gerasimenko?

Na "krku" komety byla zaznamenána i značná prasklina. Víme, že se komety často rozpadají na dva až několik desítek kusů. Podobný osud, zdá se, čeká i tuto kometu. Bohužel k rozlomení, při kterém by došlo k obnažení vnitřních vrstev a masivní reaktivaci staré síly této komety, v tomto návratu ještě nedojde. Škoda, mohli bychom pozorovat zajímavou podívanou na obloze a především na kamerách sondy Rosetta.

Prach komety

Rosetta nechrlí jen pěkné obrázky, její hlavní síla je v řadě dalších přístrojů, jejichž výsledky nejsou tak vizuálně hezké, a proto jsou tak neprávěm značně opomíjeny. Patří mezi ně i lapače prachu, který od jádra proudí všemi směry. Analyzátor zachycených zrnek zjistil, že některá zrnka jsou opravdu extrémně křehká. Pouhý dotyk jemné aparatury určené k jejich analýze způsobil jejich totální rozpad. Co by asi na to dne řekl Julius Verne při psaní svého románu "Na kometě".

Izotopové složení vody

Jedním z hlavních cílů sondy bylo ověřit, zda izotopové složení vody v kometě odpovídá tomu v pozemských oceánech. To by potvrzovalo teorii, že vodu na naši původně vyschlou planetu přinesly právě komety vychýlené ze své dráhy gravitací obřích planet. Tato teorie se nepotvrdila, kometa Churyumov-Gerasimenko má výrazně odlišný poměr tzv. tvrdé a měkké vody oproti našim oceánům. To ovšem neznamená, že se astronomové mýlili - další dvě komety z Jupiterovy rodiny komet teorii naopak potvrzují (103P/Hartley a 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková). Komety tedy určitě nejsou nějakou homogenní skupinou těles; potřebujeme mnohem více vzorků u dalších komet, abychom zjistili, proč je tato skupina tak různorodá.

Dutá kometa

O tom, že ne vždy jsou věci takové, jak se jeví, svědčí i další zjištění o pórovitosti komety. Ta je dle měření sondy Rosetta mezi 70-80 %. Jinými slovy, jádro komety není jeden velký balvan, ale obsahuje velké množství dutin. Pokud by se probudil modul Philae, mohl by s hlavní sondou pokračovat v experimentu CONSERT. Ten spočívá ve vysílání radiových vln skrz jádro modulem a jeho zachyceným na sondě. Tak může sonda udělat celkovou tomografii jádra a upřesnit jeho vnitřní stavbu.

Tvrdý povrch

Křehkost kometárního materiálu je obecně přijímaná vlastnost, a tak křehká zrnka nikoho nepřekvapila. Jaké ovšem bylo překvapení pro přistávací modul Philae, když se při pokusu o přistání odrazil, pravděpodobně od značně pevného materiálu a následně po ještě jednom odrazu skončil zaklíněný mezi jakési útesy. Pokus o zatlučení penetrátoru pod povrch po přistání modulu selhal. Pevnost jader komet je velká neznámá; víme že se rozpadají snadno. Občas stačí pohled a jádro některé komety se bez zjevné příčiny promění v oblak prachu. Churyumov-Gerasimenko ale taková není. Několik vědeckých studií poskytovalo odhady pevnosti hmoty jádra. Rozdíly mezi hodnotami byly až tři řády a to je zhruba rozdíl mezi největší očekávanou hodnotou a realitou, na kterou narazila Philae. Penetrátor měl připraveny čtyři různé módy, které se postupně spouštěly od nejslabšího po nejsilnější. Akce po přistání byly docela chaotické a dlouho nebylo jasné, zda proběhly všechny. Po vyhodnocení všech údajů, které modul před nuceným spánkem zaslal, mělo dojít i na nejsilnější mód vrtání, ani ten ale neuspěl a penetrátor se dostal sotva několik mm pod povrch.

Ostré skály a perihelový útes

Na mnoha snímcích vidíme ostré skály, jejichž pevnost se asi od nálezu Philae nebude moc lišit. Přestože poloha modulu není přesně známa, tým ESA předpokládá pozici, na které jedna z ostrých skal cloní Slunci a způsobuje, že z 12,4-hodinového dne na povrchu komety svítí Slunce na solární panely jen asi 1,5 hodiny. Přízvisko "perihelový" bylo útesu dáno kvůli tomu, že po průletu přísluním by se měla poloha Slunce vzhledem k povrchu změnit a útes již nebude modulu vadit. Existuje ovšem pevná důvěra, že se modul probudí ještě dříve, na panely začne dopadat světlo, baterie se dobijí (zpočátku pomalu) a efektivné intenzita slunečního záření prudce vzroste. Teplota modulu před vypnutím byla sice nízká, ale na hranici, na kterou byly její přístroje navrženy. Existuje tedy vysoká šance, že při současné délce osvětlení bude mezi březnem a květnem intenzita Slunce dostatečná na opětovné probuzení spící Philae.

Organické molekuly na povrchu

Zpět na Rosettu. Její přístroje na povrchu komety zaznamenaly organické i molekuly. Objev organických molekul v jádru komet byl proveden už několikrát a nejedná se o nic překvapivého - tyto molekuly byly detekovány i v mezihvězdných mračnech, materiálu pro vznik života je tedy po celém vesmíru dostatek. Ale k životu od organických molekul je ještě značně dlouhá cesta.

Stejně tak čeká ještě dlouhá cesta sondu Rosetta. Její mise je teprve na začátku, můžeme se těšit na mnoho dalších okouzlujících snímků probouzející se komety a možná denních proměn povrchu jádra mocnou erozí unikajících plynů. A doufejme že se můžeme těšit i na probuzení Philae a další zprávy přímo z povrchu, protože modul se nachází v oblasti, do které by se výzkumný tým nikdy neodvážil a kde se, zdá se, obnažují podpovrchové vrstvy komety téměř nedotčené Slunečním světlem.

Převzato: Společnost pro MeziPlanetární Hmotu