Научный инструмент NASA, летящий на борту космического аппарата «Розетта», принадлежащего Европейскому космическому агентству, сделал весьма любопытное открытие. Оно состоит в том, что механизм молекулярного распада «молекул воды и диоксида углерода на поверхности кометы» в атмосферу кометы 67P/Чурюмова — Герасименко обусловлен «электронами возле поверхности».

Удивительные результаты, связанные с эмиссией комы кометы, пришли в процессе измерений, собранных инструментом Alice, и заставляют ученых полностью переосмыслить все, что мы знаем об этих странствующих телах.

«Сделанное открытие было довольно неожиданным, — говорит Алан Штерн, главный исследователь инструмента Alice в Юго-Западном исследовательском институте в Боулдере, штат Колорадо. — Оно демонстрирует ценность наблюдения ракеты с близкого расстояния; это открытие просто нельзя было сделать с помощью земных обсерваторий. И оно полностью трансформирует наше знание о кометах».

Работа была принята к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics. Alice представляет собой спектрограф, который фокусируется на поиске длинных ультрафиолетовых волн, и является первым в своем роде инструментом, предназначенным для работы на комете. До нынешнего момента предполагалось, что молекулярный распад вызывают фотоны, излучаемые Солнцем. Диоксид углерода и вода выходят из ядра, и возбужденный распада происходит чуть выше половины километра над ядром кометы.

«Анализ относительных интенсивностей наблюдаемых атомарных выбросов, проделанный научной командой Alice, показал, что инструменту напрямую наблюдал «родительские» молекулы воды и диоксида углерода, которые разбиваются электронами в непосредственной близости к ядру, примерно в 800 метрах от него».

«Пространственные вариации выбросов показывают, что возбуждение происходит в нескольких сотен метров от поверхности, и производство газа и пыли соответствует этому», говорится в опубликованном документе. Данные показывают, что молекулы воды и углекислого газа разбиваются в ходе двухэтапного процесса.

«Во-первых, ультрафиолетовый фотон солнца попадает в молекулу воды в коме кометы и ионизирует ее, выбивая энергетический электрон. Затем этот электрон попадает в другую молекулу воды в коме, разбивая ее на два атома водорода и атом кислорода, и наполняет их энергией в процессе этого. Эти атомы затем излучают ультрафиолетовый свет, который был обнаружен на определенной длине волны инструментом Alice».

«Точно так же столкновение электрона с молекулой диоксида углерода приводит к ее распаду на атомы и наблюдаемые выбросы углерода».

После десятилетнего преследования космический аппарат «Розетта» прибыл на комету 67P/Чурюмова — Герасименко 6 августа 2014 года. Это была первая в истории попытка приземлиться на комету для ее дальнейшего изучения.

С тех пор «Розетта» спустила модуль «Филы» на ядро кометы. Больше 10 месяцев аппарат сопровождал летящее тело, приближаясь на расстояние до 8 километров. На борту «Розетты» имеется 11 инструментов для анализа всех граней кометы, ее среды.

Комета 67P продолжает становиться все активней и активней по мере ближайшего подхода к Солнцу в ближайшие несколько месяцев. Alice анализирует свет, излучаемый кометой, чтобы понять химию атмосферы кометы, ее комы, и проанализировать химический состав с помощью спектрографа дальнего ультрафиолета. Согласно измерениям Alice, вода и углекислый газ атмосферы кометы рождаются из потоков извержений с поверхности.

«Похожий процесс космический телескоп Хаббл обнаружил на луне Юпитера Европе, за исключением того, что электроны кометы производятся излучением солнца, тогда как электроны Европы приходят из магнитосферы Юпитера», — говорит Пол Фельдман, исследователь Alice из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Среди других инструментов на борту «Розетты» значатся MIRO, ROSINA и VIRTIS, они изучают относительное содержание составляющих комы, и также подтверждают находки Alice.

«Первые результаты Alice демонстрируют, как важно изучать кометы на разных длинах волн и с помощью различных методик, чтобы разделить разные аспекты среды кометы, — говорит ученый проекта «Розетта» Мэтт Тейлор. — Мы активно наблюдаем, как комета эволюционирует в процессе приближения к Солнцу и как выбросы становятся более активными из-за нагрева солнцем, также отмечая взаимодействие кометы с солнечным ветром».