Atmosfären i Rosettas komet 67P/Churyumov-Gerasimenko är långt ifrån homogen. Förutom plötsliga utbrott av gas och damm, dagliga återkommande fenomen vid soluppgången kan observeras. I dessa, förångningsgas och medbringat damm koncentreras för att bilda jetliknande strukturer. En ny studie, ledd av Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland och publicerad i tidskriften Natur Astronomi , identifierar nu den robusta, ankformad struktur av kometen som den främsta orsaken till dessa jetstrålar. Konkava områden kollimerar inte bara gas- och stoftutsläpp som liknar en optisk lins, den komplexa topografin ger också vissa områden på ytan mer solljus än andra.

Långt från solen, kometer är livlösa, iskalla kroppar. När de går in i det inre solsystemet, de blir aktiva:frusna gaser som vatten avdunstar och drar med sig dammpartiklar från ytan. På detta sätt koma, ett hölje av gas och damm, är formad. Redan i bilder från tidigare kometuppdrag som Giotto, som flög förbi kometen 1P/Halley 1986, distinkta strålar av gas och damm var synliga i koma. De når upp till flera kilometer upp i rymden. För vetenskapsmän, dessa strålar är nyckeln till kometaktivitet. När och var uppstår de? Vilka processer på ytan är inblandade? Och vad avslöjar de om kometens natur och sammansättning?

Inget uppdrag har kunnat driva dessa frågor så detaljerat som ESA:s Rosetta-uppdrag. Från augusti 2014 till september 2016, rymdfarkosten Rosetta kretsade kring kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko och bevittnade dess förvandling från en nästan livlös till en gas- och dammspytande kropp från närbild. Mer än 70 000 bilder tagna av det vetenskapliga kamerasystemet OSIRIS, som utvecklades och byggdes under ledning av MPS, dokumentera denna process. De innehåller både eruptiv, plötsliga gas- och dammutbrott, samt jets som är stabila under längre tid. I deras senaste publikation, forskare från OSIRIS-teamet har nu undersökt aktiviteten som sker regelbundet varje morgon.

"När solen går upp över en del av kometen, ytan längs terminatorn blir nästan omedelbart aktiv, "Författare Dr. Xian Shi från MPS beskriver." Gas- och dammstrålarna, som vi sedan observerar i koma, är mycket pålitliga:de finns varje morgon på samma platser och i en liknande form, " tillägger hon. Ansvarig för denna tidiga morgonaktivitet är frosten, som bildas på natten på den kalla kometytan. Så fort solens strålar berör den, det börjar avdunsta.

"Utbrott kan ofta spåras tillbaka till ett litet område på ytan där plötsligt fruset vatten exponeras, till exempel på grund av ett jordskred, " förklarar Dr. Holger Sierks från MPS, OSIRIS huvudutredare. "När det gäller kometaktivitet vid soluppgången, det är skillnad. Tjälen fördelar sig ganska jämnt över hela ytan." Men varför bildar då gas- och stoftutsläppen jetstrålar? Varför skapar de inte ett helt homogent moln?

Den nya studien visar för första gången att främst kometens ovanliga form och taggiga topografi är ansvariga för detta fenomen. Forskarna analyserade bilder vid olika observationsgeometrier i Hapi-regionen som ligger på kometens "hals", den smala delen som förbinder dess två lober. I datorsimuleringar, de kunde återge dessa bilder och därmed få en bättre förståelse för körprocesserna.

Särskilt, två effekter visade sig vara avgörande. Vissa områden på ytan ligger på lägre höjder eller i skuggan. De första solljusstrålarna når dem senare. I kontrast, frosten avdunstar särskilt effektivt från de tidiga och starkt upplysta områdena. Dessutom, gropar och andra konkava strukturer koncentrerar nästan gas- och dammutsläpp - ungefär som en optisk lins.

"Den komplexa formen på Rosettas komet gör många undersökningar svåra. Men för den här studien var det en välsignelse", säger Shi. På en sfärisk eller till och med potatisformad komet, dessa strukturer i koma kanske inte är lika framträdande. Gas och damm skulle fördelas mycket jämnare.

Dessutom, den nya studien undersöker påverkan av observationsgeometrin. "I grund och botten, varje kometkoma är en tredimensionell struktur, och varje skott av det är bara en projektion, " säger Sierks. "Våra bilder kan därför lätt ge ett felaktigt intryck." De dagliga återkommande jetstrålarna är särskilt väl lämpade för att analysera denna effekt, när Rosetta kretsade runt kometen under en lång tid, tittar på soluppgången över en viss region flera gånger från olika vinklar.

Rosetta är ett rymduppdrag från European Space Agency (ESA), som nådde sin destination, komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, i augusti 2014 och kretsade runt den i mer än två år. I november 2014 satte Rosetta ut en landare på kometen. Max Planck Institute for Solar System Research är den forskningsinstitution världen över med starkast deltagande i uppdraget. Bland annat, institutet leder OSIRIS- och COSIMA-teamen.