Ett exempel på ett stenblock som har rört sig över ytan av kometen 67P/Churyumov-Gerasimenkos yta, fångad i Rosettas OSIRIS-bilder. Bilden är tagen med smalvinkelkameran och visar stenblocket i den nedre tredjedelen av bilden. Kredit:ESA/Rosetta/MPS för OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA (CC BY-SA 4.0);
Forskare som analyserar skattkammaren av bilder tagna av ESA:s Rosetta-uppdrag har hittat fler bevis för nyfikna studsande stenblock och dramatiska klippkollapser.
Rosetta opererade vid Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko mellan augusti 2014 och september 2016, samla in data om kometens damm, gas- och plasmamiljö, dess ytegenskaper och dess inre struktur.
Som en del av analysen av cirka 76 000 högupplösta bilder tagna med sin OSIRIS-kamera, forskare har letat efter ytförändringar. Särskilt, de är intresserade av att jämföra perioden för kometens närmaste närmande till solen – känd som perihelion – med den efter denna mest aktiva fas, för att bättre förstå de processer som driver ytevolutionen.
Löst skräp ses över hela kometen, men ibland har stenblock fångats på färd med att kastas ut i rymden, eller rullar över ytan. Ett nytt exempel på ett studsande stenblock identifierades nyligen i den släta halsregionen som förbinder kometens två lober, ett område som genomgick många märkbara storskaliga ytförändringar under uppdragets gång. Där, ett stenblock ca 10 m brett har tydligen fallit från den närliggande klippan, och studsade flera gånger över ytan utan att gå sönder, lämnar "fotspår" i det löst konsoliderade ytmaterialet.
Ett exempel på ett stenblock som har rört sig över ytan av kometen 67P/Churyumov-Gerasimenkos yta, fångad i Rosettas OSIRIS-bilder. Den första bilden (till vänster) ger en referensvy av kometen, tillsammans med en närbild av regionen som studeras. De mindre infällningarna till höger visar före och efter bilder av regionen som innehåller den studsande stenen, fångade den 17 mars 2015 och 19 juni 2016, respektive. Avtryck av stenblocket har lämnats i den mjuka regoliten som täcker kometens yta när den studsade till stopp. Det tros ha fallit från den närliggande klippan, som är ca 50 m hög. Grafiken längst ned illustrerar stenblockets bana när den studsade över ytan, med preliminära mätningar av 'kratrarna' beräknade. Kredit:ESA/Rosetta/MPS för OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA (CC BY-SA 4.0); Analys:J-B. Vincent et al (2019)
"Vi tror att den föll från den närliggande 50 m höga klippan, och är det största fragmentet i detta jordskred, med en massa på cirka 230 ton, " sa Jean-Baptiste Vincent från DLR Institute for Planetary Research, som presenterade resultaten vid EPSC-DPS-konferensen i Genève idag.
"Så mycket hände på den här kometen mellan maj och december 2015 när den var som mest aktiv, men tyvärr på grund av denna aktivitet var vi tvungna att hålla Rosetta på säkert avstånd. Som sådana har vi inte tillräckligt nära vy för att se upplysta ytor med tillräcklig upplösning för att exakt peka ut "före"-platsen för stenblocket."
Att studera stenblocksrörelser som dessa i olika delar av kometen hjälper till att bestämma de mekaniska egenskaperna hos både det fallande materialet, och den ytterräng som den landar på. Kometens material är i allmänhet mycket svagt jämfört med isen och stenarna vi är bekanta med på jorden:stenblock på Comet 67P/C-G är cirka hundra gånger svagare än nypackad snö.
En annan typ av förändring har också setts på flera platser runt kometen:kollapsen av klippväggar längs svaghetslinjer, som den dramatiska fångsten av fallet av ett 70 m brett segment av Assuans klippa som observerades i juli 2015. Men Ramy El-Maarry och Graham Driver från Birkbeck, University of London, kan ha hittat en ännu större kollapshändelse, kopplat till ett ljust utbrott som sågs den 12 september 2015 längs klyftan mellan norra och södra halvklotet.
Före och efter en klippkollaps på kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. I de övre panelerna visar de gula pilarna platsen för en brant vid gränsen mellan det upplysta norra halvklotet och det mörka södra halvklotet av den lilla loben ibland före och efter utbrottet (september 2014 och juni 2016, respektive). De nedre panelerna visar närbilder av de övre panelerna; den blå pilen pekar på skärpan som ser ut att ha kollapsat i bilden efter utbrottet. Två stenblock (1 och 2) är markerade för orientering. Kredit:ESA/Rosetta/MPS för OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA (CC BY-SA 4.0)
"Det här verkar vara en av de största klippkollapserna vi har sett på kometen under Rosettas livstid, med en yta på cirka 2000 kvadratmeter som kollapsar, sa Ramy, talar också på EPSC-DPS idag.
Under perihelionpassage, kometens södra halvklot utsattes för hög solinsläpp, vilket resulterar i ökade aktivitetsnivåer och mer intensiv erosion än någon annanstans på kometen.
"Inspektion av före- och efterbilder gör att vi kan försäkra oss om att skärpan var intakt fram till åtminstone maj 2015, för när vi fortfarande har bilder med tillräckligt hög upplösning i den regionen för att se den, säger Graham, en student som arbetar med Ramy för att undersöka Rosettas enorma bildarkiv.
"Placeringen i denna särskilt aktiva region ökar sannolikheten för att den kollapsande händelsen är kopplad till utbrottet som inträffade i september 2015."
Comet-utbrott 12 september 2015. Kredit:ESA/Rosetta/MPS för OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA (CC BY-SA 4.0)
Att titta i detalj på skräpet runt den kollapsade regionen tyder på att andra stora erosionshändelser har hänt här tidigare. Ramy och Graham fann att skräpet innehåller block av varierande storlek på upp till tiotals meter, betydligt större än stenblockspopulationen efter Assuans klippa kollaps, som huvudsakligen består av stenblock med några meters diameter.
"Denna variation i storleksfördelningen av det fallna skräpet antyder antingen skillnader i styrkan hos kometens skiktade material, och/eller olika mekanismer för klippkollaps, " tillägger Ramy.
Att studera kometförändringar som dessa ger inte bara insikt i dessa små kroppars dynamiska natur på korta tidsskalor, men de större klippkollapserna ger unika vyer av kometens inre struktur, hjälper till att sammanfoga kometens utveckling över längre tidsskalor.
"Rosettas datauppsättningar fortsätter att överraska oss, och det är underbart att nästa generation studenter redan gör spännande upptäckter, " tillägger Matt Taylor, ESA:s Rosetta-projektforskare.