Pozor! Používáte zastaralý prohlížeč, stránka se nemusí zobrazovat správně. Aktualizujte jej a zlepšete tak svůj uživatelský zážitek.

Matfyz.cz

Aktualita z fyziky: Sonda Rosetta poodhaluje další tajemství vesmíru

Povrch komety 67P/Churyumov-Gerasimenko zachycený sondou Rosetta z 16km vzdálenosti 30. září 2016 (foto: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)

Vesmírná mise Evropské kosmické agentury (ESA, European Space Agency) nazvaná Rosetta, která zkoumá kometu 67P/Churyumov-Gerasimenko, přinesla rozsáhlé a zásadní výsledky.

Už dříve se objevily zprávy, které informovaly o různorodém povrchu této komety. Astrofyzici v minulosti například identifikovali 19 různých oblastí, které jsou odděleny zřetelnými hranicemi. Terén dle nich má pět základních kategorií: povrch pokrytý vrstvou prachu, povrch z lámavého materiálu s jámami a kruhovými strukturami, rozsáhlé prolákliny, hladký terén a povrch podobný našim horám. Až nyní však byly publikovány výsledky z Micro-Imaging Dust Analysis System (MIDAS), které přinesly nové poznatky o prachových částicích na této kometě. Vyplývá z nich, že částice jsou složené z různých částí a jejich velikost je v rozsahu od deseti mikrometrů až po několik stovek nanometrů. Pravděpodobně se formovaly z hierarchických souborů menších složek a mají různé tvary, od jednotlivých zrnek až po větší porézní složené částice, některá zrnka prachu přitom mají protáhlý tvar. Studium tvaru těchto prachových částic může vědcům pomoci objasnit, jakou povahu měly procesy, jež probíhaly v době, kdy se formovala naše sluneční soustava, tedy přibližně před pěti miliardami let.

Planetární systémy, jako je naše sluneční soustava, se začínaly formovat jako prachové částice v protoplanetární mlhovině tvořené mraky plynu a prachu. Částice se srážely a spojovaly do planetesimál, což jsou malá kamenná nebo ledová tělesa o průměru jednotek kilometrů, o nichž se předpokládá, že byly stavebními kameny planet. Pozůstatkem planetesimál jsou komety, které se z velké části skládají právě z ledu a prachových částic. Velikost komet se pohybuje v rozmezí od několika stovek metrů až po desítky kilometrů. Obvykle se nacházejí na vnějším okraji sluneční soustavy, daleko od oblasti vysoké radiace, vysokých teplot a možnosti kolize s jinými objekty.

Podle rakouských astrofyziků jsou komety něco jako chladírenské sklady, takže prachové částice, které obsahují, mohou být prakticky původní a ničím nedotčené. Mohly by tedy prozradit něco o tom, jak částice aglomerovaly někdy v době před 4,6 miliardami let. Získat informace o velmi raných obdobích formování planet bylo však doteď velmi obtížné. Slučování částic probíhalo v naší sluneční soustavě příliš dávno a také v ostatních hvězdných systémech můžeme zjišťovat pouze zprůměrované vlastnosti, a to ze způsobu, jak světlo interaguje s prachovými částicemi. O jednotlivých částicích nešlo zatím zjistit nic.

Předcházející vesmírné sondy, které analyzovaly kometární prach, mnoho výsledků nepřinesly. Částice byly totiž sbírány stovky až tisíce kilometrů od povrchu komety, takže pravděpodobně nebyly původní. Po cestě se mohly například rozpadat, a jelikož se pohybovaly rychlostí, která je větší než šest kilometrů za sekundu, mohly být při dosažení kolektoru na sondě výrazně poškozeny.

Mise Rosetta se však od těch předcházejících výrazně liší. Jde o první sondu, která měla možnost sbírat částice při stejné rychlosti, jakou měly částice a přitom se ke kometě mohla přiblížit až do vzdálenosti pouhých několika kilometrů. Data se získávala pomocí MIDAS na palubě sondy. Toto zařízení obsahuje vůbec první mikroskop atomových sil (AFM), který byl vyslán do vesmíru.

MIDAS sbírá prachové částice v blízkosti komety na malé terče (1,4 × 2,4 mm) a pak je skenuje mikroskopem atomových sil, aby určil jejich velikost, tvar, strukturu a pórovitost ve třech rozměrech. Zařízení skenuje nasbíraný prach pomocí jehlovitého hrotu a produkuje 3D obraz částice s maximálním rozlišením 4 nm. Získané obrázky ukazují, že částice prachu se skládají z menších zrnek o velikosti méně než jeden mikrometr, které se později zřejmě spojovaly. Doteď byla takováto hierarchická struktura pouhou teoretickou hypotézou, teprve Rosetta ji poprvé experimentálně potvrdila.

Výsledky také potvrdily, že zrna, z nichž je prachová částice tvořena, jsou protažená, a tedy mají podobný tvar jako mezihvězdné částice zkoumané teleskopy. Otázkou je, kolik materiálu, z něhož vznikly asteroidy, planety a komety, bylo předtím nějakým způsobem přetvořeno (například roztaveno a znovu zformováno) a kolik částic zůstalo jako původní „hvězdný prach“. Výsledky z Rosetty ukazují, že alespoň část těchto objektů nese původní materiál.

Řada astrofyziků, kteří přímo na misi Rosetta nepracovali, zastává názor, že výsledky prohloubily naše dosavadní znalosti o tom, co je to kometární prach, a jaké procesy daly vzniknout planetárním systémům, jako je naše sluneční soustava. Objev hierarchické struktury částic kometárního prachu může astrofyziky dovést k přezkoumání interpretace údajů získaných pozorováním komet ze Země a k novému vyhodnocení procesů v protoplanetární mlhovině. Vědci pak pravděpodobně budou muset vytvořit také nové modely formování planet.

Původní materiál byl uveřejněn v časopise Nature a jiná verze na nanotechweb.org.

Archiv Aktualit z fyziky

Další obrázky
comments powered by Disqus

Matfyz.cz

Univerzita Karlova
Matematicko-fyzikální fakulta
Ke Karlovu 3
121 16  Praha 2
IČ: 00216208
DIČ: CZ00216208
web fakulty
studuj na Matfyzu
e-shop