Komeet 67P geeft geheimen vrij: kippenvel, organisch materiaal en duinen

De Europese ruimtesonde Rosetta bereikte begin augustus vorig jaar de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko, na een reis van meer dan tien jaar, en ze volgt sindsdien de komeet in zijn baan rond de zon. In november zette Rosetta de ruimtelander Philae op de komeet en de sonde heeft intussen zo'n 70 procent van het oppervlak van 67P gefotografeerd. Ook heeft Rosetta stalen genomen van de "staart" van de komeet, de wolk van stof en gas die van de komeet loskomt.

De eerste resultaten zijn nu gepubliceerd in een aantal studies in een speciale bijlage van het wetenschappelijke tijdschrift Science. "Deze studies verzamelen de eerste resultaten, onze eerste wetenschappelijke analyses van de komeet, en ze zetten ons op weg voor het komende jaar in het spoor van de komeet", zei projectleider Matt Taylor aan het persbureau AP.

De gegevens die Rosetta verzamelt over 67P, zullen de wetenschappers nog jaren bezig houden, maar nu al is duidelijk dat veel van de oude ideeën over hoe kometen ontstaan zijn en zich gedragen, aangepast zullen moeten worden. 

Zo is het intussen overduidelijk dat de komeet geen grote klomp ijs met een beetje stof is. De komeet heeft integendeel een veel complexere samenstelling, met veel meer stof dan ijs, en ook vele rotsachtige onderdelen. Dat blijkt erg duidelijk uit de samenstelling van het materiaal dat door de komeet wordt uitgestoten: dat bevat namelijk vier delen stof voor elk deel gas. En het blijkt ook uit de talrijke steile "rotswanden", waar stevige harde materialen de bovenhand lijken te hebben.

"We dachten vroeger dat kometen "vuile sneeuwballen" waren, nu denken we dat "ijzige bal vuil" een veel betere beschrijving is", zei Simon Green van de Britse Open University aan de BBC. "Dat is hoe 67P er uit ziet - een vast, solied object met ijs dat verdampt van ergens onder het oppervlak."

Ook hebben de onderzoekers kunnen vaststellen dat de kern van de komeet meer poreus is dan men dacht, en ook dat de ijle atmosfeer van de komeet, een mengsel van stof en gasmoleculen, ongelijk verdeeld is over de komeet.

Een steile "rotswand", een deel van het "landschap" in de kleinste van de twee lobben die samen 67P vormen, gefotografeerd vanop 8 kilometer afstand.(Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

De kern van de komeet is niet alleen poreuzer dan gedacht, hij bevat ook een structuur vol knobbels met een doorsnede van zo'n drie meter, waarvan de onderzoekers denken dat het wel eens de oorspronkelijke bouwstenen kunnen zijn van de komeet. Wegens hun uitzicht worden ze door de onderzoekers "kippenvel" genoemd - goosebumps in het Engels -, wat best komisch is voor een komeet die er uitziet als een (bad)eendje. Als de interpretatie die de onderzoekers aan de bobbels geven echter juist blijkt, gaat het wel om een belangrijke ontdekking.

Kometen zijn zo'n 4,6 miljard jaar geleden gevormd uit de primitieve materie waaruit heel het zonnestelsel ontstaan is, en de geleerden denken dat samenklittend gas en stof eerst kleine "kiezeltjes" gevormd hebben, die dan gegroeid zijn tot ze de grootte van de "kippenvelbulten" bereikt hebben, zo'n 3 meter. Daarna zouden, door een nog onbekende oorzaak, niet meer voort hebben kunnen groeien, en uiteindelijk zouden ze samengeklonterd zijn om de kern van de komeet te vormen.

"We moeten hier nog modellen voor uitwerken, maar ik denk dat dat ze (de bulten) echt wel terug kunnen gaan in de tijd naar het ontstaan van het zonnestelsel, naar de vorming van de bouwstenen van de kernen van kometen", zei de leider van het beeldvormingteam Holger Sierks van het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen aan de BBC.

Een ander lid van het Rosetta-team, Stephen Lowry, noemde het "kippenvel", dat door sommigen ook omschreven wordt als een "legsel dinosauruseieren", een van de meest opzienbarende resultaten van de missie tot nu toe.

Maar de expert van de Britse Kent University is ook voorzichtig: "Deze objecten zouden minstens 4,5 miljard jaar geleden gevormd zijn. Op welke andere plaats kan je nog tastbaar bewijs vinden van processen die zich zo lang geleden afgespeeld hebben? Dit is dus zeer opwindend, maar we moeten er wel zeker van zijn dat deze regelmatige rasterstructuur echt een weerspiegeling is van de bouwstenen van de komeet, en niet  op een of andere manier gevormd is door het eenvoudigweg sublimeren van ijs vanuit de komeet, want we zien het kippenvel niet overal."

Close-up van het vreemde oppervlak dat de bijnaam "kippenvel" heeft gekregen. Het kippenvel strekt zich uit over gebieden van meer dan 100 meter lang en het wordt vooral aangetroffen op hele steile hellingen en op blootliggende rotswanden. (Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

Een andere opwindende vondst is de ontdekking van een oppervlak op de komeet dat bedekt is met complexe mengelingen van organische materialen, die mogelijk carboxylzuren bevatten. Carboxylzuren zijn zuren die een organische carboxylgroep bevatten (COOH, koolstof, zuurstof, zuurstof, waterstof), en ze komen ook voor in aminozuren, de essentiële elementen van het leven.

Carboxylzuren zijn al eerder teruggevonden in materiaal van kometen, maar het is de eerste keer dat ze gevonden worden op het oppervlak van de kern van een komeet, zei Fabrizio Capaccioni, een geleerde van het Italiaanse Nationaal Instituut voor Astrofysica in Rome aan AP.

Volgens het team van Capaccioni waren die organische bestanddelen al aanwezig toen de komeet gevormd werd uit het oermateriaal van het zonnestelsel, 4,6 miljard jaar geleden.

Op basis van de foto's die Rosetta genomen heeft van 67P hebben de onderzoekers de komeet ingedeeld in 19 regio's. De indeling is gemaakt op basis van welk soort van bodem er overheerst in de regio.

Er zijn vijf types: overdekt met stof (de regio's Ma'at, Ash en Babi), broze materialen met putten en cirkelvormige structuren (Seth), grote depressies (Hatmehit, Nut en Aten), gladde terreinen (Hapi, Imhotep en Anubis) en blootliggende, meer opeengepakte (rotsachtige), oppervlakken (Maftet, Bastet, Serqet, Hathor, Anuket, Khepry, Aker, Atum en Apis).

De regio's hebben de namen gekregen van oud-Egyptische goden en godinnen en dat is niet toevallig. Heel de Rosetta-missie heeft een oud-Egyptisch tintje: Rosetta is de naam van de Egyptische stad waar de steen van Rosetta gevonden is. Die steen heeft een belangrijke rol gespeeld bij de ontcijfering van de oud-Egyptische hiëroglyfen door de Franse taalkundige Jean-François Champollion. De komeetlander Philae is genoemd naar het eiland Philae in de Nijl, waar oud-Egyptische tempels staan.

(Foto: ESA)

Hoewel de onderzoekers zoals gezegd de komeet ingedeeld hebben op basis van vijf bodemtypes, zijn ze verrast door de grote verscheidenheid aan geologische structuren die ze gevonden hebben. Die worden veroorzaakt door erosie, en die is het gevolg van het feit dat de komeet erg actief is, actiever dan verwacht.

Doordat de komeet opwarmt in het zonnelicht, warmt het ijs op en stoot 67P gas en stof uit. Dat proces gaat steeds sneller, naarmate 67P dichter bij de zon komt: in juni stootte de komeet gemiddeld 300 milliliter waterdamp per seconde uit, in augustus was dat al 1.200 milliliter.

Het ontsnappen van het gas en stof uit het binnenste van de komeet verloopt soms behoorlijk explosief, zo blijkt. Op een van de foto's is een blok materiaal ter grootte van een voetbalveld te zien, dat omhoog geslingerd is en terecht is gekomen naast het gapende gat in het oppervlak waardoor het gas en stof ontsnapt zijn.

Een van de actieve kuilen op de komeet in de Seth-regio. Op de bijgewerkte foto rechts is in de schaduw van de put te zien hoe damp en stof ontsnappen uit de put. (Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

Een erg onverwacht gevolg van de activiteit van de komeet, is het voorkomen op het oppervlak van duinachtige structuren.

"Het klinkt erg onwaarschijnlijk", zei professor Nic Thomas van de Universität Bern aan de BBC. "We zien zandduinen op aarde, op Mars en op Venus, maar al die hemellichamen hebben een zwaartekracht en dikke atmosferen."

"Op de komeet is er bijna geen zwaartekracht en er is geen atmosfeer die we zouden kunnen inademen. En dus is het moeilijk voor te stellen hoe je zandduinen zou kunnen maken op de kern van een komeet. We denken dat de truc is dat er (door het vrijkomen van gas en stof uit het binnenste) hier erg hevige winden voorkomen, tot 300 meter per seconde (1.080 km/u), en dat deze winden in staat zijn, zelfs al is de dichtheid van het gas erg laag, om deeltjes te bewegen en de duinen te vormen."

Een duinachtige structuur (midden)  in het stof aan het oppervlak van de komeet. (Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

Foto links: duinachtige rimpels in het stof in de Hapi-regio. Foto rechts: keien met een "stofstaart". De keien hebben een obstakel gevormd voor de straal gas, zodat het materiaal er achter niet weggeblazen is. (Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

Een andere opvallende vaststelling is dat er een flinke barst zit in de "nek" van de komeet, de plaats waar de twee lobben aan elkaar vastzitten.

Op die plaats, waar ook waterijs is gevonden, ontsnapt er veel damp en stof uit de komeet. Het lijkt niet uitgesloten dat de barst groter zal worden als de komeet dichter bij de zon komt, en mogelijk komen de twee lobben dan zelfs los van elkaar.

De barst in de "nek" van 67P. De barst loopt door de Hapiregio en strekt zich uit tot in de Anuket-regio. (Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

De Europese ruimtesonde Rosetta draait momenteel rondjes rond komeet 67P op een afstand van zo'n 30 kilometer van het oppervlak. De komeet zelf bevindt zich momenteel op zo'n 515 miljoen kilometer van de aarde.

Het dichtst dat de sonde de komeet al genaderd heeft, is 8 kilometer van het oppervlak. Op 4 februari zal Rosetta zich terugtrekken tot op zo'n 140 kilometer van de komeet, om dan opnieuw dichter te komen en op 14 februari, Valentijnsdag, tot op zes kilometer van het oppervlak te komen, 8 kilometer van de kern. Volgens de directeur-generaal van de ESA, Jean-Jacques Dordain, is het verhaal van Rosetta en 67P immers een "liefdesgeschiedenis". 

De scheervlucht van Rosetta op die korte afstand moet toelaten om foto's te maken met een hogere resolutie dan tot nu toe, en ook om opnieuw stalen te nemen van het gas en stof dat ontsnapt aan de komeet.

Het is de bedoeling dat Rosetta de komeet nog twee jaar volgt, en de komeet zal alleen maar actiever worden naarmate hij dichter bij de zon komt. Dan zal Rosetta niet meer zo dicht kunnen naderen, wel zal de sonde dan ook de 30 procent van de komeet kunnen fotograferen waar het nu "winter" is, en die ze nog niet in kaart heeft kunnen brengen.

76P/Churyumov-Gerasimenko zal op 13 augustus zijn perihelium bereiken, de plaats waar de komeet het dichtst bij de zon komt. Die ligt nog altijd 186 miljoen kilometer van de zon verwijderd. Daar zal de komeet dan ook het meest opwarmen en het meeste activiteit vertonen. Daarna verwijdert de komeet zich opnieuw van de zon. 

Gas en stof ontsnappen aan komeet 67P. (Foto: ESA/Rosetta/MPS for Osiris team)

De kleine komeetlander Philae staat momenteel op de komeet maar reageert niet. Hij is geland tussen een aantal hellingen die hem in de schaduw plaatsen, en zijn zonnecellen kunnen niet genoeg energie leveren om hem opnieuw in gang te krijgen.

De onderzoekers hopen dat in maart, als de komeet dichter bij de zon gekomen is, Philae wel opnieuw genoeg licht zal krijgen om uit zijn winterslaap te ontwaken.

(Foto: ESA)