Rosetta: obraz pierwszej zarejestrowanej drobiny z 67P

0

Instrument MIDAS sondy Rosetta dostarczył pierwszych obrazów przechwyconych drobin materii kometarnej.

17 grudnia na blogu misji Rosetta opublikowano informacje od zespołu instrumentu MIDAS, kierowanego przez Marka Bentleya z Instytutu Badań Kosmicznych IWF w Grazu. MIDAS przebadał pierwsze zarejestrowane drobiny materii pochodzącej z komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko.

Zadaniem MIDAS-a jest zbieranie i analiza, za pomocą mikroskopu sił atomowych, najmniejszych drobin kometarnej materii, o rozmiarach nawet mniejszych niż 1 mikrometr. MIDAS wykonał pierwsze pomiary w połowie września 2014 roku. Wtedy też na 4 dni została otwarta przesłona i element rejestrujący MIDAS-a, o wymiarach 1,4 mm × 2,4 mm, co umożliwiło pochwycenie materii w sąsiedztwie komety. Z szacunków teoretycznych wynikało, że w tej odległości od komety można się spodziewać pochwycenia 1 drobiny o wielkości około 1 µm na powierzchni 80 µm × 80 µm.

Poniżej widoczny jest skan elementu przechwytującego przed (po lewej) i po opisanej ekspozycji. Drobiny obecne przed ekspozycją, to zanieczyszczenia. Obrazy są nieznacznie przesunięte wobec siebie. Nie zaobserwowano jednak wtedy żadnej materii.

Tarcza instrumentu MIDAS sondy Rosetta przed (po lewej) i po pierwszej ekspozycji we wrześniu 2014 roku / Credit: ESA/MIDAS team

Tarcza instrumentu MIDAS sondy Rosetta przed (po lewej) i po pierwszej ekspozycji we wrześniu 2014 roku / Credit: ESA/MIDAS team

W kolejnych tygodniach powtarzano ekspozycje i skany mikroskopem sił atomowych, ale bez efektu. Zmieniło się to dopiero wraz z operacją lądowania Philae. W trakcie przygotowań do lądowania i tuż po nim, między 9 a 14 listopada, instrumenty sondy Rosetta musiały przebywać w stanie bezpiecznym. Dla instrumentu MIDAS oznaczało to otwarcie przesłony na ten czas.

Gdy operacja dostarczenia Philae na  powierzchnię 67P została zakończona, obsługa instrumentu od razu przystąpiła do badań tarczy. Niestety, pierwszy skan środka elementu przechwytującego został przerwany po kilkunastu liniach. Może się to zdarzyć, gdy mikroskop straci kontakt z powierzchnią tarczy, np. przez wahania temperatury.

Ale przerwa w działaniu instrumentu nie zepsuła czekającej niespodzianki. Już część danych wskazywała, że zmierzono pierwsze drobiny pyłu kometarnego z 67P.

Niepełny, przerwany skan tarczy instrumentu MIDAS sondy Rosetta po ekspozycji w dniach 9-14 listopada 2014

Niepełny, przerwany skan tarczy instrumentu MIDAS sondy Rosetta po ekspozycji w dniach 9-14 listopada 2014 / Credit: ESA/MIDAS team

Czarny obszar, to część tarczy, która nie zdążyła być zeskanowana – skanowanie odbywa się linia po linii, od lewego górnego rogu.

Intensywność zabarwienia informuje o wysokości drobin, jednak nie dotyczy to widocznych białych pasów. Te wynikają z założonej metody pracy mikroskopu sił atomowych. Jeśli leżąca na drodze ostrza mikroskopu drobina nie przekracza wysokością maksymalnej wysokości jaką może zmierzyć instrument, ostrze “obchodzi” drobinę od góry, mierząc pośrednio jej wysokość, co na powyższych skanach uwidocznione jest jako zmiana zabarwienia pikseli.

Jeśli jednak drobina jest zbyt duża, mikroskop uzna w końcu, że nie może podnieść ostrza tak wysoko i przerwie skanowanie danej linii. Przejdzie od razu do początku następnej linii. Powtarzanie się takiej sytuacji obrazują właśnie widoczne białe linie. Jeśli sytuacja taka wystąpi kilkukrotnie już na początku linii, MIDAS może nawet przerwać cały skan.

I taka właśnie sytuacja miała tu miejsce. Skanu nie przerwały wahania temperatury, tylko zebrane cząstki okazały się znacznie większe niż przypuszczano, gdy ustawiano parametry pracy instrumentu!

Obraz pierwszej drobiny kometarnej zarejestrowanej przez MIDAS-a. Zbliżenie fragmentu skanu tarczy instrumentu MIDAS sondy Rosetta po ekspozycji w dniach 9-14 listopada 2014

Obraz pierwszej drobiny kometarnej zarejestrowanej przez MIDAS-a. Zbliżenie fragmentu skanu tarczy instrumentu MIDAS sondy Rosetta po ekspozycji w dniach 9-14 listopada 2014 / Credit: ESA/MIDAS team

Największe pole do interpretacji daje zbliżenie fragmentu skanu pierwszych linii. Można z niego wnioskować o przechwyconej materii. Ten skomplikowany układ pikseli o różnej jasności jest de facto obrazem powierzchni pierwszej z przechwyconych drobin.

Widać, że ma ona wielkość około 10 µm, przynajmniej w płaszczyźnie tarczy, i trochę mniej wysokości. Ma  nieregularny kształt i zróżnicowaną fakturę, co sugeruje, że może być agregacją różnych ziaren, o “puchatej”, niezwartej strukturze. Naukowcy byli przekonani, że zanim zarejestrują tak dużą drobinę, wcześniej pochwycą wiele mniejszych.

Aby dokonać dokładniejszych badań, obsługa instrumentu będzie musiała odpowiednio dobrać parametry pracy mikroskopu MIDAS-a. Dzięki tym informacjom, naukowcy mają już pogląd na wielkość rejestrowanych cząstek, i mogą dobrać parametry tak, by uniknąć dotykania ostrzem zarejestrowanych cząstek, co pozwoli wykonać pełen skan tarczy przyrządu.

Instrument MIDAS jest pierwszym w historii mikroskopem sił atomowych pracującym w przestrzeni kosmicznej.

(ESA/MIDAS team)

Przekaż dalej

Komentarze są wyłączone.