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Kometenforschung

ESA-Raumsonde Rosetta: Überraschende Erkenntnisse zur Kometenkoma

Die ESA-Raumsonde Rosetta hat während ihrer andauernden Untersuchungen des Kometen 67P/ Tschurjumow-Gerassimenko eine unerwartete Entdeckung gemacht: Sie hat den Prozess offengelegt, der den rapiden Zerfall von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen auslöst, die von der Kometenoberfläche freigegeben werden.

Die Rosetta-Mission der ESA hat den Kometen im August 2014 erreicht. Seitdem umkreist die Raumsonde den Kometen oder fliegt an ihm vorbei – in Entfernungen von acht bis hin zu einigen Hundert Kilometern. Während dieser Flüge sammelt sie, ausgestattet mit elf wissenschaftlichen Instrumenten, Daten zu allen Aspekten der Kometenumwelt. Eines dieser Geräte, der von der NASA gelieferte Alice-Spektograph, untersucht die chemische Zusammensetzung der Kometenatmosphäre, auch Kometenkoma genannt, in langen Ultraviolett-Wellenlängenbereichen. Das ermöglicht den Wissenschaftlern, einige der am häufigsten vorkommenden Elemente im Universum aufzuspüren: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff. Der Spektograph spaltet das Licht des Kometen in seine verschiedenen Farben, sein Spektrum. So können die Wissenschaftler die chemische Zusammensetzung der Komagase bestimmen.

In einem Paper, das von der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics zur Publikation angenommen wurde, beschreiben Wissenschaftler die Entdeckungen des Alice-Spektographen, die während Rosettas erster vier Monate am Kometen gemacht wurden. In dieser Zeit war die Raumsonde zwischen zehn und 80 Kilometer vom Mittelpunkt des Kometenkerns entfernt. Für diese Studie konzentrierte sich das Team auf die Beschaffenheit der Wasser- und Kohlendioxidschwaden, die der Komet an seiner Oberfläche ausspeit. Dieses Hervorbrechen wird von der Wärme der Sonne ausgelöst. Dafür analysierten die Wissenschaftler nahe am Kometenkern die Emissionen von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, die ein Ergebnis aufgebrochener Wassermoleküle sind. Ebenso studierten sie Kohlenstoffatome von Kohlendioxidmolekülen.

Zunächst trifft ein ultraviolettes Photon der Sonne ein Wassermolekül im Kometenkoma und ionisiert es. Dabei löst das Photon ein energetisches Elektron aus dem Molekül heraus. Dieses Elektron trifft dann auf ein anderes Wassermolekül im Koma und spaltet es in zwei Wasserstoff- sowie ein Sauerstoffatom auf. Während dieses Prozesses energetisiert das Elektron die Atome. Diese Atome geben dann ultraviolettes Licht ab, dessen charakteristische Wellenlängen vom Alice-Spektographen entdeckt wurden. Gleichermaßen führt der Aufprall eines Elektrons auf ein Kohlendioxidmolekül zu einem Aufspalten in Atome und die beobachteten Kohlenstoffemissionen. Die Ergebnisse des Alice-Spektographen werden von Daten, die andere Rosetta-Geräte gesammelt haben, bekräftigt. Zu nennen sind hier MIRO, ROSINA und VIRTIS, die in der Lage sind, die vielen verschiedenen Komabestandteile sowie deren Variationen im Zeitverlauf zu analysieren, sowie Geräte zur Partikelerkennung wie RPC-IES.

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