Fleckige Oberfläche: Kometenforscher haben herausgefunden, warum der Rosetta-Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko nur an einzelnen Orten Gasfontänen ausspuckt. Der Grund sind Eisflecken, die tagsüber verdampfen und sich nach Einbruch der Dunkelheit erneuern. Dieser lokale Tag-und-Nacht-Rhythmus tritt auch bei anderen Kometen auf, vermuten die Forscher im Magazin „Nature“.
Komet Churyumov-Gerasimenko befindet sich auf dem Rückflug: Am 13. August 2015 durchflog der Komet den sonnennächsten Punkt seiner Umlaufbahn. Die ESA-Sonde Rosetta begleitet „ihren“ Kometen noch immer und beobachtet unter anderem, wie sich seine Aktivität beim Umrunden der Sonne verändert.
Rätselhafte Quellen der Aktivität
Während des Kometenfluges ins Innere des Sonnensystems erwärmt sich der eisige Kern und setzt Gas und Staub frei. Die ausströmenden Gase, allen voran Wasserdampf, und mitgerissene Staubpartikel bilden die leuchtende Koma und einen charakteristischen Kometenschweif. Doch dies geschieht nicht gleichmäßig verteilt. Stattdessen tritt das Gas an einzelnen Orten auf, die sich an Fontänen von Staub und auch mit Rosettas Spektrometer „VIRTIS“ erkennen lassen.
„Wie und wo genau die Quellen der kometaren Aktivität entstehen, war bisher ein weitgehend ungelöstes Rätsel der Kometenforschung“, sagt Gabriele Arnold vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin.
Staubfontänen am Kometenhals
Bei 67P/Churyumov-Gerasimenko konnte Rosetta solche Aktivitäten und große Wassermengenschon außerordentlich früh beobachten. Bereits im September 2014 traten am „Hals“ des zweiteiligen Kometen Gas- und Staubfontänen auf, begleitet von täglich wiederkehrenden Mustern von Wassereis.
Diese Eismuster weckten schnell das Interesse der Wissenschaftler, denn die Oberfläche des Kometen ist ansonsten weitgehend frei von Eis und doppelt so schwarz wie Kohle. „Trotzdem ist der Komet voller Aktivität, die Wasser und andere flüchtige Bestandteile aus dem reichhaltigen inneren Reservoir nach außen frei setzt“, beschreibt Arnold. Neben Wasser treten beispielsweise auch Kohlenmonoxid und Kohlendioxid aus.
Wasserdampf strömt aus dem Inneren nach
Die Komentenforscher entdeckten, dass die Eismuster einem strikten Tag-und-Nacht-Rhythmus folgen: Von einigen rätselhaften Ausbrüchen auf der Nachtseite abgesehen, treten die Fontänen von Wasserdampf und Staub vor allem auf der von der Sonne angestrahlten Tagseite des Kometen auf. Wandert ein dampfender Ort durch die Rotation des Kometen auf dessen Nachtseite, bildet sich an dieser Stelle Eis. Doch die Wasserdampf-Konzentration in der Gashülle des Kometen reicht nicht aus, um diese Eisflecken zu erklären.
Daraus schlussfolgerten die Wissenschaftler, dass im eisreichen Untergrund auch nach Einbruch der Dunkelheit noch Wasserdampf entstehen muss, unterhalb der eisfreien Oberfläche. Dort kühlt der Komet langsamer ab. Aus dem porösen Inneren bahnt der Wasserdampf sich seinen Weg zur Oberfläche, kondensiert und gefriert zu Eis. Mit größerer Nähe zur Sonne wird dieser Prozess besonders effektiv.
Tag-und-Nacht-Zyklen auch auf anderen Kometen
Der Komet dreht sich in etwas mehr als zwölf Stunden einmal vollständig um seine Achse. So gelangt der Eisfleck schließlich wieder auf die Tagseite und verdampft – der Zyklus beginnt aufs Neue. „Die Untersuchungen von VIRTIS entschlüsseln somit erstmals einen der möglichen Mechanismen, der die lokale Aktivität des Kometen antreibt“, fasst Arnold zusammen.
Dafür spricht auch, dass dieser Prozess offenbar auch auf anderen Kometen auftritt. Die Kometen 9P/Tempel 1 und 103P/Hartley 2 zeigen ebenfalls solche lokale Wassereiserscheinungen, die sich mit einem ähnlichen Tag-Nacht-Zyklus erklären lassen. (Nature, 2015; doi: 10.1038/nature14869)
(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) / ESA, 25.09.2015 – AKR)
