Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mise Comet Interceptor byla vybrána ESA v červnu 2019, aby se v roce 2029 jako souputník středně velké evropské mise Ariel vydala do libračního bodu L2 soustavy Slunce–Země a čekala na nedotčenou kometu, která vstoupí poprvé do vnitřní oblasti Sluneční soustavy. Taková kometa totiž může obsahovat materiál, který se na ní zachoval z doby, kdy se formovala a vyvíjela naše Sluneční soustava.
Všechny komety, které doposud zkoumaly vesmírné sondy, se již mnohokrát přiblížily ke Slunci a jejich povrch prošel změnami, které smazaly jeho původní vzhled.
Opravdovou, nedotčenou kometu je třeba teprve najít, potkat a prozkoumat. Takové objekty lze objevit až při jejich prvním přiblížení ke Slunci, takže na plánování a zahájení mise k nim nezbývá mnoho času. Proto je mise Comet Interceptor značně nezvyklá – je první misí, jejíž cíl zatím ještě nebyl vůbec objeven.
Jediný způsob, jak se setkat s dynamicky novými kometami nebo mezihvězdnými objekty, je objevit je s dostatečným předstihem. Až doposud byla doba mezi objevením komety a jejím příchodem do vnitřní oblasti Sluneční soustavy velmi krátká, trvající jen několik měsíců až rok. Nová generace výkonných dalekohledů, včetně připravovaného Large Synoptic Survey Telescope, dokáže objevit komety s mnohem větším předstihem, ale ten stále ještě není dostatečně dlouhý, aby bylo možné připravit k vypuštění novou vesmírnou misi až po objevu nové komety. Proto bude sonda Comet Interceptor číhat v libračním bodě L2, než bude nasměrována na svůj cíl. Mise Comet Interceptor se skládá ze tří sond; mateřské sondy A a dvou dceřiných sond B1 a B2, které budou propojené do jednoho tělesa čekat měsíce až roky na novou kometu.
Pravděpodobně několik týdnů před setkáním s kometou se rozdělí na samostatné sondy se svými přesně definovanými úlohami. Menší dceřiné sondy se dostanou blíže ke kometě a není vyloučeno, že budou měřit jen krátkou dobu a dojde k jejich zničení. Větší mateřská sonda bude měřit od komety dál a bude sloužit také jako komunikační uzel pro dceřinou sondu B2.
Nové vědecké cíle
Doposud se ze Země vypravilo deset misí zkoumat osm jednotlivých komet. Zatímco průlet sondy Giotto kolem 1P/Halley byl první misí, která poskytla snímky kometárního jádra s dobrým rozlišením, sonda Rosetta ke kometě 67P/Čurjumov-Gerasimenko byla první misí, která sledovala měnící se aktivitu kometárního jádra před průletem periheliem (nejbližším místem ke Slunci na oběžné dráze) a po něm. Obě mise přinesly obří posun v kometární vědě. Rosetta ukázala, že kometa 67P obsahuje organické látky a má jiný poměr izotopů vody než na Zemi. Díky Rosettě také víme, že je povrchová struktura jádra komety 67P proměnlivá v čase, má výrazně kontrastní oblasti, kterým dominuje eroze prachu, a že vnitřní kóma komety (plynný obal obklopující jádro komety, jenž se formuje v blízkosti Slunce z uvolněných plynů a prachu) je vysoce dynamické, a mění se v čase a prostoru.
Vědecké výsledky získané misí Giotto zkoumající Halleyovu kometu, Rosettou a Philae, které zamířily ke kometě 67P, a dalších kometárních misí, jsou nezpochybnitelné.
Nicméně přinesly další otázky, které může zodpovědět právě jen průzkum nové komety. Primárním vědeckým cílem mise Comet Interceptor je tedy poprvé charakterizovat dynamicky novou kometu včetně tvaru, složení a struktury povrchu jejího jádra. Zajímá nás, jakou měrou je povrch homogenní, z jakých částí je složen, jak je složení povrchu proměnlivé. U plynného obalu se chceme dozvědět, jaké je v něm složení plynu a prachu, jakým způsobem je plynný obal propojen s jádrem a jak interaguje se slunečním větrem. Zkoumání plynného obalu na atomární, molekulární
a izotopové úrovni může přinést unikátní a důležité informace o vlastnostech a původu ledu, ze kterého se plynný obal vytvořil. Vědci se také chystají pomocí sondy Comet Interceptor zjistit relativní množství molekul s vysokou těkavostí, jako je CH4, CO a CO2 v plynném obalu nové komety, a výsledky porovnat s měřeními provedenými v podobných heliocentrických vzdálenostech u komet 67P a 1P.
Díky vícebodovému měření bude možné zmapovat neutrální plynný obal a určit rozložení H2O, CO2 a CO kolem jádra. Neméně důležité je prozkoumat prachové částice v plynném obalu. Studium vlastností prachu je důležité pro pochopení složení a vzniku komety. Prachová část plynného obalu se skládá z minerálů a organických složek vyzvednutých z povrchu jádra komety. Jejich velikosti mohou být velmi rozdílné: od zrníček menších než tisícina milimetru až po metrové kusy.
Zajímá nás jejich morfologie neboli struktura, neboť z měření předcházejících kometárních misí víme, že struktura může být značně rozdílná, zahrnující zrnka s pravidelným či nepravidelným tvarem, fraktální seskupení zrnek či skupiny s porézní strukturou. Prach se z jádra komety šíří směrem od jádra širokými i užšími fokusovanými svazky, jejichž vlastnosti jsou pravděpodobně dány topografií jádra. Úzké svazky jsou viditelné i ze vzdálenosti okolo jednoho tisíce kilometrů od komety. Při pohledu z větších vzdáleností pak uvolněný prach tvoří charakteristický ohon komety.
Dalším neméně důležitým vědeckým cílem je vícebodové měření plazmatického prostředí okolo komety a jeho interakce se sluneční větrem. Neutrální plyn uvolněný z jádra komety se totiž částečně ionizuje tím, že je vystaven jednak slunečnímu ultrafialovému záření a dále také srážkám s energetickými částicemi slunečního větru.
Tyto nově zrozené ionty mohou interagovat s kometárními neutrálními atomy či molekulami. V plynném obalu komety pak probíhá bohatá škála chemických reakcí, které produkují nové druhy iontů. Kromě toho se tyto čerstvé kometární ionty dostávají pod vliv magnetického pole, které s sebou sluneční vítr unáší. Ionizovaný plyn pak proudí podle magnetických siločar a zviditelňuje strukturu magnetického pole, čímž tvoří viditelný iontový nebo plazmový ohon. Struktura plazmového ohonu se může měnit na minutových časových škálách.
Pomocí měření na třech platformách mise Comet Interceptor bude možné charakterizovat plazmatické prostředí komety a poprvé detailně prozkoumat vlastnosti hraniční oblasti, kde kometa interaguje se slunečním větrem. Současné tříbodové pozorování by mělo vést ke stanovení trojrozměrné geometrie této hraniční oblasti a ke zmapování pohybu hmoty, přenosu energie a hybnosti ve fascinujícím prostředí plynného obalu komety. Plazmatické prostředí komety tvoří komplexní směs iontů různého druhu, původu a relativních rychlostí, elektronů různých energií, neutrálních molekul a prachových částic různých velikostí a náboje. V tomto prostředí kometárního plazmatu hrají důležitou roli elektromagnetické vlny, které přenášejí energii přes hranice oblasti interakce komety a slunečního větru a prostřednictvím vlnově-částicových interakcí předávají energii jednotlivým populacím částic. Interakce slunečního větru s kometárním plazmatem vede rovněž k nestabilitám, jež dávají vzniknout vlnám různých módů.
Během současného průletu třech sond různými místy plynného obalu získáme unikátní měření, s jehož pomocí budeme moci charakterizovat různé mechanismy interakcí slunečního větru s kometou včetně prozkoumání tzv. diamagnetické dutiny. Tato dutina vzniká u komet s bohatým plynným obalem vlivem interakce se slunečním větrem, bezprostředně obklopuje jádro, postrádá magnetické pole a zabraňuje úplnému pronikání slunečního větru do oblasti nejblíže k jádru.
Tím, že bude Mise Comet Interceptor poprvé pozorovat kometu z různých úhlů, vytvoří se třírozměrný obraz jádra, plynného obalu a interakční oblasti komety se slunečním větrem. Uspořádání tří měřicích sond umožní oddělit časové variace měřených parametrů (vniklé např. kvůli měnící se aktivitě komety) od prostorových (vzniklých např. nehomogenním odplyňováním komety), což nebylo možné v žádné předchozí kometární misi.
Autor: Ivana Kolmašová
úryvek z knihy:
Jiří Svoboda a kol.: Evropské kosmické mise s českou účastí
Academia 2024
O knize na stránkách vydavatele
