Imagen de NavCam mejorada de un solo cuadro tomada el 27 de marzo de 2016, cuando Rosetta estaba a 329 km del núcleo del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. La escala es de 28 m / píxel y la imagen mide 28,7 km de ancho. Crédito:ESA / Rosetta / NavCam - CC BY-SA IGO 3.0
¿Sentirse estresado? No estás solo. La misión Rosetta de la ESA ha revelado que el estrés geológico que surge de la forma del cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko ha sido un proceso clave para esculpir la superficie y el interior del cometa después de su formación.
Pequeña, Los cometas helados con dos lóbulos distintos parecen ser un lugar común en el sistema solar, con un posible modo de formación, una colisión lenta de dos objetos primordiales en las primeras etapas de formación hace unos 4.500 millones de años. Un nuevo estudio que utilizó datos recopilados por Rosetta durante sus dos años en el cometa 67P / C-G ha iluminado los mecanismos que contribuyeron a dar forma al cometa durante los siguientes miles de millones de años.
Los investigadores utilizaron modelos de estrés y análisis tridimensionales de imágenes tomadas por la cámara OSIRIS de alta resolución de Rosetta para sondear la superficie y el interior del cometa.
"Encontramos redes de fallas y fracturas que penetraban 500 metros bajo tierra, y extendiéndose por cientos de metros, "dice el autor principal, Christophe Matonti, de la Universidad de Aix-Marsella, Francia.
"Estas características geológicas fueron creadas por esfuerzo cortante, una fuerza mecánica que a menudo se ve en juego en terremotos o glaciares en la Tierra y otros planetas terrestres, cuando dos cuerpos o bloques se empujan y se mueven uno junto al otro en diferentes direcciones. Esto es tremendamente emocionante:revela mucho sobre la forma del cometa, estructura interna, y cómo ha cambiado y evolucionado con el tiempo ".
Estas imágenes muestran cómo el cometa de dos lóbulos de Rosetta, 67P / Churyumov-Gerasimenko, ha sido afectado por un proceso geológico conocido como esfuerzo cortante mecánico. La forma del cometa se muestra en los dos diagramas de la izquierda desde las perspectivas superior y lateral, mientras que los cuatro cuadros de la derecha se acercan a la parte marcada por el cuadro negro superpuesto (el "cuello" del cometa). La flecha roja apunta al mismo lugar en ambas imágenes, visto desde una perspectiva diferente. Los dos marcos centrales muestran esta parte del cuello según la imagen de la cámara OSIRIS de Rosetta, y utilizado en un nuevo estudio que explora cómo ha evolucionado la forma del cometa con el tiempo. Los dos cuadros de la derecha resaltan diferentes características del cometa utilizando estas imágenes como lienzo de fondo. Las líneas rojas trazan patrones de fracturas y fallas formados por esfuerzos cortantes, una fuerza mecánica que a menudo se ve en juego en terremotos o glaciares en la Tierra y otros planetas terrestres. Esto ocurre cuando dos cuerpos o bloques se empujan y se mueven uno junto al otro en diferentes direcciones, y se cree que fue inducido aquí por la rotación y la forma irregular del cometa. Las marcas verdes indican capas escalonadas. Crédito:ESA / Rosetta / MPS para OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; C. Matonti y col. (2019)
El modelo desarrollado por los investigadores encontró que el esfuerzo cortante alcanza su punto máximo en el centro del 'cuello' del cometa, la parte más delgada del cometa que conecta los dos lóbulos.
"Es como si el material de cada hemisferio se separara y se separara, contorsionando la parte media - el cuello - y adelgazando a través de la erosión mecánica resultante, "explica el coautor Olivier Groussin, también de la Universidad de Aix-Marsella, Francia.
"Creemos que este efecto se produjo originalmente debido a la rotación del cometa combinada con su forma asimétrica inicial. Se formó un par de torsión donde el cuello y la 'cabeza' se encuentran cuando estos elementos salientes giran alrededor del centro de gravedad del cometa".
Las observaciones sugieren que el esfuerzo cortante actuó globalmente sobre el cometa y, crucialmente, alrededor de su cuello. El hecho de que las fracturas pudieran propagarse tan profundamente en 67P / C-G también confirma que el material que forma el interior del cometa es frágil. algo que antes no estaba claro.
"Ninguna de nuestras observaciones puede explicarse por procesos térmicos, "agrega el coautor Nick Attree de la Universidad de Stirling, REINO UNIDO. "Solo tienen sentido cuando consideramos un esfuerzo cortante que actúa sobre todo el cometa y especialmente alrededor de su cuello, deformándolo, dañándolo y fracturándolo durante miles de millones de años ".
Este diagrama ilustra la evolución del cometa de dos lóbulos de Rosetta, 67P / Churyumov-Gerasimenko, durante los últimos 4.500 millones de años. Crédito:C. Matonti et al (2019)
Sublimación, el proceso por el que los hielos se convierten en vapor y hacen que el polvo de cometa sea arrastrado al espacio, es otro proceso bien conocido que puede influir en la apariencia de un cometa a lo largo del tiempo. En particular, cuando un cometa pasa más cerca del Sol, it warms up and loses its ices more rapidly – perhaps best visualised in some of the dramatic outbursts captured by Rosetta during its time at Comet 67P/C–G.
The new results shed light on how dual-lobe comets have evolved over time.
Comets are thought to have formed in the earliest days of the solar system, and are stored in vast clouds at its outer edges before beginning their journey inwards. It would have been during this initial 'building' phase of the solar system that 67P/C-G got its initial shape.
The new study indicates that, even at large distances from the Sun, shear stress would then act over a timescale of billions of years following formation, while sublimation erosion takes over on shorter million-year timescales to continue shaping the comet's structure – especially in the neck region that was already weakened by shear stress.
Excitingly, NASA's New Horizons probe recently returned images from its flyby of Ultima Thule, a trans-Neptunian object located in the Kuiper belt, a reservoir of comets and other minor bodies at the outskirts of the solar system.
First impressions of the Kuiper Belt object Ultima Thule (left) revealed a surprisingly familiar appearance to the comet that ESA's Rosetta spacecraft explored for more than two years (right). Credit:Left:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute; right:ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0
The data revealed that this object also has a dual-lobed shape, even though somewhat flattened with respect to Rosetta's comet.
"The similarities in shape are promising, but the same stress structures don't seem to be apparent in Ultima Thule, " comments Christophe.
As more detailed images are returned and analysed, time will tell if it has experienced a similar history to 67P/C-G or not.
"Comets are crucial tools for learning more about the formation and evolution of the solar system, " says Matt Taylor, ESA's Rosetta Project Scientist.
"We've only explored a handful of comets with spacecraft, and 67P is by far the one we've seen in most detail. Rosetta is revealing so much about these mysterious icy visitors and with the latest result we can study the outer edges and earliest days of the solar system in a way we've never been able to do before."
