Миссия Розетта (Rosetta) Европейского космического агентства, была первой миссией, в которой участвовал космический корабль летящий за кометой, путешествующей вокруг Солнца. Она также разместила на поверхности кометы посадочный модуль и обнаружила подсказки о том, как магнитные поля могли помочь формированию Солнечной системы.
Орбитальный аппарат «Розетта» вместе со своим посадочным аппаратом «Филы» измерил магнитное поле кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. Ученые из отделения наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института, США, и Технического университета Брауншвейга, Германия, изучили данные Розетты и обнаружили, что комета имеет слабое магнитное поле. Джон Бирстекер, кандидат наук в области планетологии в Массачусетском технологическом институте и ведущий автор исследования, говорит: «Наша работа согласуется с теориями эволюции протопланетных дисков с магнитным полем, впервые это было проверено во внешней солнечной системе». Исследование было опубликовано в Астрофизическом журнале .
«Считается, что магнитное поле в нашем протопланетном диске сыграло ключевую роль в аккреции газа и пыли на молодое Солнце», — объясняет Джеймс Брайсон, ученый-планетолог из Отделения наук о Земле в Кембриджском университете, который не участвует в исследовании Бирстекера. «Это поле эффективно действует как пружина, которая позволяет различным участкам газа в диске эффективно взаимодействовать друг с другом.
Бирстекер добавляет: «Мы заинтересованы в данных о магнитных полях в первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы, поскольку было предложено, чтобы магнитные поля играли важную роль в эволюции протопланетных дисков, включая тот, который сформировал Солнечную систему».
Около 4,6 миллиардов лет назад Солнечная система начала формироваться в виде клубящегося облака газа и пыли, но затем рухнула внутрь, сжимаясь, создав вращающийся диск. Мелкие частицы внутри диска слипались вместе, создавая более крупные тела, которые в конечном итоге образовывали планеты, луны, астероиды, кометы и метеороиды. Исследования метеоритов говорят нам, что часть пыли в этом раннем вращающемся облаке могла состоять из железа и других магнитных частиц. Ученые спрашивают, создавали ли эти частицы магнитные поля внутри протопланетного диска, и если да, помогали ли эти поля склеить частицы, когда они собирались вместе. Однако исследования магнетизма в метеоритах были в основном ограничены предоставлением информации только о внутренней Солнечной системе.
Наблюдения за кометами типа 67P могут рассказать нам больше о том, как образовалась внешняя Солнечная система. Как и некоторые другие кометы, 67P, как полагают, прилетела из пояса Койпера за пределами орбиты Нептуна. Позже 67P подошла ближе к Юпитеру, сила тяжести которого подтянула 67P на 6,5-летнюю орбиту ближе к Солнцу.
Поскольку кометы малы и сформированы далеко от Солнца, считается, что они очень мало изменились с момента их образования. Кометы созданы из замороженной воды и углекислого газа, а также пыли и некоторого количества органических материалов. Астрономы думают, что они остались от материалов, которые образовали раннюю Солнечную систему, после того, как исконное газопылевое облако рухнуло и образовались планеты, луны и астероиды.
Согласно данным миссии Rosetta, исследования воды и газов 67P показывают, что комета, вероятно, образовалась в очень холодной области, вдали от Солнца.
«67P — кладезь информации о ранней Солнечной системе», — говорит Бирстекер. «Поскольку 67P находилась в холодной области в течение почти всего срока своей жизни в Солнечной системе, она обеспечила уникальную запись условий во время формирования планетезималей во внешней Солнечной системе. Никаких других записей о ранней внешней Солнечной системе в настоящее время нет».
Чтобы измерить магнитное поле 67P, на Розетте был установлен магнитометр (Plasma Consortium Magnetometer, или RPC-MAG), а сна пускаемом аппарате Филы (Philae) — Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor (ROMAP). Когда Филы попытался приземлиться на 67P в ноябре 2014 года, он дважды отскочил от поверхности, прежде чем остановиться. Однако, когда Филы отскочил, ROMAP провел несколько измерений магнитного поля кометы, как на ее поверхности, так и чуть выше, в то время как RPC-MAG измерял магнитное поле еще дальше, на высоте около 17 километров над поверхностью.
Ганс-Ульрих Остер и Филипп Хейниш, ученые из Института геофизики и внеземной физики в Университете Брауншвейга в Германии, изучили данные ROMAP и RPC-MAG, а также ранние данные о траектории Филы и обнаружили, что комета имела очень слабое магнитное поле. Позже, команда использовала инструмент OSIRIS (система обработки изображений) установленный на Розетте, чтобы получить изображения кометы с высоким разрешением, с помощью которых они смогли смоделировать точную форму кометы 67P и лучше оценить максимальную силу магнитного поля кометы.
«Посадка Филы прошла не так как планировалось и спускаемый аппарат был изначально потерян!» — говорит Бирстекер. «Филы отскочил от поверхности кометы вместо того, чтобы остановиться в месте посадки». Однако, как он объясняет далее: «Как оказалось, нам очень повезло, потому что это позволило магнитометру собрать данные с большей области кометы, а не только в месте посадки. Но все это сработало только после тщательной реконструкции траектории Филы, данных о магнитном поле и форме кометы. Верхние пределы напряженности магнитного поля совпали с теориями, в которых магнитные поля играют важную роль в управлении эволюцией диска, который сформировал Солнечную систему. Они согласуются с требуемой напряженностью магнитного поля от теоретических моделей эволюции диска».
Бирстекер заключает: «Наши исследования происходят в интересное время для этой области. Методы магнитных измерений метеоритов совершенствуются, а новые метеориты постоянно изучаются, поэтому мы можем начать собирать воедино крупномасштабную магнитную структуру диска, сформировавшего Солнечную систему». Он добавляет, что «Астрономические измерения такими приборами, как ALMA, Атакамская большая решётка миллиметрового диапазона, наконец, достигают точности и разрешения, при которых мы можем наблюдать эти магнитные поля в других планетных системах».
Работа была поддержана в рамках программы НАСА «Развивающиеся миры».
