Göttingen/Wien – Am 30. September 2016 endete die Mission der europäischen Raumsonde Rosetta planmäßig mit dem Aufschlag auf dem Kometen 67P/Tschurjumov-Gerasimenko. Die Forschungsreise ist vorbei, die Auswertung der Mission aber noch lange nicht. Das neueste Ergebnis aus Rosettas Datenfundus wurde nun in den "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" präsentiert: die Messung eines ziemlich staubigen Zufallsereignisses.

Die Messung gelang am 3. Juli 2016 unter idealen Bedingungen: Während sich die Oberfläche der Imhotep-Region des Kometen in der Sonne erwärmte und begann, Staub ins All zu emittierten, führte Rosettas Flugbahn die Sonde mitten durch die dabei entstandene Wolke. Gleichzeitig war der Blick des wissenschaftlichen Kamerasystems Osiris zufällig genau auf die Stelle der Kometenoberfläche gerichtet, von der die Fontäne ihren Ursprung nahm. Insgesamt fünf Messinstrumente an Bord der Sonde konnten den Ausbruch in den folgenden Stunden dokumentieren.

Detaillierte Rekonstruktion

"Das war ein absoluter Glücksfall. So etwas lässt sich unmöglich planen", sagte Jessica Agarwal vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Leiterin der Studie. Denn solche Fontänen treten in der Regel ohne Vorwarnung auf. Die allermeisten dieser Ereignisse, die Rosetta während ihres mehr als zweijährigen Aufenthalts beim Kometen miterlebte, konnte deshalb nur ein einziges Instrument aus großer Entfernung aufzeichnen. In den seltenen Fällen, in denen Rosetta zufällig durch die Staubfontäne flog, fehlten meist aufschlussreiche Aufnahmen der entscheidenden Stelle auf der Kometenoberfläche.

Aus den umfangreichen Messdaten vom 3. Juli 2016 ließen sich nun aber Verlauf und Eigenschaften des Staubausbruchs so detailliert wie nie zuvor rekonstruieren, so Agarwal. Die beiden Instrumente Giada (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) und Cosima (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer) fingen einzelne Staubteilchen aus der Fontäne ein und konnten Geschwindigkeiten, Größen und mittlere Dichten der Teilchen bestimmen. Die Cosimadaten legen nahe, dass die Teilchen aus der Fontäne leichter zerbrechen als das sonst eingefangene Kometenmaterial. "Sie müssen entweder sehr schnell sein oder vergleichsweise locker aufgebaut", sagte Martin Hilchenbach, Leiter des Cosima-Teams.

Hohe Auflösung

Der Spektrograph Alice konnte zudem den Helligkeitsanstieg in Folge des Staubausbruchs verfolgen und wies winzige Eispartikel in der Staubwolke nach. Selbst einer der Sternensensoren von Rosetta, die eigentlich der Lagebestimmung im Raum dienen, trug ein Puzzleteil zum Gesamtbild bei: Kurz nach Beginn des Ausbruchs registrierte er einen Anstieg in der Strahlungsintensität der Kometenkoma und zeichnete auf, wie sich diese in den nächsten Stunden entwickelte.

"Das einzigartige am Ereignis vom 3. Juli 2016 sind aber die hoch aufgelösten Aufnahmen der Oberfläche", sagte Holger Sierks, der das Osiris-Team leitet. Die Forscher machten einen runden Bereich von etwa zehn Metern Durchmesser innerhalb einer Senke als Ausgangspunkt der Fontäne aus. Wie die Auswertungen der Daten zeigen, enthält dieser Bereich oberflächliches, gefrorenes Wasser.

Starke Fontäne

Dass gefrorene Gase an der Kometenoberfläche zur Staubproduktion beitragen, ist bekannt: Unter dem Einfluss der Sonne gehen diese Stoffe direkt in den gasförmigen Zustand über, das wegströmende Gas reißt Staubpartikel mit sich und erzeugt regelrechte Fontänen. Die aktuelle Studie zeigt aber, dass dieser Prozess allein das Ereignis vom 3. Juli 2016 nicht erklären kann: Mit einer Staubproduktion von etwa 18 Kilogramm pro Sekunde fiel die Fontäne um ein Vielfaches stärker aus, als herkömmliche Modelle erwarten lassen.

Welcher Prozess bei dem Ereignis noch mitwirkte, ist unklar. Denkbar wäre aber, dass sich unter der Oberfläche des Kometen Hohlräume befinden, die mit komprimiertem Gas gefüllt sind. Die beim Sonnenaufgang einfallende Strahlung erwärmt die darüber liegende Oberfläche, Risse entstehen und das Gas entweicht. (red, 30.10.2017)