Η Ροζέτα και το Φίλαι βρίσκουν πως ο κομήτης δεν είναι μαγνητισμένος

Η μελέτη των ιδιοτήτων ενός κομήτη μπορεί να παρέχει ενδείξεις για το ρόλο που έπαιξαν τα μαγνητικά πεδία στο σχηματισμό των σωμάτων του Ηλιακού Συστήματος πριν σχεδόν 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Στη βρεφική του ηλικία το Ηλιακό Σύστημα κάποτε δεν ήταν τίποτα περισσότερο από έναν περιστρεφόμενο δίσκο αερίου και σκόνης αλλά, μέσα σε μερικά εκατομμύρια χρόνια, ο Ήλιος ζωντάνεψε στο κέντρο του ταραχώδους δίσκου, με το υλικό που απέμεινε να πηγαίνει στο σχηματισμό των αστεροειδών, των κομητών, των φεγγαριών και των πλανητών.

Η σκόνη περιείχε ένα αξιόλογο μέρος σιδήρου, με μερικό από αυτό με τη μορφή μαγνητίτη. Πράγματι, κόκκοι μαγνητικών υλικών μεγέθους χιλιοστού έχουν βρεθεί σε μετεωρίτες, υποδεικνύοντας την παρουσία τους στο πρώιμο Ηλιακό Σύστημα.
Αυτό οδηγεί τους επιστήμονες να πιστεύουν ότι τα μαγνητικά πεδία που περνούσαν μέσα από τον πρωτο-πλανητικό δίσκο θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη μετακίνηση υλικού τριγύρω δεδομένου ότι άρχισε να συγκεντρώνεται όλο μαζί για να σχηματίσει μεγαλύτερα σώματα.
Ωστόσο ασαφές παραμένει το πόσο σημαντικά ήταν τα μαγνητικά πεδία αργότερα σε αυτή τη διαδικασία συσσώρευσης, καθώς οι δομικές μονάδες αυξήθηκαν σε εκατοστά, μέτρα και στη συνέχεια δεκάδες μέτρα σε όλη την έκταση, πριν η βαρύτητα αρχίσει να κυριαρχεί όταν μεγάλωσαν σε κλίμακα σε εκατοντάδες μέτρα και χιλιόμετρα.

Μερικές θεωρίες σχετικά με τον συνυπολογισμό των μαγνητικών και μη-μαγνητικών σωματιδίων σκόνης δείχνουν ότι τα μεγαλύτερα αντικείμενα που προέκυψαν θα μπορούσαν επίσης να παραμείνουν μαγνητισμένα, επιτρέποντάς τους να επηρεάζονται επίσης από τα μαγνητικά πεδία του πρωτο-πλανητικού δίσκου.

Επειδή οι κομήτες περιέχουν μερικά από τα πιο παρθένα υλικά στο Ηλιακό Σύστημα, προσφέρουν ένα φυσικό εργαστήριο για να διερευνηθεί κατά πόσον ή όχι αυτά τα μεγαλύτερα κομμάτια θα μπορούσαν να παραμείνουν μαγνητισμένα.

Ωστόσο, η ανίχνευση του μαγνητικού πεδίου των κομητών έχει αποδειχθεί δύσκολη σε προηγούμενες αποστολές, οι οποίες έκαναν συνήθως ταχείες προσεγγίσεις σε κάποιο κομήτη, σχετικά μακριά από τον πυρήνα του κομήτη.

Χρειάστηκε η εγγύτητα του τροχιακού σκάφους Ροζέτα της ESA στον κομήτη 67P / Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο, και οι μετρήσεις που έγιναν πολύ πιο κοντά και στην επιφάνεια από το όχημα προσεδάφισης της Φίλαι, να παρέχει την πρώτη λεπτομερή έρευνα των μαγνητικών ιδιοτήτων του πυρήνα ενός κομήτη.

Το μαγνητικό όργανο μέτρησης πεδίου του Φίλαι είναι το Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor (ROMAP), ενώ η Ροζέτα φέρει ένα μαγνητόμετρο ως μέρος των αισθητήρων Rosetta Plasma Consortium (RPC-MAG).

Οι αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τη Ροζέτα επέτρεψε στο RPC-MAG να ανιχνεύσει τη στιγμή όταν το Φίλαι απελευθερώθηκε το πρωί της 12^ης Νοεμβρίου 2014.

Στη συνέχεια, με την ανίχνευση περιοδικών μεταβολών στο μετρούμενο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και των κινήσεων του βραχίονα του, το ROMAP ήταν ικανό να ανιχνεύσει τις προσεδαφίσεις και να καθορίσει τον προσανατολισμό του Φίλαι τις επόμενες ώρες. Σε συνδυασμό με πληροφορίες από το πείραμα CONSERT που παρείχε μια εκτίμηση της τελικής θέσης προσγείωσης, χρονικές πληροφορίες, εικόνες από την κάμερα OSIRIS της Ροζέτα, υποθέσεις σχετικά με τη βαρύτητα του κομήτη, καθώς και μετρήσεις του σχήματός του, ήταν δυνατό να καθοριστεί η τροχιά του Φίλαι.

Οι ομάδες της αποστολής σύντομα ανακάλυψαν ότι το Φίλαι δεν προσγειώθηκε μόνο μία φορά στη θέση Αγκιλκία, αλλά, επίσης, ήρθε σε επαφή με την επιφάνεια του κομήτη τέσσερις φορές στην πραγματικότητα - συμπεριλαμβανομένης μιας σύγκρουσης με ένα επιφανειακό χαρακτηριστικό που το έστειλε κατρακυλώντας προς το τελικό σημείο προσγείωσης στην Άβυδο.

Αυτή η περίπλοκη πορεία αποδείχθηκε επιστημονικά ωφέλιμη για την ομάδα του ROMAP.

"Η μη προγραμματισμένη πτήση σε όλη την επιφάνεια στην πραγματικότητα σήμαινε ότι μπορέσαμε να συλλέξουμε ακριβείς μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου όντας σε επαφή με το Φίλαι στα τέσσερα σημεία, και σε διάφορα ύψη πάνω από την επιφάνεια", λέει ο Hans-Ulrich Auster, ένας από τους κύριους ερευνητές του ROMAP και κύριος συγγραφέας των αποτελεσμάτων που δημοσιεύονται στο περιοδικό Science και παρουσιάστηκαν στην European Geosciences Union General Assembly στη Βιέννη, Αυστρία.

Οι πολλαπλές καταβάσεις και αναβάσεις σήμαιναν ότι η ομάδα θα μπορούσε να συγκρίνει μετρήσεις που έγιναν στα ταξίδια προς τα μέσα και προς τα έξω από και προς κάθε σημείο επαφής, και καθώς πετούσε σε όλη την επιφάνεια.

Το όργανο ROMAP μέτρησε ένα μαγνητικό πεδίο κατά τη διάρκεια αυτών των αλληλουχιών, αλλά βρήκε ότι η ισχύς του δεν εξαρτάται από το ύψος ή τη θέση του Φίλαι πάνω από την επιφάνεια. Αυτό δεν είναι σύμφωνο με το ότι ο ίδιος ο πυρήνας είναι υπεύθυνος για αυτό το πεδίο.

"Αν η επιφάνεια ήταν μαγνητισμένη, θα περιμέναμε να δούμε μια σαφή αύξηση των στις μετρήσεις μαγνητικού πεδίου καθώς προσεγγίζαμε όλο και πιο κοντά στην επιφάνεια," εξηγεί ο Hans-Ulrich. "Αλλά αυτό δεν ήταν η περίπτωση σε οποιαδήποτε από τις θέσεις που επισκεφθήκαμε, έτσι καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι ο κομήτης 67P / Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο είναι ένα εξαιρετικά μη-μαγνητικό αντικείμενο."

Αντ 'αυτού, το μαγνητικό πεδίο που μετρήθηκε ήταν συνεπές με ένα εξωτερικό, συγκεκριμένα την επίδραση του μαγνητικού πεδίου του διαπλανητικού ηλιακού ανέμου κοντά στον πυρήνα του κομήτη. Το συμπέρασμα αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι οι διαφορές του πεδίου που μετρήθηκαν με το Φίλαι συμφωνούν κατά πολύ με εκείνες που παρατηρήθηκαν την ίδια στιγμή από τη Ροζέτα.

"Κατά τη διάρκεια της προσγείωσης του Φίλαι, η Ροζέτα ήταν περίπου 17 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια, και θα μπορούσαμε να παρέχουμε συμπληρωματικές μαγνητικές μετρήσεις πεδίου που αποκλείουν οποιαδήποτε τοπική μαγνητική ανωμαλία στα υλικά επιφάνειας του κομήτη», λέει ο Karl-Heinz Glassmeier, κύριος ερευνητής του οργάνου RPC-MAG που βρίσκεται επί του σκάφους του τροχιακού οχήματος συν-συγγραφέας της εργασίας για το περιοδικό Science.

Αν μεγάλα κομμάτια του υλικού στην επιφάνεια του 67P / Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο ήταν μαγνητισμένα το ROMAP θα είχε καταγράψει επιπλέον παραλλαγές στο σήμα του καθώς το Φίλαι πετούσε από πάνω τους.

"Εάν οποιοδήποτε υλικό είναι μαγνητισμένο, πρέπει να είναι σε μια κλίμακα λιγότερο του ενός μέτρου, κάτω από την χωρική ανάλυση των μετρήσεων μας. Κι αν ο κομήτης 67P / Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο είναι αντιπροσωπευτικός όλων των πυρήνων των κομητών, τότε προτείνουμε ότι οι μαγνητικές δυνάμεις δεν είναι πιθανόν να έχουν παίξει κάποιο ρόλο στη συσσώρευση των πλανητικών δομικών μονάδων μεγαλύτερων από ένα μέτρο σε μέγεθος," καταλήγει ο Hans-Ulrich.

"Είναι υπέροχο να βλέπουμε την συμπληρωματική φύση των μετρήσεων της Ροζέτα και του Φίλαι, που εργάζονται μαζί για να απαντήσει σε αυτή την απλή, αλλά σημαντική «ναι ή όχι»  ερώτηση σχετικά με το αν ο κομήτης είναι μαγνητισμένος», λέει ο Matt Taylor, επιστήμονας του έργου Ροζέτα της ESA.

Σημειώσεις για συντάκτες
“The non-magnetic nucleus of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko,” των H.-U. Auster et al. δημοσιεύτηκε στο Science Express  στις 14 Απριλίου. 

Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν ακόμα στις 14 Απριλίου στο European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2015 στη Βιέννη, Αυστρία, κατά τη διάρκεια της συνέντευξης τύπου αποκλειστικά σχετικά με τη Ροζέτα.

Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από το όργανο Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor (ROMAP) που βρίσκεται πάνω στο Φίλαι και το όργανο Rosetta Plasma Consortium fluxgate magnetometer (RPC-MAG) που βρίσκεται πάνω στη Ροζέτα.

Συνολικά, τα δεδομένα δείχνουν πως ο κομήτης έχει ένα άνω μαγνητικό πεδίο μεγέθους λιγότερο από 2 nT στην επιφάνεια του κομήτη σε πολλαπλές τοποθεσίες, με συγκεκριμένη μαγνητική ροπή < 3.1 x 10^–5 Am²/kg, μικρότερη από τις γνωστές τιμές για σεληνιακό υλικό και μετεωρίτες που μετρώνται στη Γη.