13.3: المذنبات «ذات الشعر الطويل»

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197777

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

وصف المظهر الجسدي العام للمذنبات
اشرح نطاق مدارات المذنبات
وصف حجم وتكوين نواة المذنب النموذجية
ناقش أجواء المذنبات
قم بتلخيص اكتشافات مهمة Rosetta

تختلف المذنبات عن الكويكبات بشكل أساسي في تركيبتها الجليدية، وهو اختلاف يجعلها تتألق بشكل كبير عند اقترابها من الشمس، وتشكل جوًا مؤقتًا. في بعض الثقافات المبكرة، كانت هذه النجوم المسماة بـ «النجوم المشعرة» تعتبر نذير كارثة. اليوم، لم نعد نخشى المذنبات، لكننا نتوقع بفارغ الصبر تلك التي تقترب منا بما يكفي لتقديم عرض جيد للسماء.

ظهور المذنبات

المذنب هو جزء صغير نسبيًا من المواد الجليدية (عادة ما يكون عرضها بضعة كيلومترات) التي تطور الغلاف الجوي عند اقترابها من الشمس. في وقت لاحق، قد يكون هناك ذيل خافت وغامض للغاية، يمتد على بعد عدة ملايين من الكيلومترات من الجسم الرئيسي للمذنب. تمت ملاحظة المذنبات منذ العصور الأولى: توجد حسابات المذنبات في تاريخ جميع الحضارات القديمة تقريبًا. ومع ذلك، فإن المذنب النموذجي ليس مذهلاً في سمائنا، وبدلاً من ذلك يظهر بقعة ضوء خافتة ومنتشرة أصغر إلى حد ما من القمر وأقل سطوعًا مرات عديدة. (بدت المذنبات أكثر إثارة للناس قبل اختراع الإضاءة الاصطناعية، مما يضر برؤيتنا لسماء الليل.)

مثل القمر والكواكب، يبدو أن المذنبات تتجول بين النجوم، وتغيّر مواقعها ببطء في السماء من الليل إلى الليل. ولكن على عكس الكواكب، تظهر معظم المذنبات في أوقات غير متوقعة، وهو ما قد يفسر سبب إلهامها بالخوف والخرافات في أوقات سابقة. عادةً ما تظل المذنبات مرئية لفترات تتراوح من أسبوعين إلى عدة أشهر. سنقول المزيد عن مكوناتها وكيف تصبح مرئية بعد مناقشة اقتراحاتها.

لاحظ أن الصور الثابتة للمذنبات تعطي الانطباع بأنها تتحرك بسرعة عبر السماء، مثل النيزك الساطع أو النجم الساقط. بالنظر إلى هذه الصور فقط، من السهل الخلط بين المذنبات والشهب. لكن عند رؤيتها في السماء الحقيقية، فإنها مختلفة جدًا: النيزك يحترق في غلافنا الجوي ويختفي في بضع ثوانٍ، في حين أن المذنب قد يكون مرئيًا لأسابيع في نفس الجزء تقريبًا من السماء.

مدارات المذنب

تعود دراسة المذنبات كأعضاء في النظام الشمسي إلى زمن إسحاق نيوتن، الذي اقترح أولاً أنها تدور حول الشمس على كتل بيضاوية طويلة للغاية. قام زميل نيوتن إدموند هالي (راجع مربع ميزات الملاحظة) بتطوير هذه الأفكار، وفي عام 1705، نشر حسابات 24 مدارًا للمذنب. على وجه الخصوص، أشار إلى أن مدارات المذنبات الساطعة التي ظهرت في السنوات 1531 و1607 و1682 كانت متشابهة جدًا لدرجة أن الثلاثة يمكن أن تكون نفس المذنب، وتعود إلى الحضيض (الأقرب إلى الشمس) على فترات متوسطها 76 عامًا. إذا كان الأمر كذلك، فقد توقع أن يعود الكائن بعد ذلك حوالي عام 1758. على الرغم من وفاة هالي في الوقت الذي ظهر فيه المذنب كما تنبأ، فقد أُطلق عليه اسم Comet Halley (القوافي التي تحمل كلمة «الوادي») تكريمًا لعالم الفلك الذي اعترف به لأول مرة كعضو دائم في نظامنا الشمسي، يدور حول الشمس. يقع الأوج (أبعد نقطة عن الشمس) خارج مدار نبتون.

نعلم الآن من السجلات التاريخية أن Comet Halley قد تمت ملاحظته وتسجيله بالفعل في كل ممر بالقرب من الشمس منذ عام 239 قبل الميلاد على فترات تتراوح من 74 إلى 79 عامًا. تختلف فترة عودتها إلى حد ما بسبب التغيرات المدارية الناتجة عن سحب الكواكب العملاقة. في عام 1910، تم تنظيف الأرض بواسطة ذيل المذنب، مما تسبب في الكثير من القلق العام الذي لا داعي له. ظهر Comet Halley آخر مرة في سمائنا في عام 1986 (الشكل\(\PageIndex{1}\))، عندما قابلته العديد من المركبات الفضائية التي أعطتنا ثروة من المعلومات حول تركيبتها؛ ستعود في عام 2061.

بديل — الشكل\(\PageIndex{1}\): كوميت هالي. يُظهر هذا المركب المكون من ثلاث صور (واحدة باللون الأحمر وواحدة باللون الأخضر وواحدة باللون الأزرق) Comet Halley كما شوهد بواسطة تلسكوب كبير في تشيلي عام 1986. خلال الوقت الذي تم فيه التقاط الصور الثلاث بالتسلسل، تحرك المذنب بين النجوم. تم نقل التلسكوب للحفاظ على ثبات صورة المذنب، مما تسبب في ظهور النجوم في ثلاث نسخ (مرة واحدة في كل لون) في الخلفية.

إدموند هالي: رجل عصر النهضة في علم الفلك

كان إدموند هالي (الشكل\(\PageIndex{2}\))، عالم الفلك اللامع الذي قدم مساهمات في العديد من مجالات العلوم والإحصاء، بكل المقاييس شخصًا كريمًا ودافئًا ومنفتحًا. في هذا، كان نقيضًا تمامًا لصديقه العزيز إسحاق نيوتن، الذي شجع هالي عمله الرائع، Principia (انظر المدارات والجاذبية)، وحرر، وساعد في دفع تكاليف النشر. قام هالي بنفسه بنشر أول ورقة علمية له في سن العشرين، بينما كان لا يزال في الكلية. ونتيجة لذلك، تم منحه لجنة ملكية للذهاب إلى سانت هيلينا (جزيرة نائية قبالة سواحل إفريقيا حيث سيتم نفي نابليون لاحقًا) لإجراء أول مسح تلسكوبي للسماء الجنوبية. بعد عودته، حصل على ما يعادل درجة الماجستير وتم انتخابه في الجمعية الملكية المرموقة في إنجلترا، وجميعهم في سن 22 عامًا.

بالإضافة إلى عمله على المذنبات، كان هالي أول عالم فلك يدرك أن ما يسمى بالنجوم «الثابتة» تتحرك بالنسبة لبعضها البعض، من خلال الإشارة إلى أن العديد من النجوم الساطعة قد غيرت مواقعها منذ نشر بطليموس للكتالوجات اليونانية القديمة. كتب بحثًا عن إمكانية وجود كون غير محدود، واقترح أن بعض النجوم قد تكون متغيرة، وناقش طبيعة وحجم السديم (هياكل متوهجة تشبه السحاب يمكن رؤيتها في التلسكوبات). أثناء وجودها في سانت هيلينا، لاحظت هالي كوكب عطارد وهو يمر عبر وجه الشمس وطورت الرياضيات الخاصة بكيفية استخدام عمليات العبور هذه لتحديد حجم النظام الشمسي.

في مجالات أخرى، نشرت هالي الجدول الأول للعمر المتوقع للإنسان (مقدمة إحصاءات التأمين على الحياة)؛ وكتبت أبحاثًا عن الرياح الموسمية والرياح التجارية والمد والجزر (رسم خطوط المد والجزر في القناة الإنجليزية لأول مرة)؛ ووضعت الأسس للدراسة المنهجية للمجال المغناطيسي للأرض؛ درس التبخر وكيف تصبح المياه الداخلية مالحة؛ حتى أنه صمم جرس الغوص تحت الماء. عمل كدبلوماسي بريطاني، حيث قدم المشورة لإمبراطور النمسا واستكشف قيصر روسيا المستقبلي حول إنجلترا (قيل لنا إنه ناقش بشغف أهمية العلم وجودة البراندي المحلي).

في عام 1703، أصبح هالي أستاذًا للهندسة في أكسفورد، وفي عام 1720، تم تعيينه عالم الفلك الملكي في إنجلترا. استمر في مراقبة الأرض والسماء ونشر أفكاره لمدة 20 عامًا أخرى، حتى أودى الموت به عن عمر 85 عامًا.

يعود عدد قليل فقط من المذنبات في وقت يمكن قياسه من الناحية البشرية (أقصر من قرن)، مثل المذنبات Comet Halley؛ تسمى هذه المذنبات قصيرة المدى. لقد تغيرت مدارات العديد من المذنبات قصيرة المدى من خلال الاقتراب جدًا من أحد الكواكب العملاقة - غالبًا كوكب المشتري (وبالتالي يطلق عليها أحيانًا اسم مذنبات عائلة المشتري). معظم المذنبات لها فترات طويلة وستستغرق آلاف السنين للعودة، إذا عادت على الإطلاق. كما سنرى لاحقًا في هذا الفصل، تأتي معظم المذنبات من عائلة المشتري من مصدر مختلف عن المذنبات طويلة المدى (تلك ذات الفترات المدارية الأطول من حوالي قرن).

توجد سجلات مراقبة لآلاف المذنبات. لقد زارنا اثنان من المذنبات اللامعين في العقود الأخيرة. أولاً، في مارس 1996، جاء المذنب هياكوتاكي، بذيل طويل جدًا. بعد عام، ظهر Comet Hale-Bopp؛ كان ساطعًا مثل النجوم اللامعة وظل مرئيًا لعدة أسابيع، حتى في المناطق الحضرية (انظر الصورة التي تفتح هذا الفصل). \(\PageIndex{1}\)يسرد الجدول بعض المذنبات المعروفة التي يكون تاريخها أو مظهرها ذا أهمية خاصة.

الجدول\(\PageIndex{1}\): بعض المذنبات المثيرة للاهتمام
اسم	الفترة	الدلالة
المذنب الكبير لعام 1577	طويل	أظهر Tycho Brahe أنه كان خارج القمر (خطوة كبيرة في فهمنا)
المذنب الكبير لعام 1843	طويل	المذنب المُسجل الأكثر سطوعًا؛ يمكن رؤيته
المذنب الصيفي لعام 1910	طويل	ألمع مذنب في القرن العشرين
غرب	طويل	انكسرت النواة إلى قطع (1976)
هياكوتاكي	طويل	مرت على بعد 15 مليون كيلومتر من الأرض (1996)
هايل-بوب	طويل	ألمع مذنب حديث (1997)
سويفت-توتل	133 عاماً	المذنب الرئيسي لوابل نيزك بيرسيد
هالي	76 عاماً	اكتشف أن المذنب الأول دوري؛ تم استكشافه بواسطة مركبة فضائية في عام 1986
بوريلي	6.8 سنوات	مركبة فلايبي باي ديب سبيس 1 (2000)
بييلا	6.7 سنوات	انفصلت في عام 1846 ولم تتم رؤيتها مرة أخرى
تشوريوموف-جيراسيمينكو	6.5 سنوات	الهدف من بعثة روزيتا (2014-16)
وايلد 2	6.4 سنوات	الهدف من مهمة عودة عينة Stardust (2004)
تيمبل 1	5.7 سنوات	الهدف من مهمة ديب إمباكت (2005)
إنكي	3.3 سنوات	أقصر فترة معروفة

نواة المذنب

عندما ننظر إلى المذنب النشط، كل ما نراه عادة هو غلافه الجوي المؤقت من الغاز والغبار المضاء بأشعة الشمس. هذا الغلاف الجوي يسمى رأس المذنب أو الغيبوبة. نظرًا لأن جاذبية هذه الأجسام الصغيرة ضعيفة جدًا، فإن الغلاف الجوي يهرب بسرعة طوال الوقت؛ يجب تجديده بمواد جديدة يجب أن تأتي من مكان ما. المصدر هو النواة الصغيرة الصلبة في الداخل، التي يبلغ عرضها بضعة كيلومترات فقط، وعادة ما تكون مخفية بالوهج من الغلاف الجوي الأكبر حجمًا المحيط بها. النواة هي المذنب الحقيقي، وهو جزء من المادة الجليدية القديمة المسؤولة عن الغلاف الجوي والذيل (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

تم اقتراح النظرية الحديثة للطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمذنبات لأول مرة من قبل عالم الفلك بجامعة هارفارد فريد ويبل في عام 1950. قبل عمل ويبل، اعتقد العديد من علماء الفلك أن نواة المذنب قد تكون تجمعًا سائبًا من المواد الصلبة، نوعًا من «بنك الحصى» المداري، اقترح ويبل بدلاً من ذلك أن النواة عبارة عن جسم صلب يبلغ عرضه بضعة كيلومترات، ويتكون من جزء كبير من الجليد المائي (ولكن مع جليدات أخرى أيضًا) ممزوجًا بـ حبيبات السيليكات والغبار. أصبح هذا الاقتراح معروفًا باسم نموذج «كرة الثلج القذرة».

يمكن اكتشاف بخار الماء والمواد المتطايرة الأخرى التي تتسرب من النواة عند تسخينها في رأس المذنب وذيله، وبالتالي يمكننا استخدام الأطياف لتحليل الذرات والجزيئات التي تتكون منها نواة الجليد. ومع ذلك، فإننا أقل يقينًا إلى حد ما من المكون غير الجليدي. لم نتعرف أبدًا على جزء من المادة الصلبة من المذنب الذي نجا من المرور عبر الغلاف الجوي للأرض. ومع ذلك، فإن المركبات الفضائية التي اقتربت من المذنبات كانت تحمل أجهزة كشف الغبار، بل إن بعض غبار المذنبات قد أعيد إلى الأرض (الشكل\(\PageIndex{4}\)). يبدو أن الكثير من «الأوساخ» في كرة الثلج القذرة عبارة عن هيدروكربونات وسيليكات بدائية داكنة، تشبه إلى حد ما المادة التي يُعتقد أنها موجودة على الكويكبات البدائية المظلمة.

نظرًا لأن نوى المذنبات صغيرة ومظلمة، فمن الصعب دراستها من الأرض. حصلت المركبة الفضائية على قياسات مباشرة لنواة المذنب، ولكن في عام 1986، عندما اجتاحت ثلاث مركبات فضائية المذنب هالي من مسافة قريبة (الشكل\(\PageIndex{5}\)). بعد ذلك، حلقت مركبات فضائية أخرى بالقرب من المذنبات الأخرى. في عام 2005، قامت المركبة الفضائية Deep Impact التابعة لناسا بحمل مسبار للتأثير بسرعة عالية مع نواة Comet Tempel 1. ولكن حتى الآن، كانت الدراسة الأكثر إنتاجية للمذنب هي بعثة Rosetta لعام 2015، والتي سنناقشها قريبًا.

الغلاف الجوي للمذنب

إن النشاط المذهل الذي يسمح لنا برؤية المذنبات ناتج عن تبخر الجليد المذنب الذي تسخنه أشعة الشمس. خارج حزام الكويكبات، حيث تقضي المذنبات معظم وقتها، يتم تجميد هذه الجليد بقوة. ولكن عندما يقترب المذنب من الشمس، يبدأ في التسخين. إذا كان الماء (H ₂ O) هو الجليد السائد، فإن كميات كبيرة تتبخر عندما يسخن ضوء الشمس السطح فوق 200 K. يحدث هذا للمذنب النموذجي إلى حد ما خارج مدار المريخ. يؤدي التبخر H ₂ O بدوره إلى إطلاق الغبار الذي تم خلطه بالجليد. نظرًا لأن نواة المذنب صغيرة جدًا، فإن جاذبيتها لا يمكنها كبح الغاز أو الغبار، وكلاهما يتدفق بعيدًا إلى الفضاء بسرعة حوالي كيلومتر واحد في الثانية.

يستمر المذنب في امتصاص الطاقة مع اقترابه من الشمس. يذهب قدر كبير من هذه الطاقة إلى تبخر الجليد، وكذلك في تسخين السطح. ومع ذلك، تشير الملاحظات الأخيرة للعديد من المذنبات إلى أن التبخر ليس منتظمًا وأن معظم الغاز يتم إطلاقه في طفرات مفاجئة، ربما يقتصر على مناطق قليلة من السطح. يمتد الغلاف الجوي للمذنب إلى الفضاء بسرعة حوالي كيلومتر واحد في الثانية، ويمكن أن يصل إلى حجم هائل. غالبًا ما يكون قطر رأس المذنب كبيرًا مثل المشتري، ويمكن أن يقترب أحيانًا من قطر مليون كيلومتر (الشكل\(\PageIndex{6}\)).

تتطور معظم المذنبات أيضًا ذيولًا عند اقترابها من الشمس. ذيل المذنب هو امتداد لغلافه الجوي، ويتكون من نفس الغاز والغبار الذي يتكون منه رأسه. في وقت مبكر من القرن السادس عشر، أدرك المراقبون أن ذيول المذنب تشير دائمًا بعيدًا عن الشمس (الشكل\(\PageIndex{7}\))، وليس إلى الوراء على طول مدار المذنب. اقترح نيوتن أن ذيول المذنب تتكون من قوة تنافر من ضوء الشمس تدفع الجسيمات بعيدًا عن الرأس - وهي فكرة قريبة من رؤيتنا الحديثة.

يعمل المكونان المختلفان اللذان يشكلان الذيل (الغبار والغاز) بشكل مختلف نوعًا ما. يُطلق على الجزء الأكثر سطوعًا من الذيل اسم ذيل الغبار، لتمييزه عن الذيل المستقيم الخافت المصنوع من الغاز المؤين، ويسمى الذيل الأيوني. يتم نقل الذيل الأيوني إلى الخارج بواسطة تيارات الأيونات (الجسيمات المشحونة) المنبعثة من الشمس. كما ترى في الشكل\(\PageIndex{8}\)، ينحني ذيل الغبار الأكثر نعومة قليلاً، حيث تنتشر جزيئات الغبار الفردية على طول مدار المذنب، في حين أن الأيونات المستقيمة عبارة عن ذيل يتم دفعه بشكل مباشر إلى الخارج من الشمس بواسطة رياح نجمنا من الجسيمات المشحونة

في هذه الأيام، يمكن العثور على المذنبات القريبة من الشمس بواسطة مركبة فضائية مصممة لمراقبة نجمنا. على سبيل المثال، في أوائل يوليو 2011، شهد علماء الفلك في مرصد الطاقة الشمسية والهيليوسفير (SOHO) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA/NASA) مذنبًا يتجه نحو الشمس، وهي واحدة من حوالي 3000 مشاهدة من هذا القبيل. يمكنك أيضًا مشاهدة مقطع فيديو قصير من وكالة ناسا بعنوان «لماذا نرى الكثير من مذنبات الرعي الشمسي؟»

مهمة روزيتا كوميت

في التسعينيات، قرر العلماء الأوروبيون تصميم مهمة أكثر طموحًا من شأنها مطابقة المدارات مع المذنب القادم وتتبعه عند اقترابه من الشمس. واقترحوا أيضًا أن مركبة فضائية أصغر ستحاول بالفعل الهبوط على المذنب. تم تسمية المركبة الفضائية الرئيسية التي يبلغ وزنها 2 طن روزيتا، وكانت تحمل عشرات الأدوات العلمية، وتم تسمية مركبة الهبوط التي يبلغ وزنها 100 كيلوغرام مع تسع أدوات أخرى بـ Philae.

تم إطلاق مهمة Rosetta في عام 2004. تسببت التأخيرات في إطلاق صاروخ الإطلاق في فقدان المذنب المستهدف الأصلي، لذلك تم اختيار وجهة بديلة، Comet Churyumov-Gerasimenko (سميت على اسم المكتشفين، ولكنها تشير عمومًا إلى 67P). تبلغ فترة ثورة هذا المذنب 6.45 عامًا، مما يجعله مذنبًا من عائلة المشتري.

نظرًا لأن وكالة الفضاء الأوروبية لم تتمكن من الوصول إلى مصادر الطاقة النووية التي تعمل بالبلوتونيوم والتي تستخدمها وكالة ناسا لمهام الفضاء السحيق، فقد كان على روزيتا أن تعمل بالطاقة الشمسية، مما يتطلب ألواحًا شمسية كبيرة بشكل خاص. حتى هذه لم تكن كافية للحفاظ على تشغيل المركبة لأنها تطابق المدارات مع 67P بالقرب من أوج المذنب. كان الحل الوحيد هو إيقاف تشغيل جميع أنظمة المركبات الفضائية والسماح لها بالتوجه لعدة سنوات نحو الشمس، بعيدًا عن الاتصال بوحدات التحكم على الأرض حتى تصبح الطاقة الشمسية أقوى. اعتمد نجاح المهمة على جهاز توقيت تلقائي لإعادة تشغيل الطاقة عند اقترابها من الشمس. لحسن الحظ، نجحت هذه الاستراتيجية.

في أغسطس 2014، بدأت روزيتا في الاقتراب التدريجي من نواة المذنب، وهو جسم مشوه بشكل غريب يبلغ عرضه حوالي 5 كيلومترات، ويختلف تمامًا عن المظهر السلس لنواة هالي (ولكن مظلمة بنفس القدر). فترة دورانها هي 12 ساعة. في 12 نوفمبر 2014، تم إسقاط مركبة الهبوط Philae، حيث هبطت ببطء لمدة 7 ساعات قبل أن تصطدم بلطف بالسطح. ارتد ودحرج، واستقر تحت عبء متدرج حيث لم يكن هناك ما يكفي من ضوء الشمس للحفاظ على بطارياته مشحونة. بعد العمل لبضع ساعات وإرسال البيانات مرة أخرى إلى المركبة المدارية، صمتت Philae. ومع ذلك، واصلت المركبة الفضائية الرئيسية Rosetta عملياتها، مع زيادة مستوى نشاط المذنب، مع تدفق البواخر الغازية من السطح. مع اقتراب المذنب من الحضيض في سبتمبر 2015، تراجعت المركبة الفضائية لضمان سلامتها.

يتجاوز مدى صور Rosetta (والبيانات من الأدوات الأخرى) بكثير أي شيء شاهده علماء الفلك من قبل من المذنب. كانت أفضل دقة تصوير بعامل أكبر بنسبة 100 تقريبًا من أفضل صور Halley. على هذا المقياس، يبدو المذنب خشنًا بشكل مدهش، بزوايا حادة وحفر عميقة وتراكبات (الشكل\(\PageIndex{9}\)).

يُعزى الشكل المزدوج لنواة 67P مبدئيًا إلى تصادم واندماج نواتين مستقلتين للمذنب منذ فترة طويلة. تحققت المركبة الفضائية من أن السطح المظلم للمذنب كان مغطى بمركبات عضوية غنية بالكربون، ممزوجة بالكبريتيدات وحبوب الحديد والنيكل. يبلغ متوسط كثافة 67P 0.5 جم/سم ³ فقط (تبلغ كثافة الماء في هذه الوحدات 1 جم/سم ³.) تشير هذه الكثافة المنخفضة إلى أن المذنب مسامي تمامًا، أي أن هناك قدرًا كبيرًا من المساحة الفارغة بين مواده.

كنا نعلم بالفعل أن تبخر جليدات المذنبات كان متقطعًا ومقتصرًا على الطائرات الصغيرة، ولكن في المذنب 67P، تم نقل هذا إلى أقصى حد. في أي وقت، يكون أكثر من 99٪ من السطح غير نشط. يبلغ عرض الفتحات النشطة بضعة أمتار فقط، مع اقتصار المواد على النفاثات الضيقة التي تستمر لبضع دقائق فقط (الشكل). يعتمد مستوى النشاط بشدة على التدفئة الشمسية، وبين يوليو وأغسطس 2015، ارتفع بعامل 10. يُظهر التحليل النظيري للديوتيريوم في الماء الذي يطرده المذنب أنه يختلف عن الماء الموجود على الأرض. وبالتالي، يبدو أن المذنبات مثل 67P لم تساهم في أصل محيطاتنا أو الماء في أجسامنا، كما اعتقد بعض العلماء.

تواصل وكالة الفضاء الأوروبية إنتاج مقاطع فيديو قصيرة مثيرة للاهتمام توضح تحديات ونتائج بعثتي Rosetta و Philae. على سبيل المثال، شاهد «Rosetta's Moment in the Sun» لمشاهدة بعض صور المذنب الذي يولد أعمدة من الغاز والغبار والاستماع إلى بعض المخاطر التي يشكلها المذنب النشط على المركبة الفضائية.

المفاهيم الأساسية والملخص

أظهر هالي أولاً أن بعض المذنبات موجودة في مدارات مغلقة وتعود بشكل دوري لتتأرجح حول الشمس. قلب المذنب هو نواته التي يبلغ قطرها بضعة كيلومترات وتتكون من المواد المتطايرة (_H2 O المجمدة بشكل أساسي) والمواد الصلبة (بما في ذلك السيليكات والمواد الكربونية). اقترح Whipple لأول مرة نموذج «كرة الثلج القذرة» هذا في عام 1950؛ وقد تم تأكيد ذلك من خلال دراسات المركبات الفضائية للعديد من المذنبات. مع اقتراب النواة من الشمس، تتبخر المواد المتطايرة (ربما في طائرات أو انفجارات محلية) لتشكل رأس المذنب أو غلافه الجوي، الذي يهرب بسرعة حوالي كيلومتر واحد في الثانية. يتدفق الغلاف الجوي بعيدًا عن الشمس ليشكل ذيلًا طويلًا. أدت بعثة Rosetta التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية إلى المذنب P67 (Churyumov-Gerasimenko) إلى زيادة معرفتنا بشكل كبير بطبيعة النواة والعملية التي تطلق من خلالها المذنبات الماء والمواد المتطايرة الأخرى عند تسخينها بواسطة ضوء الشمس.

مسرد المصطلحات

مذنب: جسم صغير من المادة الجليدية والمتربة التي تدور حول الشمس؛ عندما يقترب المذنب من الشمس، تتبخر بعض مواده، وتشكل رأسًا كبيرًا من الغاز الهش وغالبًا ما يكون ذيلًا

نواة (لمذنب): قطعة صلبة من الجليد والغبار في رأس المذنب

ذيل: (للمذنب) ذيل يتكون من جزأين: يتكون ذيل الغبار من الغبار الذي تم تخفيفه بفعل تسامي الجليد في المذنب ثم تدفعه الفوتونات من الشمس إلى تيار منحني؛ والذيل الأيوني عبارة عن تيار من الجسيمات المؤينة التي تبخرت من المذنب ثم تجتاحها الرياح الشمسية بعيدًا عن الشمس