Quelle: DLR.

Viereinhalb Milliarden Jahre altes Eis ist fluffiger noch als der Milchschaum auf einem Cappuccino. Nach Jahren der Detektivarbeit haben europäische Wissenschaftler der ESA-Mission Rosetta jetzt auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko die Stelle finden können, an der das Landemodul Philae am 12. November 2014, überwacht aus dem Philae-Kontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), seinen zweiten und vorletzten Bodenkontakt hatte, ehe es 30 Meter weiter endgültig zum Stillstand kam. Dabei hinterließ Philae Spuren: Die Sonde drückte sich mit ihrer Oberseite und dem Gehäuse für den Probenbohrer in den eisigen Spalt eines schwarzen, von kohlenstoffhaltigem Staub bedeckten Brockens. So kratzte Philae den Brocken auf und legte vor der Sonnenstrahlung geschütztes Eis aus der Entstehungszeit des Kometen frei. Die blanke, helle Eisfläche, deren Umriss ein wenig an einen Totenschädel erinnert, verriet nun die Kontaktstelle, wie die Forschenden im Wissenschaftsmagazin NATURE schreiben.

Bisher waren die Stelle des Erstkontakts, der Punkt einer Kollision nach dem Wiederabheben und der finale Landeplatz bekannt, an dem Philae nach über zwei Stunden zur Ruhe kam und gegen Missionsende 2016 auch gefunden wurde. „Nun kennen wir endlich den genauen Ort, wo Philae zum zweiten Mal den Kometen berührte. Damit können wir die Flugbahn des Landers vollständig rekonstruieren und prägnanter wissenschaftliche Ergebnisse aus den Telemetriedaten sowie Messungen einiger während des Landevorgangs angeschalteter Messinstrumente ableiten“, erklärt Dr. Jean-Baptiste Vincent vom DLR-Institut für Planetenforschung, der an der jetzt veröffentlichten Forschungsarbeit beteiligt ist. „Philae hatte uns noch ein allerletztes Rätsel aufgegeben ”, benennt Erstautor Laurence O’Rourke von der Europäischen Weltraumorganisation ESA die Motivation hinter der mehrjährigen Suche nach ‚TD2‘, Touchdown-Punkt 2. „Es war sehr wichtig, den Landeplatz zu identifizieren, denn die an Philae angebrachten Sensoren zeigten an, dass der Lander sich in die Oberfläche hineingegraben und so höchstwahrscheinlich das darunter liegende, urzeitliche Eis freigelegt hatte.“ Über die vergangenen Jahre wurde die Stelle in den zahlreichen Bildern und Daten von Philaes Landegebiet wie die sprichwörtliche Stecknadel im Heuhaufen gesucht.

Das Magnetometer gibt den entscheidenden Hinweis
Immer wieder suchten die Wissenschaftler in den hoch aufgelösten Aufnahmen der OSIRIS-Kamera, einem Instrument des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen auf dem Rosetta-Orbiter, nach Stellen von blankem Eis in der vermuteten Region – lange Zeit ohne Erfolg. Erst die Auswertung von Messungen mit dem Magnetometer ROMAP, das unter der Leitung der Technischen Universität Braunschweig für Philae gebaut wurde, brachte die Wissenschaftler auf die richtige Spur. Das Team untersuchte in den Daten auftretende Änderungen, als sich der 48 cm vom Lander abstehende Magnetometerausleger beim Treffen auf die Oberfläche bewegte – also weggebogen wurde. Dabei ergab sich ein charakteristisches Muster in den ROMAP-Daten, das zeigte wie sich der Ausleger relativ zu Philae bewegte. Das ermöglichte es den Forschenden abzuschätzen, wie lange die Sonde in das Eis eingedrungen war. Die Daten von ROMAP wurden mit denen des RPC-Magnetometers auf Rosetta korreliert, um die genaue Orientierung von Philae zu bestimmen.

Die Analyse der Daten ergab, dass Philae fast zwei volle Minuten – in dieser Umgebung mit winziger Gravitation ist das nicht ungewöhnlich – an der zweiten Bodenkontaktstelle verbracht hatte und dabei mindestens vier verschiedene Oberflächenkontakte hatte, während die Sonde durch die zerklüftete Landschaft ‚pflügte‘. Ein besonders bemerkenswerter Abdruck, der in den Bildern sichtbar wurde, entstand, als die Oberseite von Philae an der Seite einer offenen Spalte 25 Zentimeter in das Eis sank und dort erkennbare Spuren des Bohrturms und der Oberseite hinterließ. Die Spitzen in den Magnetfelddaten, die sich aus der Auslegerbewegung ergaben, zeigten, dass Philae drei Sekunden brauchte, um diese spezielle ‚Delle‘ zu erzeugen.

Eine Totenkopfschädel-Skulptur aus blankem Kometeneis
Die ROMAP-Daten halfen, diese Stelle mit der eisgefüllten, hellen offenen Spalte in OSIRIS-Aufnahmen zu entdecken. Von oben betrachtet erinnerte ihr Anblick die Forscher an einen Totenschädel, und so tauften sie die Kontaktstelle ‚Schädeldecken-Grat‘. Das ‚rechte Auge‘ des Schädels entstand, als Philaes Oberseite den Kometenstaub hier zusammenpresste, während Philae wie eine Windmühle durch den Spalt zwischen den staubbedeckten Eisblöcken kratzte, um schließlich wieder abzuheben und die letzten wenigen Meter bis zum endgültigen Ruheort zurückzulegen. „In den Daten sahen wir damals, dass Philae mehrmals Bodenkontakt hatte und letztlich in einer schlecht beleuchteten Stelle gelandet ist. Wir kannten auch aus CONSERT-Radarmessungen den ungefähren endgültigen Landeplatz. Das genaue Szenario der Philae Trajektorie und die exakten Punkte mit Bodenkontakt konnten jedoch nicht so schnell interpretiert werden“, erinnert sich Philae-Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR.

Die Auswertung der OSIRIS-Fotos und mit dem abbildenden Spektrometer VIRTIS bestätigten, dass das helle Material pures Wassereis ist, das durch den Philae-Kontakt auf einer Fläche von 3,5 Quadratmetern exponiert wurde. Während dieses Kontakts lag die Region noch im Schatten. Erst Monate später fiel Sonnenlicht darauf, so dass das Eis immer noch hell in der Sonne glänzte und kaum von der Weltraumumgebung verwittert war und nachdunkelte, lediglich das Eis anderer flüchtiger Stoffe wie Kohlenmonoxid oder -dioxid verdampfte.

‚Tschuri‘ ist voller Hohlräume und ohne großen Zusammenhalt
Ist diese Rekonstruktion der Ereignisse allein schon eine anspruchsvolle Detektivarbeit, bietet diese erste direkte Messung der Konsistenz von Kometeneis vor allem auch wichtige Erkenntnisse: Die Parameter des Bodenkontakts zeigten, dass diese Milliarden Jahre alte Eisstaubmischung außerordentlich weich ist: Sie ist poröser als der Schaum auf einem Cappuccino, dem Schaum in der Badewanne oder in den Schaumkronen von an die Küste auslaufenden Wellen. „Die mechanische Spannung, die das Kometeneis in diesem von Staub bedeckten Brocken zusammenhält, beträgt gerade einmal 12 Pascal. Das ist nicht viel mehr als ‚nichts‘“, erläutert Dr. Jean-Baptiste Vincent, der sich in der Studie mit der Druck- und Zugfestigkeit von ‚primitivem‘ Eis beschäftigt, das in Kometen seit viereinhalb Milliarden Jahren wie in einer kosmischen Tiefkühltruhe als Zeugnis der frühesten Stunden des Sonnensystems aufbewahrt ist.

Die Untersuchung ermöglichte auch eine Schätzung der Porosität des ‚Felsens‘, der von Philae touchiert wurde: Etwa 75 Prozent, also drei Viertel des Inneren, besteht aus Hohlräumen. Die auf den Bilder allgegenwärtigen ‚Felsbrocken‘ sind also eher mit Styroporfelsen in einer Fantasielandschaft im Filmstudio vergleichbar als mit echten, harten, massiven Felsen. An einer anderen Stelle bewegte sich ein in mehreren Fotos festgehaltener, sechs Meter großer Block, durch den Gasdruck verdampfenden Kometeneises sogar hangaufwärts.

Diese Beobachtungen bestätigen ein Ergebnis der Rosetta-Orbitermission, die einen ähnlichen Zahlenwert für den Anteil von Hohlräumen ermittelte und zeigte, dass das Innere von 67P/Churyumov-Gerasimenko bis auf eine Blockgröße von einem Meter homogen sein dürfte. Das zieht die Schlussfolgerung nach sich, dass die ‚Felsbrocken‘ an der Oberfläche den Gesamtzustand des Kometeninneren darstellen, als er sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren gebildet hat. Das Ergebnis ist nicht nur wissenschaftlich für die Charakterisierung von Kometen, der zusammen mit den Asteroiden ursprünglichsten Körper des Sonnensystems, relevant, sondern ermöglicht auch Abschätzungen für zukünftige Kometenmissionen, bei denen auf einem dieser ‚Schweifsterne‘ aufgesetzt und Probenmaterial für die Rückführung zu Erde gewonnen werden soll, was gegenwärtig in Überlegung ist.

12. November 2014 – die erste Landung auf einem Kometen
Philae wurde am Nachmittag (MEZ) des 12. November sanft von der Muttersonde Rosetta abgetrennt und fiel mit der Geschwindigkeit eines Fußgängers in Richtung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Wie Bilder der DLR-Kamera ROLIS später zeigten, traf die etwa kubikmetergroße Landesonde die vorgesehene Landestelle Agilkia nahezu perfekt. Allerdings konnte sich Philae nicht auf ‚Tschuri‘ verankern, weil die dafür vorgesehenen Ankerharpunen nicht zündeten. Da der Komet nur etwa ein Hunderttausendstel der Anziehungskraft im Vergleich zur Erde an ihrer Oberfläche hat, prallte Philae vom Kometen ab, erhob sich bis in einen Kilometer Höhe und schwebte über die Region Hatmehit auf dem kleineren der beiden Kometenhalbkörper. Nach über zwei Stunden meldete sich Philae von ‚Tschuri‘: Die während der beiden Stunden zu Rosetta übertragenen Daten zeigten, dass die Sonde nach ihrem turbulenten Hüpfflug, einer unsanften Kollision mit einer Geländekante und zwei weiteren Bodenkontakten zur Ruhe gekommen war. Wenig später konnte Philae auch Bilder des Abydos getauften endgültigen Landeplatzes via Rosetta zur Erde funken.

Aus diesen ging schnell hervor, dass der Lander nun nicht wie geplant an einer günstigen Stelle mit ausreichend Sonnenlicht stand. Für das Team im DLR-Kontrollraum fing nach der unerwartet verlaufenen Landung die Arbeit erst richtig an: Fast 60 Stunden betrieben sie den Lander, kommandierten seine zehn Instrumente an Bord und drehten ihn am Ende auch noch etwas in Richtung Sonnenstrahlen. Dennoch ging der Strom der Primärbatterie zur Neige, weil zu wenig Strom produziert werden konnte. Die Akkus konnten nicht ausreichend aufladen, da die Sonne den Lander an jedem 12,4-Stunden-Kometentag nur für knapp anderthalb Stunden beschien. Tatsächlich rätselte das vielhundertköpfige Rosetta-Team 22 Monate lang, wo denn Philae tatsächlich stand: Erst eine Nahaufnahme der OSIRIS-Kamera, wenige Wochen vor dem Missionsende am 2. September 2016 aufgenommen, zeigte, wie Philae in einer Art Felsspalte unter einem das Sonnenlicht abschirmenden Überhang aufrecht festgeklemmt war. Zum Missionsende wurde die Raumsonde Rosetta am 30. September 2016 ebenfalls auf Churyumov-Gerasimenko in einem letzten Manöver hart abgesetzt.

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag DLR: Ko­me­ten­eis luf­ti­ger als Cappuc­ci­no-Schaum erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

Nach Jahren akribischer Detektivarbeit ist der zweite Aufsetzpunkt des Rosetta-Landers Philae auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko ausgemacht worden – an einem Ort, der eine totenkopfähnliche Form aufweist. Philae hat seinen Abdruck in Eis, das Milliarden von Jahren alt ist, hinterlassen und offenbart, dass das eisige Innere des Kometen weicher als aufgeschäumte Milch ist.

Detektivarbeit
Philae stieg am 12. November 2014 auf die Kometenoberfläche herab. Der Lander prallte vom ursprünglichen Aufsetzpunkt Agilkia ab und flog zunächst zwei Stunden lang weiter. Während dieser Zeit kollidierte er mit dem Rand einer Klippe und taumelte in Richtung eines zweiten Aufsetzpunktes. Schließlich stoppte Philae endgültig in Abydos, einem geschützten Ort, der erst 22 Monate später durch die Auswertung der von Rosetta aufgenommenen Bilder identifiziert werden konnte – nur wenige Wochen vor dem Abschluss der Rosetta-Mission.

Laurence O’Rourke von der ESA, der bereits eine führende Rolle beim ursprünglichen Auffinden von Philae gespielt hatte, war fest entschlossen, auch den bis dato unentdeckten zweiten Aufsetzpunkt zu bestimmen.

„Philae hatte uns noch ein allerletztes Rätsel aufgegeben“, sagt O’Rourke. „Es war sehr wichtig, den Landeplatz zu identifizieren, denn die an Philae angebrachten Sensoren zeigten an, dass der Lander sich in die Oberfläche hineingegraben und so höchstwahrscheinlich das darunter liegende, urzeitliche Eis freigelegt hatte. Das hätte uns einen außerordentlich wertvollen Zugang zu einer Materie, die Milliarden von Jahren alt ist, ermöglicht.“

Zusammen mit einem Team aus Missionswissenschaftlern und Ingenieuren machte O’Rourke sich daran, Daten von Rosetta- wie von Philae-Instrumenten zusammenzubringen – um den bis dato unbekannten Aufsetzpunkt zu finden und zu bestätigen.

Der Star der Show
Obwohl eine helle Stelle aus „Eisscheiben“, die auf hochauflösenden Aufnahmen von Rosettas OSIRIS-Kamera zu erkennen war, bereits entscheidend bei der Bestätigung des gesuchten Ortes geholfen hatte, stellte sich bald heraus, dass der Ausleger des Philae-Magnetometers ROMAP der eigentliche Star der Show war. Das Instrument wurde für die Vermessung von Magnetfeldern in der lokalen Umgebung des Kometen entwickelt. Für die neue Analyse betrachtete das Team allerdings die Veränderungen in den aufgezeichneten Daten, die zu erkennen waren, als sich der Ausleger – der 48 Zentimeter aus dem Lander herausragt – beim Aufprall auf die Oberfläche physisch bewegt hatte. Diese Bewegungen manifestierten sich in den magnetischen Daten in einer charakteristischen Abfolge von Ausschlägen. Die Bewegungen des Auslegers wurden mit den Bewegungen des Landers an sich abgeglichen. So konnte geschätzt werden, wie lange die Einschläge von Philae in das Eis angedauert hatten. Darüber hinaus konnten die Daten genutzt werden, um die Bestimmung der Beschleunigung von Philae während dieser Kontakte einzuschränken.

Die ROMAP-Daten wurden mit den vom Rosetta-RPC-Magnetometer zu denselben Zeitpunkten aufgezeichneten Daten kreuzkorreliert, um die Fluglage von Philae zu bestimmen und etwaige Einflüsse des Magnetfelds der Plasmaumgebung um den Kometen herum auszuschließen.

„Wir hatten es nicht geschafft, 2014 alle geplanten Messungen mit Philae durchzuführen. Deshalb ist es wirklich faszinierend, die Magnetometer-Aufzeichnungen in dieser Art zu nutzen, und Daten sowohl von Rosetta als auch von Philae miteinander zu kombinieren – und zwar auf eine Weise, die so niemals geplant gewesen war. Und am Ende haben wir dadurch diese wundervollen Ergebnisse erhalten“, sagt Philip Heinisch, der die Analyse der ROMAP-Daten leitete.

Eine erneute Analyse der Landedaten hat ergeben, dass Philae fast zwei ganze Minuten am zweiten Aufsetzpunkt verbrachte und es dabei zu mindestens vier unterschiedliche Kontakten kam, während er über die Kometenoberfläche hindurchpflügte. Ein besonders deutlicher Abdruck, der auf den Bildern zu sehen ist, war entstanden, als Philaes Oberseite 25 Zentimeter tief in das Eis neben einer Spalte einsank und dabei erkennbare Spuren des Bohrers und der Seiten der Sonde hinterließ. Die Ausschläge in den Magnetfelddaten, die von der Bewegung des Auslegers rühren, zeigen, dass es drei Sekunden lang dauerte, bis Philae diese eine Einsenkung geschaffen hatte.

Totenkopfgesicht
„Als ich die Felsbrocken, auf die Philae aufgeprallt ist, von oben sah, erinnerte mich ihre Form an einen Totenkopf. Deshalb habe ich die Region ‚Totenkopf-Kamm‘ genannt und dieses Motiv auch für weitere Charakteristika, die ich beobachtete, benutzt“, sagt O’Rourke.

„Das rechte ‚Auge‘ des ‚Totenkopfgesichts‘ stammt von Philaes Oberseite, die den Staub komprimiert hat. Die Lücke zwischen den Felsbrocken ist die ‚obere Totenkopf-Spalte‘, wo Philae wie eine Windmühle fungierte, um zwischen ihnen hindurchzurasen.“

Die Analyse der Bilder und Daten von OSIRIS und dem Rosetta-Spektrometer VIRTIS bestätigte, dass es sich bei dem hellen Gebiet auf den Aufnahmen um Wassereis handelt. Dieses bedeckt eine Fläche von etwa 3,5 Quadratmetern. Zum Zeitpunkt der Landung lagen große Teile des Eises im Schatten, aber als die Bilder Monate später aufgenommen wurden, schien die Sonne direkt auf das Gebiet – das wie ein Leuchtfeuer erstrahlte. Das Eis war heller als die umliegende Region, da es zuvor nicht der Weltraumumgebung und damit auch nicht der Weltraumverwitterung ausgesetzt gewesen war.

„Das Eis erschien wie ein helles Licht in der Dunkelheit“, sagt O’Rourke und fügt hinzu, dass es sich nur 30 Meter von dem Ort entfernt befindet, an dem Philae letztendlich auf der Kometenoberfläche verblieben war.

Milchschaum
Doch die Studie stellt nicht nur den aufregenden Abschluss der Suche nach dem zweiten Aufsetzpunkt dar, sondern lieferte auch die erste In-situ-Messung des weichen Eis-Staub-Kerns eines Felsbrockens auf einem Kometen.

„Philae hat einen Abdruck neben der Spalte hinterlassen – dieser Ereignis war simpel in seiner Art, erlaubte uns aber dennoch, herauszuarbeiten, dass dieses urzeitliche, Milliarden von Jahren alte Eis-Staub-Gemisch außergewöhnlich weich ist. Es ist weicher als Milchschaum auf einem Cappuccino, Badeschaum oder die Gischt von sich brechenden Wellen“, fügt O’Rourke hinzu.

Die Untersuchung ermöglichte außerdem die Schätzung der Porosität des Felsbrockens, also wie viel Hohlraum sich zwischen den eisigen Staubkörnern im Inneren befindet. Diese wurde auf etwa 75 % geschätzt, was dem Wert entspricht, der zuvor, in einer separaten Studie, für den gesamten Kometen gemessen worden war. Dieselbe Studie hatte gezeigt, dass das Innere des Kometen gänzlich homogen ist, und zwar auf sämtlichen Größenskalen, bis auf etwa 1 Meter hinunter. Das impliziert, dass man die Felsbrocken als Stellvertreter für den Gesamtzustand des Kometeninneren – zu der Zeit, in der er sich gebildet hat, also vor etwa 4,5 Milliarden Jahren – betrachten kann.

„Dieses fantastische Multi-Instrument-Ergebnis schließt nicht nur die Lücken in der Geschichte von Philaes holpriger Reise, sondern bietet uns auch Informationen über die Eigenschaften des Kometen“, sagt Matt Taylor, Rosetta-Projektwissenschaftler bei der ESA. „Die Stärke eines Kometen zu verstehen, ist besonders wichtig für zukünftige Landermissionen. Dass der Komet ein solch schaumiges Inneres hat, ist eine überaus wichtige Angabe für das Entwickeln von Landemechanismen, aber auch für die mechanischen Prozesse, die wir zum Entnehmen von Proben benötigen.“

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag ESA: Philaes zweiter Aufsetzpunkt entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Gertrud Felber & Axel Orth. Quelle: ESA/Rosetta/MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA und NASA/JPL.

Am 30. September 2016 beendete die Kometensonde Rosetta die Erforschung des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko mit der Landung auf dem Kometen, über die Raumfahrer.net berichtete.

Für die Wissenschaftler ging die Arbeit mit der Untersuchung und Auswertung der Aufnahmen der OSIRIS-Kamera von dem Kometen 67P weiter. Jetzt wurde ein Teil der Ergebnisse dieser Forschung veröffentlicht. Die Veränderungen auf dem Komet 67P wurden durch Vorher- und Nachher-Aufnahmen dokumentiert.

Wandernde Steine

Ein 30 Meter breiter Felsbrocken mit einer Masse von ca. 12.700 Tonnen hat sich bis zum Perihelion im August 2015 um 140 Meter auf Komet 67P bewegt, als die Aktivität des Kometen am höchsten war. In beiden Bildern zeigt ein Pfeil auf den Felsbrocken. Im rechten Bild skizziert der gepunktete Kreis die ursprüngliche Lage des Felsens als Referenz.

Die Bewegung könnte auf zwei Arten ausgelöst worden sein. Entweder entkernte sich das Material, auf dem er lag, so dass er rollte, oder ein genügend kraftvoller Ausbruch konnte ihn direkt an den neuen Standort befördern. Es wurden mehrere Ausbruchsereignisse in der Nähe der ursprünglichen Position des Felsbrockens während des Perihels registriert.

Die Bilder wurden von Rosettas OSIRIS-Kamera am 2. Mai 2015 (links) und am 7. Februar 2016 (rechts) mit Auflösungen von 2,3 Meter pro Pixel und 0,8 Meter pro Pixel aufgenommen.

Kollabierende Klippen

Es wurden während Rosettas Mission an mehreren Orten auf dem Kometen 67P kollabierte Klippen identifiziert.

Die Anaglyphen-Bilder (Rot-Grün-Brille verwenden) zeigen die ca. 134 Meter hohe Aswan-Klippe und das Plateau in der Seth-Region des Kometen 67P nachdem ein Teil der Klippe am 10. Juli 2015 abrutschte. Das zweite Bild wurde am 6. August 2016 aufgenommen und zeigt rechts das helle Wassereis der Klippe nach dem Zusammenbruch.

Das folgende Anaglyphen-Bild zeigt einen Blick auf die Seth Region des Kometen 67P / Tschurjumow-Gerasimenko. Rechts im Vordergrund befindet sich die ca. 134 m hohe Aswan-Klippe mit einem Bruchstück an der Kante, das anschließend am 10.07.2015 abfiel. Der Bruch, der hier zu sehen ist, war 70 m lang und 1 m breit und trennt einen 12 m gegenüber dem Hauptplateau überhängenden Block ab.

In der Nähe der Mitte des Bildes ist auch eine 220 m breite, 185 m tiefe Grube zu sehen. Das Bild fängt auch die terrassierte Topographie der Seth-Region im Hintergrund und einen kleinen Teil des glatten Halsbereichs des Kometen im Vordergrund ein.

Das Bild wurde ca. 26 km von der Oberfläche des Kometen 67P von der OSIRIS-Kamera von Rosetta am 21.09.2014 aufgenommen. Die Bildskala beträgt 0,5 m / Pixel.

Diese Anaglyphen-Ansicht geht von dem schroffen Vordergrund in Richtung der Aswan-Klippe und dem Plateau in der Seth-Region des Kometen 67P, nachdem einem Teil der Klippe am 10.07.2015 abfiel. Das Bild wurde am 6.08.2016 aufgenommen und zeigt das Wassereis an der hellen Klippe nach dem Zusammenbruch.

Das Bild wurde 6,4 km über der Oberfläche des Kometen mit der OSIRIS-Kamera von Rosetta aufgenommen. Die Bildskala beträgt 0,12 m / Pixel.

Das letzte Übersichtsbild zeigt die vorgenannten und weitere Veränderungen, die in hochauflösenden Bildern vom Kometen 67P während der mehr als zwei Jahren andauernden Überwachung durch Rosetta identifiziert wurden. Die ungefähre Lage jedes Merkmals ist auf den zentralen Kontextbildern markiert. Die Daten, wann die Vorher- und Nachher-Aufnahmen aufgenommen wurden, sind ebenfalls angegeben. Die Ausrichtung und Auflösung zwischen den Bildpaaren kann variieren, die Pfeile wurden in jedem Bild zur Orientierung auf den Ort der Änderungen gesetzt.

Riss im Nacken

Eine weitere Veränderung, die beobachtet werden konnte, betrifft sichtbare Frakturen der Kometenoberfläche und hängt eventuell mit einer leichten Erhöhung der Rotationsrate des Kometen zusammen. Diese Erhöhung könnte ihrerseits auf die Aufwärmung durch die Sonne zurückzuführen sein, wobei der genaue Mechanismus noch nicht ganz klar ist. Schon im August 2014, bei der Annäherung an den Kometen, wurde erstmals ein etwa 500 Meter langer Riss im „Nacken“ des Kometen gesichtet, der schmalen Region, die den „Kopf“ und „Körper“ von Tschuri zusammenhält. Bis Dezember 2014 konnte beobachtet werden, dass sich dieser Riss um etwa 30 Meter verlängert hatte. Im Juni 2016, also schon gegen Ende der Beobachtungszeit durch Rosetta, wurde ein neuer Riss gesichtet, von dem man noch nicht sagen kann, wie lang er tatsächlich ist. Schätzungen gehen von 150 bis 300 Meter aus. Diese Risse werden als Indiz gewertet, dass der Komet eines Tages auseinanderbrechen könnte.

Wir lassen uns gerne von weitere Ergebnisse der Forschungen begeistern, sie werden uns den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko noch näher bringen.

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• Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko

Der Beitrag Veränderungen auf Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Klaus Donath. Quelle: ESA

Darauf hatte man lange gehofft: Das Bild, welches nun definitiv Philae zeigt, wurde am 05.09.206 veröffentlicht und am 2. September aus einer Distanz von nur 2,7 km über der Oberfläche aufgenommen. Schon seit langem bemühte man sich bei der ESA, den kleinen Lander zu finden und veröffentlichte bereits zahlreiche mögliche Kandidaten – Raumfahrer.net berichtete.

Die Bilder bestätigen auch Philaes Orientierung und machen klar, warum die Kontaktaufnahme nach seiner Landung am 14. November 2014 so schwierig war: Er liegt auf der Seite in einem schattigen Plätzchen mit nur einem kleinen verfügbaren Winkel zur Kommunikation. „Nach monatelanger Arbeit und Konzentrierung der Suche auf das nun vorliegende Areal bin ich sehr aufgeregt und begeistert, dass wir nun dieses wichtige Bild von Philae in Abydos präsentieren können,“ sagt Laurence O’Rourke von der ESA, der bisher die Koordination der Suche über die letzten Monate geleitet hat, zusammen mit der ESA, dem OSIRIS Team, dem Lander-Operationsteam sowie den Navigations-Centern von SONIS und CNES.

Philae wurde zuletzt gesehen, als er dabei fotografiert wurde wie er von der Oberfläche abgeprallt ist. Systeme die dafür sorgen sollte, dass sich Philae auf dem Kometen verankert, versagten. Allen voran das Kaltgassystem sowie die Harpune. Nach drei Tagen wissenschaftlicher Untersuchungen mit Hilfe der internen Batterie konnte nur im Juni und Juli 2015 noch zweimal Kontakt aufgenommen werden. Die Solarzellen konnten offensichtlich nicht genug Energie liefern und die Lage der Sonde erlaubte nur ein sehr eingeschränktes Sichtfeld zur Raumsonde Rosetta.

„Diese bemerkenswerte Entdeckung kommt am Ende einer langen und zermürbenden Suche“, sagt Patrick Martin, Missions Manager bei der ESA. „Wir dachten, Philae sei für immer verschwunden. Es ist unglaublich, dass wir ihn im letzten Moment gefunden haben“.

Ab dem 30. September wird der Orbiter Rosetta in seiner finalen Mission auf den Kometen geschickt und wird vor seiner Deaktivierung letzte Daten aus dem Ma’at Gebiet des Kometen schicken.

Rosetta Sonderseite bei Raumfahrer.net:

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• Philae gefunden!
• Statusthread Rosetta und Philae

Der Beitrag Kurz vor Schluss – Philae gefunden! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten. Bereits nach wenigen Monaten konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler unter anderem detaillierte Angaben zu der Form, der Masse und dem inneren Aufbau von 67P tätigen (Raumfahrer.net berichtete).

Der Komet 67P verfügt über eine extrem unregelmäßige Form. Ein ‚Kopfstück‘ ist dabei durch einen ‚Halsbereich‘ mit einem ‚Hauptkörper‘ verbunden. Basierend auf den Daten der OSIRIS-Kamera – der unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord von Rosetta – erstellten die Wissenschaftler ein dreidimensionales Modell des Kometen und konnten ihn so genau vermessen.

Während der kleinere Teil des Kometen, der sogenannte ‚Kopf‘, eine Größe von 2,6 x 2,3 x 1,8 Kilometern besitzt, erstreckt sich der größere Teil, der sogenannte ‚Körper‘, über 4,1 x 3,3 x 1,8 Kilometer. Das Volumen des gesamten Kometenkerns liegt bei rund 21,4 Kubikkilometern. Zusammen mit der Masse von etwa zehn Milliarden Tonnen, welche mit dem RSI-Instrument der Raumsonde Rosetta bestimmt werden konnte, ergibt sich für den Kometen somit eine mittlere Dichte von 0,47 Gramm pro Kubikzentimeter, was in etwa mit der Dichte von Kork vergleichbar ist.

„Wir gehen davon aus, dass der Komet aus Eis und Staub besteht – Materialien die beide eine deutlich höhere Dichte aufweisen. Der gemessene Wert lässt somit darauf schließen, dass der Komet eine Porosität von 70 bis 80 Prozent aufweist. Wir verstehen ihn derzeit als eine Art lockere Ansammlung von Eis- und Staubteilchen mit vielen, vielen Zwischenräumen“, sagte Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Teams, bereits im Januar 2015.

Die jetzt erfolgte Auswertung von Aufnahmen des OSIRIS-Kamerasystems, welche bereits in der Zeit von Juli bis Dezember 2014 angefertigt wurden, hat jetzt gezeigt, dass unter der Oberfläche des Kometen 67P offenbar tatsächlich riesige Hohlräume existieren.

Wie konnten sich diese Hohlräume bilden?
Für die Entstehung dieser Hohlräume werden mehrere Theorien in Betracht gezogen. So ist es zum Beispiel denkbar, dass der löchrige Aufbau des Kometen durch dessen Entstehungsgeschichte bedingt ist. Unser Sonnensystem bildete sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer interstellaren Gas- und Staubwolke – der so genannten Urwolke – welche schließlich durch gravitative Einflüsse kollabierte. Im Verlauf eines komplexen Entstehungsprozesses kollidierten Planetesimale mit niedrigen Geschwindigkeiten. Bei dieser ‚Zusammenballung‘ zu größeren Objekten bildeten sich eventuell auch größere Hohlräume, welche den Kometen die Struktur von Rubble Piles verliehen.

Ebenso denkbar ist, dass im Inneren des Kometen befindliches gefrorenes Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid im Laufe der Jahrmilliarden sublimierte, wodurch ebenfalls Hohlräume erzeugt werden können. Gefrorenes Wasser, so die Wissenschaftler, verdampft dagegen erst bei deutlich höheren Temperaturen. Die hierfür notwendigen Temperaturwerte lassen sich unter der gut wärmeisolierenden, die Oberfläche eines Kometen bedeckende Staubschicht nur schwer durch die Sonneneinstrahlung erreichen.

Stattdessen halten die Forscher eine andere Wärmequelle für denkbar. Sobald im Untergrund eines Kometen befindliches amorphes Wassereis kristallisiert, wird dabei Wärmeenergie freigesetzt. Dies könnte ausreichen, um Wasser in genügender Menge zu verdampfen und ebenfalls Hohlräume im Inneren eines Kometen zu erzeugen.

„Noch bevorzugen wir keine dieser drei Möglichkeiten. Vielleicht spielen auch alle Effekte zusammen“, so Dr. Sierks. „Wir hoffen aber sehr, dass die Mission in ihrem weiteren Verlauf Klarheit bringt.“

Wie kamen die Wissenschaftler jetzt jedoch zu dem Schluss, dass das Innere des Kometen 67P offenbar tatsächlich von Hohlräumen durchzogen ist?

Hohlräume führen in die Tiefe
Auf diversen Aufnahmen der OSIRIS-Kamera sind mehrere schachtartige Vertiefungen erkennbar, welche sich aufgrund ihrer Form und Struktur deutlich von typischen Impaktkratern unterscheiden. Achtzehn dieser nahezu kreisrunden Vertiefungen wurden in den vergangenen Monaten von einem von Dr. Jean-Baptiste Vincent vom MPS geleiteten Team näher untersucht.

Dabei zeigte sich, dass diese Strukturen über unterschiedliche Durchmesser von lediglich wenigen Dutzend Metern bis hin zu mehreren hundert Metern verfügen. Auffällig ist zudem, dass offenbar zwei Arten von ‚Gruben‘ existieren. Einige der Strukturen verfügen über leicht geneigte Abhänge. Andere Gruben weisen dagegen nahezu senkrecht in die Tiefe führende Innenwände auf. An den Innenwänden der Schächte sind Schichtungen und Terrassierungen erkennbar. Die Böden der Vertiefungen sind dagegen relativ eben und mit einer Staubschicht bedeckt. Die größeren dieser Vertiefungen reichen dabei bis zu 210 Meter in die Tiefe.

„Wegen ihrer ungewöhnlichen Form unterscheiden sich diese Schächte deutlich von Einschlagskratern“, so Dr. Vincent. „Es scheint sich um ein typisches Merkmal von Kometen zu handeln.“

Ähnliche Strukturen konnten die Wissenschaftler in der Vergangenheit bereits bei den Kometen 9P/Tempel 1 und 81P/Wild 2 beobachten, welche in den Jahren 2004, 2005 und 2011 die primären Ziele der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA durchgeführten Kometenmissionen Deep Impact und Stardust darstellten.

Ausgangsort für Staubjets
Die Analysen haben zudem ergeben, dass einige der jetzt von Rosetta bei dem Kometen 67P beobachteten Vertiefungen – speziell handelt es sich dabei um die steil abfallenden Gruben – offensichtlich die Ausgangsregionen für feine Staubfontänen sind, welche von den Innenseiten dieser Schächte ausgehen. Für die Bestimmung der Ausgangsregion eines ‚Jets‘ werten die Kometenforscher verschiedene Aufnahmen ein und derselben Staubfontäne aus, welche unter verschiedenen Blickwinkeln angefertigt wurden.

„Auf diese Weise erhalten wir Informationen über die dreidimensionale Struktur der Fontänen und können ihren Ausgangspunkt auf der Kometenoberfläche bestimmen“, beschreibt Dr. Vincent die damit verbundene Vorgehensweise.

Auf welche Weise bildeten sich die ‚Schächte‘?
Allerdings kann die Freisetzung von Staubpartikeln nicht alleine für die Entstehung dieser ungewöhnlichen Strukturen verantwortlich sein. Im Inneren des Kometen befindliche gefrorene Gase, welche unter dem Einfluss der Sonne ‚verdampfen‘ und aus dem Kometenboden austreten, reißen zwar auch große Mengen an Staubpartikeln mit sich. Um derartig große Löcher wie jetzt beobachtet zu erzeugen wären jedoch Zeiträume von zum Teil mehreren Tausenden von Jahren nötig, so die Berechnungen der Wissenschaftler. Der Komet 67P dringt auf seiner Umlaufbahn um die Sonne jedoch erst seit dem Jahr 1959 in das innere Planetensystem und somit in die Nähe des Zentralgestirns unseres Sonnensystems vor. In den vorherigen Jahrmilliarden dürfte sich die bisher erfolgte Aktivität dieses Kometen in überschaubaren Grenzen gehalten haben.

Und auch ein plötzlich erfolgender Aktivitätsausbruch, wie ihn die Raumsonde Rosetta zum Beispiel bereits während der Anflugphase an den Kometen 67P gegen Ende April 2014 beobachten konnte (Raumfahrer.net berichtete), kann sich erst in den letzten Jahrzehnten ereignet haben. Zumindestens das Ereignis vom April 2014 reichte dabei nicht aus um genügend Material zu bewegen, um die Entstehung der besagten Strukturen zu erklären. Stattdessen spricht alles dafür, dass es sich bei den beobachteten ‚Löchern‘ um eingestürzte Hohlräume handelt, welche eventuell bereits seit der Entstehung dieses Kometen existieren.

„Offenbar werden diese unterirdischen Hohlräume mit der Zeit immer größer, bis die Deckschicht instabil wird und einbricht“, so Dr. Sierks. Die damit verbundenen Prozesse, so Sebastien Besse vom ESTEC, können sich jedoch über lange Zeiträume erstrecken.

…und die Staubjets?
Als Folge des Einsturzes der Deckschicht tritt an den Rändern der jetzt freigelegten Vertiefungen ‚frisches‘ Material zu Tage, welches zuvor noch vor der Sonneneinstrahlung geschützt war. Ursprünglich dort befindliche und jetzt freigelegte Eisablagerungen werden so erwärmt. Das Eis sublimiert und reißt Staubpartikel mit sich, was letztendlich zu der Entstehung der beobachteten, aus diesen Regionen hervortretenden Staubfontänen führt. Diese die Staubpartikel freigebenden Vertiefungen erweisen sich dabei als ein hilfreiches Mittel für die Bestimmung des Alters von verschiedenen Bereichen der Oberfläche des Kometen 67P.

„Da die Vertiefungen aktiv sind, verändern sie sich mit der Zeit“, so Dr. Vincent. Die Strukturen dehnen sich im Laufe der Zeit aus, so dass die mancherorts erkennbaren terrassenartigen Strukturen entstehen können. Die Bereiche der Kometenoberfläche, wo sich noch tiefe und steil abwärts führende Gruben befinden, sind somit jüngeren Alters. Ältere Regionen präsentieren sich dagegen als überwiegend ebene Plateaus. So jedenfalls die bisherige Theorie. Bereits in der näheren Zukunft könnte Rosetta hierbei für mehr Klarheit sorgen.

„Wir sind sehr daran interessiert zu beobachten wie sich diese Strukturen entwickeln. Und vielleicht können wir bereits in Kürze Zeugen werden, wie sich neue Gruben bilden“, so Matt Taylor, der für die Rosetta-Mission zuständige Projektwissenschaftler der ESA in Bezug auf die kürzlich bewilligte Missionsverlängerung der Rosetta-Mission bis zum September 2016.
Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse zu den ‚Schächten‘ auf der Oberfläche des Kometen 67P, welche letztendlich auch Erkenntnisse über die Entstehungsgeschichte dieses Kometen liefern werden, wurden von Jean-Baptiste Vincent et al. am 2. Juli 2015 unter dem Titel „Large heterogeneities in comet 67P as revealed by active pits from sinkhole collapse“ in der Fachzeitschrift Nature publiziert.

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Fachartikel von Jean-Baptiste Vincent et al.:

• Large heterogeneities in comet 67P as revealed by active pits from sinkhole collapse (Abstract, engl.)

Der Beitrag Komet 67P – Gewaltige Hohlräume führen in die Tiefe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA. Vertont von Peter Rittinger

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems
Die Sonne – das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – entwickelte sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer interstellaren Gas- und Staubwolke – der so genannten Urwolke – welche schließlich durch gravitative Einflüsse kollabierte. Hierbei bildete sich im Inneren dieser Wolke eine dichte und sehr heiße Materiekonzentration, welche sich letztendlich im Rahmen einer stellaren Kernfusion entzündete und im Rahmen dieses Prozesses zu einem ’neu geborenen‘ Stern wurde. Das bei dieser Sternentstehung nicht verbrauchte Material konzentrierte sich zunächst in einer die Sonne umgebenden protoplanetaren Scheibe und war das Ausgangsmaterial für die sich im Verlauf eines komplexen Entstehungsprozesses innerhalb unseres Sternsystems bildenden Kometen, Asteroiden und Planeten.

Die Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken, welche im Wesentlichen aus Wassereis, Staub- und Gesteinspartikeln sowie verschiedenen gefrorenen Gasen wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak bestehen. Die Kometen sind wahrscheinlich die ältesten und weitgehend unverändert gebliebenen Überreste der protoplanetaren Scheibe. In den Kometen ist die Materie aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems dabei bis in die Gegenwart wie in einer ‚kosmischen Tiefkühltruhe‘ konserviert.

Das Hauptziel der Rosetta-Mission, so die beteiligten Wissenschaftler, besteht darin, durch die Untersuchung der zu ermittelnden chemischen und physikalischen Eigenschaften des Kometen 67P ein noch besseres Verständnis über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu erlangen.
Wassereis direkt auf der Oberfläche von 67P?
Dabei zeigte sich bereits in der Frühphase der Erforschung des Kometen 67P durch die Raumsonde Rosetta, dass dessen Oberfläche extrem dunkel ist – es werden nur wenige Prozent des Sonnenlichts reflektiert – und dass dort zudem Temperaturen auftreten, welche das großflächige Vorhandensein von Wassereis ausschließen (Raumfahrer.net berichtete). Die Kometenforscher vermuten deshalb, dass sich das auf dem Kometen konzentrierte Wassereis unter der Oberfläche befindet und von einer dunklen Staubschicht bedeckt ist. In Einklang mit dieser Annahme wurden bereits im März 2015 erstmals Hinweise darauf gefunden, dass sich in der Region „Hapi“ offenbar Wassereis direkt auf beziehungsweise unmittelbar unterhalb der Oberfläche befindet (Raumfahrer.net berichtete ebenfalls).

Mittlerweile konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler auf den Aufnahmen der OSIRIS-Kamera – der unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord von Rosetta – rund 120 auffallend helle, lediglich wenige Meter große Bereiche auf der Oberfläche des Kometen 67P identifizieren. Die optischen Eigenschaften dieser ‚hellen Flecken‘ deuten darauf hin, dass es sich hierbei um gefrorenes Wasser handelt. Sie reflektieren bis zu 60 Prozent des einfallenden Sonnenlichtes, was ein typischer Wert für Wassereis ist. Zudem erscheinen diese Flecken in Falschfarbenaufnahmen leicht bläulich, was ebenfalls auf Wassereis hindeutet.

Ein weiterer entscheidender Hinweis auf Wassereis: Innerhalb des Beobachtungszeitraums – die entsprechenden Aufnahmen wurden bereits zwischen dem August und dem November 2014 angefertigt – haben sich diese Bereiche offenbar nur minimal verändert. Gefrorenes Kohlenstoffdioxid und -monoxid, welches die Kometenforscher ebenfalls auf der Oberfläche von 67P erwarten, sollte sich in diesem Zeitraum rasch verflüchtigt haben, was zu deutlich erkennbaren Oberflächenveränderungen geführt hätte.

„Keine der früheren Kometenmissionen hat räumliche Auflösungen im Bereich einiger Meter erreicht“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Kameraexperiments. „Wir sehen Strukturen dieser Art deshalb zum ersten Mal.“

Mit der hohen Auflösung der OSIRIS-Kamera betrachtet entpuppen sich die meisten der beobachteten ‚hellen Flecken‘ als einzelne ‚Brocken‘. Einige dieser Objekte treten jedoch auch in Gruppen auf. Diese Ansammlungen finden sich typischerweise in Geröllfeldern an der Basis von Klippen und Steilhängen. Sie könnten durch das Zusammenbrechen der Klippen an die Kometenoberfläche gelangt sein. Im Gegensatz dazu stechen die vereinzelten Objekte, welche sich sowohl auf ‚freiem Feld‘ als auch in schattigen Regionen befinden, deutlich aus ihrer Umgebung hervor.

Laborexperimente
Zwecks der Klärung der Frage, wie es zu dieser Verteilung der vermutlichen Wassereisablagerungen kommen konnte, führten die Kometenforscher verschiedene Laborexperimente durch und untersuchten dabei, wie sich eine Mischung aus Wassereis und verschiedenen Mineralien unter Sonneneinstrahlung verhält. Ihr Ergebnis: Bereits nach wenigen Stunden bildet sich ein dunkler Staubmantel von einigen Millimetern Dicke aus, welcher das darunter liegende Eis verbirgt. Gelegentlich konnte das verdampfende Wasser in diesen Experimenten jedoch größere Staubkörner oder sogar größere Brocken mit sich reißen und so helle Bereiche freilegen, wo das Wassereis frei zutage liegt.

Das von Antoine Pommerol von der Universität Bern geleitete Team hält es für möglich, dass die jetzt beobachteten ‚eisigen Stellen‘ bereits vor sechseinhalb Jahren entstanden sind, als sich der Komet 67P das letzte Mal der Sonne näherte. Dabei könnten auch einige wassereishaltige Brocken in Gebiete geschleudert worden sein, welche in der Folgezeit permanent im Schatten lagen, so dass diese die folgenden Jahre überdauerten. Einer anderen Theorie zur Folge könnte für diesen Materialtransport aber auch die zwischenzeitlich erfolgte Emission von Kohlenstoffdioxid und -monoxid verantwortlich sein, welche auch in größerer Entfernung zur Sonne erfolgt.

„Die beste Strategie, diese Fragen zu klären, ist abzuwarten“, so Dr. Sierks. „In den kommenden Monaten werden wir 67P weiter beobachten und so hoffentlich diese Prozesse aus nächster Nähe miterleben.“ Erst am 13. August 2015 wird der Komet 67P – auch weiterhin von Rosetta begleitet – in einer Entfernung von etwa 186 Millionen Kilometern zur Sonne das Perihel – den Punkt der dichtesten Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – durchlaufen.

„Während sich der Komet weiter seinem Perihelion nähert nimmt auch die Intensität der Sonneneinstrahlung zu. Dabei werden auch die hellen Flecken, welche bisher noch im Schatten liegen, der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt, was zu entsprechenden Veränderungen führen sollte“, so Matt Taylor, der für die Rosetta-Mission zuständige Projektwissenschaftler der ESA. „Eventuell werden dabei auch noch weitere und zudem größere eishaltige Bereiche freigelegt.“
Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse zu den Eisablagerungen auf der Oberfläche des Kometen 67P wurden von Antoine Pommerol et al. kürzlich unter dem Titel „OSIRIS observations of meter-sized exposures of H2O ice at the surface of 67P/Churyumov-Gerasimenko and interpretation using lasboratory experiments“ in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert.

Missionsverlängerung bis September 2016
Ursprünglich war von der ESA vorgesehen, dass die Raumsonde Rosetta die Untersuchung des Kometen 67P lediglich bis Ende Dezember 2015 fortsetzen soll. Aufgrund der Vielzahl der bisher erzielten wissenschaftlichen Ergebnisse und des guten Allgemeinzustandes der Raumsonde wurde jedoch bereits seit längeren allgemein davon ausgegangen, dass die Mission wohl verlängert werden wird (Raumfahrer.net berichtete). Dies wurde jetzt auch offiziell bestätigt. Am 23. Juni gab die ESA bekannt, dass das Science Programme Committee der europäischen Weltraumagentur die formelle Zustimmung zu einer Verlängerung der Mission um weitere neun Monate erteilt hat. Die Fortsetzung der Untersuchungen des Kometen in den 12 Monaten nach dessen Perihelpassage wird den Wissenschaftlern ein vollständigeres Bild von der zu- und abnehmenden Kometenaktivität im Verlauf seines Orbits vermitteln – so die wissenschaftliche Begründung dieser Missionsverlängerung bis zum September 2016.

„Dies sind fantastische Neuigkeiten für die Wissenschaft“, so Matt Taylor. „Wir werden in der Lage sein, die abnehmende Aktivität des Kometen zu beobachten, während er sich wieder von der Sonne entfernt. Durch den Vergleich detaillierter Vorher- und Nachher-Daten können wir besser verstehen, wie sich Kometen im Laufe ihrer Lebenszeit entwickeln.“ Wenn die Kometenaktivität nach dem Perihel wieder abnimmt, sollte es möglich sein, den Orbiter wieder deutlich näher an den Kometenkern zu manövrieren und so die Veränderungen der Kometeneigenschaften während und unmittelbar nach dessen kurzen ‚Sommers‘ genauer zu untersuchen.

Die zusätzlichen Beobachtungsdaten, welche Rosetta in diesem Zeitraum sammeln wird, können zudem auch einen weiteren Kontext für ergänzende erdbasierte Beobachtungen des Kometen 67P bilden. Aktuell befindet sich der Komet von der Erde aus betrachtet nahe der Sonne, wodurch sich erdbasierte Beobachtungen derzeit überaus schwierig gestalten.

Wo befindet sich Philae?
Des weiteren könnte im Rahmen dieser verlängerten Mission die Chance bestehen, bei einer erneuten signifikanten Annäherung von Rosetta an die Kometenoberfläche eine definitive visuelle Identifizierung des Kometenlanders Philae vorzunehmen, dessen endgültiger Standort bisher immer noch nicht zweifelsfrei bestimmt werden konnte (Raumfahrer.net berichtete). Auf den im Rahmen der bisherigen Suchkampagnen aus bis zu etwa 18 Kilometern Entfernung angefertigten Fotos waren zwar mehrere Kandidaten erkennbar, doch könnten Aufnahmen aus lediglich zehn oder noch weniger Kilometern Distanz die sicherste mögliche optische Bestätigung liefern.

Während der erweiterten Mission wird das für die Steuerung der Raumsonde verantwortliche Team dank der Erfahrungen, die es bereits bisher bei dem Betrieb von Rosetta in dem schwierigen Kometenumfeld gewonnen hat, einige neue und möglicherweise auch riskantere Manöver der Raumsonde durchführen können. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um bisher nur angedachte Flüge über die Nachtseite des Kometen, um Plasma-, Staub- und Gas-Interaktionen in dieser Region zu beobachten. Des weiteren könnten im Rahmen dieser Manöver Proben des Kometenstaubs gesammelt werden, welcher in Form von Jets von der Kometenoberfläche entweicht und in der unmittelbaren Nähe des Kerns von Rosetta direkt untersucht werden könnte.

Definitives Missionsende
Aber irgendwann einmal gehen auch selbst die erfolgreichsten Weltraummissionen ihrem Ende entgegen. Im Fall der Rosetta-Mission ist dieses absehbare Ende dadurch bedingt, dass sich der Komet 67P bereits bald wieder von der Sonne entfernen und erneut in die ‚Tiefen‘ des Sonnensystems entschwinden wird. Dies hat zur Folge, dass die ausschließlich mit Sonnenenergie betriebene Raumsonde ab dem September 2016 nicht mehr genügend Sonnenlicht empfangen wird, um auch weiterhin effizient und kontinuierlich arbeiten zu können. Dies entspricht in etwa der Situation vom Juni 2011, als Rosetta für 31 Monate in einen ‚Winterschlaf‘ versetzt wurde, während sie die längste Etappe ihrer Reise in Richtung des Jupiter-Orbits zurücklegte (Raumfahrer.net berichtete).

Neben dem dann gegebenen ‚Energiemangel‘ kommt erschwerend hinzu, dass sich Rosetta und der Komet 67P ab dem Oktober 2016 von der Erde aus betrachtet wieder in der unmittelbaren Nähe der Sonne befinden werden – eine Konstellation, welche den Betrieb der Raumsonde sehr kompliziert. Da Rosetta bis dahin zudem auch den für weitere Bahnkorrekturmanöver benötigten Treibstoff aufgebraucht haben wird ist es auch nicht sinnvoll, die Raumsonde in einen erneuten Hibernationsmodus zu versetzen. Stattdessen gehen die derzeitigen Überlegungen dahin, dass Rosetta die Mission auf der Oberfläche des Kometen 67P beenden soll.

Sofern dieses angestrebte Szenario in die Praxis umsetzbar sein sollte, würde die Raumsonde über einen Zeitraum von etwa drei Monaten einen spiralförmig verlaufenden Sinkflug durchführen und schließlich auf der Oberfläche von 67P aufsetzen. Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler erwarten, dass Rosetta in diesem Zeitraum die wissenschaftlichen Untersuchungen fortsetzen kann. Eventuell wäre es so möglich, einzigartige Daten aus bisher nie erreichter Nähe zu gewinnen. Allerdings ist es extrem unwahrscheinlich, dass diese Untersuchungen auch nach der erfolgten Landung, für die Rosetta definitiv nicht konstruiert wurde, fortgesetzt werden können. Sehr wahrscheinlich wird dieses Experiment mit einer ‚Bruchlandung‘ enden.

„Doch es gibt noch viel zu tun, um herauszufinden, ob dieses Missionsende tatsächlich möglich ist. Zunächst müssen wir den Zustand der Raumsonde nach dem Perihel untersuchen und sehen, wie gut sie in der Nähe des Kometen funktioniert. Später werden wir versuchen zu entscheiden, wo auf dem Kometen Rosetta abgesetzt werden könnte“, so Patrick Martin, der Missionsmanager des Rosetta-Teams.
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Fachartikel von Antoine Pommerol et al.:

• OSIRIS observations of meter-sized exposures of H2O ice at the surface of 67P/Churyumov-Gerasimenko and interpretation using lasboratory experiments (PDF, Volltext, engl.)

Der Beitrag Rosetta entdeckt Wassereisablagerungen auf 67P erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten aus Entfernungen zwischen acht bis hin zu mehreren hundert Kilometern.

Bereits am 12. November 2014 wurde dabei einer der Höhepunkte dieser überaus ambitionierten und erfolgreichen Mission zur Erforschung unseres Sonnensystems erreicht: An diesem Tag wurde der von der Raumsonde mitgeführte Kometenlander Philae von Rosetta abgetrennt (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln), welcher um 16:35 MEZ im Bereich der ursprünglich vorgesehenen Landestelle „Agilkia“ (ehemals als „Landeplatz J“ benannt) die Oberfläche des Kometen 67P erreichte. Allerdings prallte Philae bei dieser Landung von der Oberfläche ab. Es folgte ein etwa zweistündiger Schwebeflug, bevor die Landeeinheit nach zwei weiteren Kontakten mit der Kometenoberfläche an ihrem jetzigen Standort im Bereich der finalen Landestelle „Abydos“ niederging.

An diesem finalen Standort bot sich für den bei seiner Energieversorgung auf die Sonnenenergie angewiesenen Lander aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte Philae an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwas mehr als eine Stunde – keine Möglichkeit, die Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern. Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 56 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November 2014 so weit erschöpft waren, dass sich Philae an diesem Tag um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

Seitdem sind die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler neben der Auswertung der zwischenzeitlich gesammelten Daten damit beschäftigt, den Ablauf der Landung zu rekonstruieren und auch den exakten Ort, an dem Philae letztendlich im Bereich der Region „Abydos“ zum Stillstand kam, zu identifizieren. Dabei greifen die Kometenforscher auf eine Vielzahl von Informationen wie zum Beispiel Aufnahmen der verschiedenen Kamerasysteme, Messungen des Magnetfeldes und Untersuchungen mit Radiowellen zurück.

Landung in mehreren Etappen
Sowohl die Navigationskamera von Rosetta als auch die OSIRIS-Kamera – die unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord des Kometenorbiters – konnten die erste Landestelle eindeutig identifizieren. Zusätzlich lieferte die ROLIS-Kamera von Philae, die während dieser ersten Landung wie für dieses Manöver vorgesehen senkrecht nach unten blickte, aus einer Entfernung von lediglich neun Metern hochaufgelöste Aufnahmen von dieser Stelle.
Nach dem Abprallen von „Agilkia“ konnte der jetzt weiterfliegende Lander zudem in weiteren Aufnahmen, welche ebenfalls sowohl von der Navigationskamera als auch von der OSIRIS-Kamera angefertigt wurden, ausgemacht werden. Eine weitere Aufnahme von OSIRIS, welche einige Zeit später entstand, zeigt einen hellen Fleck über dem Horizont der großen „Hatmehit“-Vertiefung auf dem ‚Kopf‘ des Kometen. Hierbei, so die Wissenschaftler, handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach ebenfalls um Philae.
Die Messdaten des ROMAP-Instruments an Bord von Philae, mit denen primär das Magnetfeld von 67P untersucht werden sollte, liefern weitere Einzelheiten, welche auch präzise Zeitangaben zu dem weiteren Verlauf des Schwebefluges beinhalten (Raumfahrer.net berichtete). So halten es die Wissenschaftler aufgrund dieser Daten für wahrscheinlich, dass der Lander um 17:20 MEZ zunächst eine Oberflächenstruktur streifte und dadurch bedingt ins Schlingern geriet. Zu einem dritten Bodenkontakt kam es um 18:25 MEZ. Hierauf folgte ein weiterer, allerdings deutlich kürzerer ‚Hüpfer‘, welcher nur sieben Minuten andauerte. Um 18:32 setzte Philae schließlich an seinem jetzigen Standort im Bereich der Landestelle „Abydos“ auf. Insgesamt dürfte sich Philae im Rahmen dieses ungeplanten Weiterfluges mehr als einen Kilometer von dem Ort des ersten Bodenkontakts entfernt haben.

Aber wo genau befindet sich Philae jetzt?
Aufnahmen, welche die Lander-Kamerasysteme ROLIS und CIVA während der jetzt folgenden fast 60-stündigen wissenschaftlichen Messungen anfertigten, ermöglichten den beteiligten Wissenschaftlern einen ersten Einblick in diese finale Landestelle. Philae befindet sich demzufolge in einem sehr rauem Terrain. Der Lander ist möglicherweise gegen eine Klippe gekippt und befindet sich definitiv während der meisten Zeit der 12,4 Stunden andauernden Rotationsperiode des Kometen um seine Achse weitestgehend im Schatten.

In den Tagen und Wochen nach der Landung bemühte sich das von Dr. Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen geleitete OSIRIS-Team, Philae in den inzwischen neu angefertigten Aufnahmen der vermuteten Landeregion aufzuspüren. Dies erwies sich jedoch als eine äußerst komplizierte Aufgabe, welche sowohl durch das zerklüftete Terrain und die schlechten Beleuchtungsverhältnisse, aber auch durch die geringen Abmessungen der Landeeinheit und durch die relativ großen Entfernung zwischen Rosetta und der Kometenoberfläche erheblich erschwert wurde.

Die am höchsten aufgelösten Aufnahmen dieser Landeregion, welche nach dem 12. November 2014 angefertigt wurden, stammen von Mitte Dezember 2014. Zu dieser Zeit bewegte sich der Orbiter in einer Entfernung von etwa 18 Kilometern zu 67P. Bei dieser Distanz bietet die Telekamera des OSIRIS-Komplexes eine Auflösung von 34 Zentimetern pro Pixel. Der Lander Philae verfügt dagegen über eine Abmessung von lediglich 1 x 1 x 1 Metern. Und auch die drei Beine des Landergestells erstrecken sich – ausgehend vom Mittelpunkt der Unterseite des Landers – über jeweils nur 1,4 Meter. Unter der Berücksichtigung der Abmessungen des Landers, seiner Reflektivität und dessen berechnete Orientierung auf der Oberfläche sowie dem Auflösungsvermögen der Kameraoptik dürfte Philae in diesen OSIRIS-Aufnahmen eine Fläche von lediglich einigen wenigen Pixeln überdecken.

In den entsprechenden Aufnahmen von der ‚Kopf‘-Region des Kometen 67P konnte das OSIRIS-Team trotz dieser komplizierten Voraussetzungen dennoch einige potentielle Kandidaten entdecken. Hierbei handelt es sich um verschiedene helle Flecken, welche jeweils nur wenige Pixel einnahmen. Dabei war – und ist immer noch – allerdings unklar, ob einer dieser Flecken – und wenn ja welcher – wirklich den gesuchten Lander darstellt, denn derartige helle Flecken treten auf der Oberfläche des Kometenkerns relativ häufig auf und viele dieser Strukturen sind dabei nicht von Dauer. So können etwa kleinere Strukturen des Kometenkerns unter günstigen Belichtungsbedingungen kurzzeitig ‚aufblitzen‘. Zu späteren Zeitpunkten sind diese dann jedoch nicht mehr erkennbar.

Um dieses Problem zu lösen analysierten mehrere Wissenschaftler unter der Leitung des OSIRIS-Team-Mitarbeiters Phillipe Lamy vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) und vom Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) in Frankreich verschiedene Aufnahmen der gleichen Regionen, welche vor und nach der Landung unter vergleichbaren Beleuchtungsverhältnissen aufgenommen wurden. Dadurch verringerte sich die Gefahr, bei der Suche nach Philae durch das flüchtige Aufblitzen von Oberflächenstrukturen in die Irre geführt zu werden. Die Wissenschaftler suchten auf diese Weise eine weite Region ab, welche auch die erwartete Landestelle einschloss, und identifizierten tatsächlich einen vielversprechenden Kandidaten. Die betreffende Struktur ist in zwei am 12. und 13. Dezember 2014 angefertigten Aufnahmen zu sehen, nicht aber auf einer vorherigen Aufnahme vom 22. Oktober 2014.

„Obwohl die ‚Vorher‘- und ‚Nachher‘-Bilder mit verschiedenen räumlichen Auflösungen aufgenommen wurden, stimmen verschiedene topographische Details gut überein – bis auf einen hellen Fleck. Diesen schlagen wir als einen vielversprechenden Kandidaten für Philae vor“, so Phillipe Lamy. „Der Fleck zeigt sich in zwei verschiedenen Aufnahmen von Dezember 2014. Es kann sich folglich nicht um einen Detektorfehler oder um ein Staubkorn [aus der Koma des Kometen] handeln.“

Allerdings lässt sich nicht mit Sicherheit sagen, ob diese Vermutung tatsächlich zutrifft. Wegen der vergleichsweise langen Zeitspanne, welche zwischen den ‚Vorher‘- und den ‚Nachher‘-Aufnahmen verstrichen ist, könnte dieses Objekt auch auf eine rein physikalisch bedingte Veränderung direkt auf der Kometenoberfläche – etwa die zwischenzeitlich erfolgte Freilegung von ‚frischem‘ Material – zurückzuführen sein. Die geringe Sonneneinstrahlung an dieser Stelle macht derartige Veränderungen zwar unwahrscheinlich, jedoch keineswegs unmöglich.

Die Landezone ist zumindestens eingegrenzt
Glücklicherweise stehen den Wissenschaftlern jedoch noch weitere Informationen zur Verfügung. Aus den Aufnahmen der OSIRIS-Kamera konnte die Flugbahn ermittelt werden, auf der Philae die erste Landestelle verließ. Radiosignale, welche das CONSERT-Experiment nach der Landung zwischen Rosetta und Philae austauschte, schränken die Möglichkeiten für Philaes endgültigen Standort weiter ein. Aus den Messungen der Signallaufzeiten zwischen Rosetta und Philae, der exakt bekannten Flugbahn von Rosetta und dem derzeit genauesten zur Verfügung stehenden Modell der äußeren Gestalt des Kometen konnte das CONSERT-Team durch zahlreiche Computersimulationen den endgültigen Standort auf eine Ellipse eingrenzen. Diese befindet sich direkt am Rand des „Hatmehit“-Beckens und verfügt über eine Ausdehnung von etwa 16 x 160 Metern.

„Wir haben mehrere mögliche Lander-Kandidaten in den OSIRIS-Aufnahmen identifiziert, sowohl grob in der Region, die CONSERT vorgibt, als auch in der Umgebung“, so Dr. Holger Sierks. „Während unserer Suche im Dezember lag ein Winkel von 90 Grad zwischen Rosetta und der Verbindungslinie zwischen Sonne und Komet. Rosetta flog somit entlang der Tag-Nacht-Grenze. Es ist daher möglich, dass Philaes Solarpaneele zwar beleuchtet, wegen des rauen Terrains aus Rosettas Perspektive jedoch nicht zu sehen waren. Dadurch sind sie schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu finden.“

Die CONSERT-Ellipse schließt die Mehrheit der zuvor beobachteten Kandidaten mit einer großen Wahrscheinlichkeit aus. Allerdings gibt es mindestens einen verbliebenen Kandidaten in der unmittelbaren Nähe dieser Ellipse – hierbei handelt es sich tatsächlich um den bereits von Phillipe Lamy und dessen Team vorgeschlagenen Kandidaten – sowie weitere Objekte in der näheren Umgebung, welche ebenfalls immer noch in Frage kommen.

Für eine gewisse Unsicherheit sorgt dabei die Tatsache, dass sich alle verbliebenen Kandidaten etwas außerhalb der vorhergesagten Landeellipse befinden. Allerdings hängt die genaue Lage der Ellipse letztendlich entscheidend von der genauen Form des Kometen ab. Das entsprechende Modell wird von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern fortwährend verfeinert. Kleinere Korrekturen bezüglich der exakten Lage und Ausrichtung der Ellipse sind deshalb durchaus noch möglich.

Letztendlich werden höher aufgelöste Aufnahmen – und somit auch weitere nahe Vorbeiflüge an der Oberfläche des Kometen – nötig sein, um den Kometenlander Philae zweifelsfrei aufzuspüren. Wegen der in den letzten Monaten immer weiter zunehmenden Aktivität von 67P dürfte dies jedoch zumindestens in der näheren Zukunft erst einmal nicht möglich sein (Raumfahrer.net berichtete). Derzeit bewegt sich Rosetta auf einer Bahn, welche in einem Abstand von mehr als 200 Kilometern zu der Oberfläche des Kometen verläuft. Im weiteren Verlauf der Mission sollte die Raumsonde jedoch spätestens gegen Ende des Jahres 2015 wieder in der Lage sein, sich auch ohne größere Gefahren wieder näher an den Kometenkern heran zu bewegen und weitere Detailaufnahmen zu erstellen.

Eine weitere Horchkampagne
Zu der endgültigen Klärung der Frage über seinen Standort könnte jedoch bereits in den kommenden Tagen und Wochen der Lander selbst beitragen. Bedingt durch die zunehmende Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbessern sich im Bereich des jetzigen Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen immer weiter. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der Lander Philae aus seinem derzeitigen ‚Winterschlaf‘ erwacht und sich reaktiviert. Das CONSERT-Experiment könnte dann weitere Messungen durchführen und die bisherigen Unsicherheiten bezüglich des Aufenthaltsortes von Philae deutlich verringern.

Eine weitere entsprechende Horchkampagne nach einem ‚Lebenszeichen‘ von dem Lander begann bereits am 30. Mai 2015. Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundenen Aktivitäten sowie über die Bedingungen, welche für eine erneute Aktivierung des Landers erfüllt sein müssen.

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• Rosettas Komet ist jetzt auch bei Nacht aktiv (9. Juni 2015)
• Rosetta untersucht die Koma des Kometen 67P (5. Juni 2015)
• Rosetta: Ein Wackelstein auf dem Kometen 67P (19. Mai 2015)
• Rosetta beobachtet eine entstehende Staubfontäne (20. April 2015)
• Komet Tschurjumow-Gerassimenko hat kein Magnetfeld (19. April 2015)
• Eine neue Flugbahn für die Raumsonde Rosetta (11. April 2015)

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, ESA

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten aus Entfernungen zwischen acht bis hin zu mehreren hundert Kilometern.

Bereits am 12. November 2014 wurde dabei einer der Höhepunkte dieser überaus ambitionierten und erfolgreichen Mission zur Erforschung unseres Sonnensystems erreicht: An diesem Tag wurde der von der Raumsonde mitgeführte Kometenlander Philae von Rosetta abgetrennt (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln), welcher um 16:35 MEZ im Bereich der ursprünglich vorgesehenen Landestelle „Agilkia“ (ehemals als „Landeplatz J“ benannt) die Oberfläche des Kometen 67P erreichte. Allerdings prallte Philae bei dieser Landung von der Oberfläche ab. Es folgte ein etwa zweistündiger Schwebeflug, bevor die Landeeinheit nach zwei weiteren Kontakten mit der Kometenoberfläche an ihrem jetzigen Standort im Bereich der finalen Landestelle „Abydos“ niederging.

An diesem finalen Standort bot sich für den bei seiner Energieversorgung auf die Sonnenenergie angewiesenen Lander aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte Philae an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwas mehr als eine Stunde – keine Möglichkeit, die Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern. Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 56 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November 2014 so weit erschöpft waren, dass sich Philae an diesem Tag um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

Seitdem sind die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler neben der Auswertung der zwischenzeitlich gesammelten Daten damit beschäftigt, den Ablauf der Landung zu rekonstruieren und auch den exakten Ort, an dem Philae letztendlich im Bereich der Region „Abydos“ zum Stillstand kam, zu identifizieren. Dabei greifen die Kometenforscher auf eine Vielzahl von Informationen wie zum Beispiel Aufnahmen der verschiedenen Kamerasysteme, Messungen des Magnetfeldes und Untersuchungen mit Radiowellen zurück.

Landung in mehreren Etappen

Sowohl die Navigationskamera von Rosetta als auch die OSIRIS-Kamera – die unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord des Kometenorbiters – konnten die erste Landestelle eindeutig identifizieren. Zusätzlich lieferte die ROLIS-Kamera von Philae, die während dieser ersten Landung wie für dieses Manöver vorgesehen senkrecht nach unten blickte, aus einer Entfernung von lediglich neun Metern hochaufgelöste Aufnahmen von dieser Stelle.

Nach dem Abprallen von „Agilkia“ konnte der jetzt weiterfliegende Lander zudem in weiteren Aufnahmen, welche ebenfalls sowohl von der Navigationskamera als auch von der OSIRIS-Kamera angefertigt wurden, ausgemacht werden. Eine weitere Aufnahme von OSIRIS, welche einige Zeit später entstand, zeigt einen hellen Fleck über dem Horizont der großen „Hatmehit“-Vertiefung auf dem ‚Kopf‘ des Kometen. Hierbei, so die Wissenschaftler, handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach ebenfalls um Philae.

Die Messdaten des ROMAP-Instruments an Bord von Philae, mit denen primär das Magnetfeld von 67P untersucht werden sollte, liefern weitere Einzelheiten, welche auch präzise Zeitangaben zu dem weiteren Verlauf des Schwebefluges beinhalten (Raumfahrer.net berichtete). So halten es die Wissenschaftler aufgrund dieser Daten für wahrscheinlich, dass der Lander um 17:20 MEZ zunächst eine Oberflächenstruktur streifte und dadurch bedingt ins Schlingern geriet. Zu einem dritten Bodenkontakt kam es um 18:25 MEZ. Hierauf folgte ein weiterer, allerdings deutlich kürzerer ‚Hüpfer‘, welcher nur sieben Minuten andauerte. Um 18:32 setzte Philae schließlich an seinem jetzigen Standort im Bereich der Landestelle „Abydos“ auf. Insgesamt dürfte sich Philae im Rahmen dieses ungeplanten Weiterfluges mehr als einen Kilometer von dem Ort des ersten Bodenkontakts entfernt haben.

Aber wo genau befindet sich Philae jetzt?

Aufnahmen, welche die Lander-Kamerasysteme ROLIS und CIVA während der jetzt folgenden fast 60-stündigen wissenschaftlichen Messungen anfertigten, ermöglichten den beteiligten Wissenschaftlern einen ersten Einblick in diese finale Landestelle. Philae befindet sich demzufolge in einem sehr rauem Terrain. Der Lander ist möglicherweise gegen eine Klippe gekippt und befindet sich definitiv während der meisten Zeit der 12,4 Stunden andauernden Rotationsperiode des Kometen um seine Achse weitestgehend im Schatten.

In den Tagen und Wochen nach der Landung bemühte sich das von Dr. Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen geleitete OSIRIS-Team, Philae in den inzwischen neu angefertigten Aufnahmen der vermuteten Landeregion aufzuspüren. Dies erwies sich jedoch als eine äußerst komplizierte Aufgabe, welche sowohl durch das zerklüftete Terrain und die schlechten Beleuchtungsverhältnisse, aber auch durch die geringen Abmessungen der Landeeinheit und durch die relativ großen Entfernung zwischen Rosetta und der Kometenoberfläche erheblich erschwert wurde.

Die am höchsten aufgelösten Aufnahmen dieser Landeregion, welche nach dem 12. November 2014 angefertigt wurden, stammen von Mitte Dezember 2014. Zu dieser Zeit bewegte sich der Orbiter in einer Entfernung von etwa 18 Kilometern zu 67P. Bei dieser Distanz bietet die Telekamera des OSIRIS-Komplexes eine Auflösung von 34 Zentimetern pro Pixel. Der Lander Philae verfügt dagegen über eine Abmessung von lediglich 1 x 1 x 1 Metern. Und auch die drei Beine des Landergestells erstrecken sich – ausgehend vom Mittelpunkt der Unterseite des Landers – über jeweils nur 1,4 Meter. Unter der Berücksichtigung der Abmessungen des Landers, seiner Reflektivität und dessen berechnete Orientierung auf der Oberfläche sowie dem Auflösungsvermögen der Kameraoptik dürfte Philae in diesen OSIRIS-Aufnahmen eine Fläche von lediglich einigen wenigen Pixeln überdecken.

In den entsprechenden Aufnahmen von der ‚Kopf‘-Region des Kometen 67P konnte das OSIRIS-Team trotz dieser komplizierten Voraussetzungen dennoch einige potentielle Kandidaten entdecken. Hierbei handelt es sich um verschiedene helle Flecken, welche jeweils nur wenige Pixel einnahmen. Dabei war – und ist immer noch – allerdings unklar, ob einer dieser Flecken – und wenn ja welcher – wirklich den gesuchten Lander darstellt, denn derartige helle Flecken treten auf der Oberfläche des Kometenkerns relativ häufig auf und viele dieser Strukturen sind dabei nicht von Dauer. So können etwa kleinere Strukturen des Kometenkerns unter günstigen Belichtungsbedingungen kurzzeitig ‚aufblitzen‘. Zu späteren Zeitpunkten sind diese dann jedoch nicht mehr erkennbar.

Um dieses Problem zu lösen analysierten mehrere Wissenschaftler unter der Leitung des OSIRIS-Team-Mitarbeiters Phillipe Lamy vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) und vom Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) in Frankreich verschiedene Aufnahmen der gleichen Regionen, welche vor und nach der Landung unter vergleichbaren Beleuchtungsverhältnissen aufgenommen wurden. Dadurch verringerte sich die Gefahr, bei der Suche nach Philae durch das flüchtige Aufblitzen von Oberflächenstrukturen in die Irre geführt zu werden. Die Wissenschaftler suchten auf diese Weise eine weite Region ab, welche auch die erwartete Landestelle einschloss, und identifizierten tatsächlich einen vielversprechenden Kandidaten. Die betreffende Struktur ist in zwei am 12. und 13. Dezember 2014 angefertigten Aufnahmen zu sehen, nicht aber auf einer vorherigen Aufnahme vom 22. Oktober 2014.

„Obwohl die ‚Vorher‘- und ‚Nachher‘-Bilder mit verschiedenen räumlichen Auflösungen aufgenommen wurden, stimmen verschiedene topographische Details gut überein – bis auf einen hellen Fleck. Diesen schlagen wir als einen vielversprechenden Kandidaten für Philae vor“, so Phillipe Lamy. „Der Fleck zeigt sich in zwei verschiedenen Aufnahmen von Dezember 2014. Es kann sich folglich nicht um einen Detektorfehler oder um ein Staubkorn [aus der Koma des Kometen] handeln.“

Allerdings lässt sich nicht mit Sicherheit sagen, ob diese Vermutung tatsächlich zutrifft. Wegen der vergleichsweise langen Zeitspanne, welche zwischen den ‚Vorher‘- und den ‚Nachher‘-Aufnahmen verstrichen ist, könnte dieses Objekt auch auf eine rein physikalisch bedingte Veränderung direkt auf der Kometenoberfläche – etwa die zwischenzeitlich erfolgte Freilegung von ‚frischem‘ Material – zurückzuführen sein. Die geringe Sonneneinstrahlung an dieser Stelle macht derartige Veränderungen zwar unwahrscheinlich, jedoch keineswegs unmöglich.

Die Landezone ist zumindestens eingegrenzt

Glücklicherweise stehen den Wissenschaftlern jedoch noch weitere Informationen zur Verfügung. Aus den Aufnahmen der OSIRIS-Kamera konnte die Flugbahn ermittelt werden, auf der Philae die erste Landestelle verließ. Radiosignale, welche das CONSERT-Experiment nach der Landung zwischen Rosetta und Philae austauschte, schränken die Möglichkeiten für Philaes endgültigen Standort weiter ein. Aus den Messungen der Signallaufzeiten zwischen Rosetta und Philae, der exakt bekannten Flugbahn von Rosetta und dem derzeit genauesten zur Verfügung stehenden Modell der äußeren Gestalt des Kometen konnte das CONSERT-Team durch zahlreiche Computersimulationen den endgültigen Standort auf eine Ellipse eingrenzen. Diese befindet sich direkt am Rand des „Hatmehit“-Beckens und verfügt über eine Ausdehnung von etwa 16 x 160 Metern.

„Wir haben mehrere mögliche Lander-Kandidaten in den OSIRIS-Aufnahmen identifiziert, sowohl grob in der Region, die CONSERT vorgibt, als auch in der Umgebung“, so Dr. Holger Sierks. „Während unserer Suche im Dezember lag ein Winkel von 90 Grad zwischen Rosetta und der Verbindungslinie zwischen Sonne und Komet. Rosetta flog somit entlang der Tag-Nacht-Grenze. Es ist daher möglich, dass Philaes Solarpaneele zwar beleuchtet, wegen des rauen Terrains aus Rosettas Perspektive jedoch nicht zu sehen waren. Dadurch sind sie schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu finden.“

Die CONSERT-Ellipse schließt die Mehrheit der zuvor beobachteten Kandidaten mit einer großen Wahrscheinlichkeit aus. Allerdings gibt es mindestens einen verbliebenen Kandidaten in der unmittelbaren Nähe dieser Ellipse – hierbei handelt es sich tatsächlich um den bereits von Phillipe Lamy und dessen Team vorgeschlagenen Kandidaten – sowie weitere Objekte in der näheren Umgebung, welche ebenfalls immer noch in Frage kommen.

Für eine gewisse Unsicherheit sorgt dabei die Tatsache, dass sich alle verbliebenen Kandidaten etwas außerhalb der vorhergesagten Landeellipse befinden. Allerdings hängt die genaue Lage der Ellipse letztendlich entscheidend von der genauen Form des Kometen ab. Das entsprechende Modell wird von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern fortwährend verfeinert. Kleinere Korrekturen bezüglich der exakten Lage und Ausrichtung der Ellipse sind deshalb durchaus noch möglich.

Letztendlich werden höher aufgelöste Aufnahmen – und somit auch weitere nahe Vorbeiflüge an der Oberfläche des Kometen – nötig sein, um den Kometenlander Philae zweifelsfrei aufzuspüren. Wegen der in den letzten Monaten immer weiter zunehmenden Aktivität von 67P dürfte dies jedoch zumindestens in der näheren Zukunft erst einmal nicht möglich sein (Raumfahrer.net berichtete). Derzeit bewegt sich Rosetta auf einer Bahn, welche in einem Abstand von mehr als 200 Kilometern zu der Oberfläche des Kometen verläuft. Im weiteren Verlauf der Mission sollte die Raumsonde jedoch spätestens gegen Ende des Jahres 2015 wieder in der Lage sein, sich auch ohne größere Gefahren wieder näher an den Kometenkern heran zu bewegen und weitere Detailaufnahmen zu erstellen.

Eine weitere Horchkampagne

Zu der endgültigen Klärung der Frage über seinen Standort könnte jedoch bereits in den kommenden Tagen und Wochen der Lander selbst beitragen. Bedingt durch die zunehmende Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbessern sich im Bereich des jetzigen Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen immer weiter. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der Lander Philae aus seinem derzeitigen ‚Winterschlaf‘ erwacht und sich reaktiviert. Das CONSERT-Experiment könnte dann weitere Messungen durchführen und die bisherigen Unsicherheiten bezüglich des Aufenthaltsortes von Philae deutlich verringern.

Eine weitere entsprechende Horchkampagne nach einem ‚Lebenszeichen‘ von dem Lander begann bereits am 30. Mai 2015. Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundenen Aktivitäten sowie über die Bedingungen, welche für eine erneute Aktivierung des Landers erfüllt sein müssen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Vertont von Peter Rittinger

Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese Objekte dabei fernab des Zentralgestirns unseres Sonnensystems als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa einer Distanz von 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende ‚Verwandlung‘ ein.

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen auf der Kometenoberfläche sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern pro Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staubpartikeln mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein Schweif, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Detaillierte Erkenntnisse über die dabei ablaufenden Prozesse erhoffen sich die auf die Untersuchung von Kometen spezialisierten Wissenschaftler durch die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta, welche am 6. August 2014 den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt) erreichte.
Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten aus Entfernungen zwischen acht bis hin zu einigen hundert Kilometern. Ein besonderes Augenmerk richten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auch auf die Entwicklung der ‚kometaren Aktivität‘ von 67P.

Während der vergangenen Monate konnten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler eine kontinuierlich zunehmende Aktivität von 67P beobachten. Obwohl es noch etwa zwei Monate dauern wird, bis der Komet auf seiner Umlaufbahn am 13. August 2015 in einer Entfernung von etwa 186 Millionen Kilometern zur Sonne das Perihel – den Punkt der dichtesten Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – durchlaufen wird, ist der Komet bereits jetzt von einer deutlich erkennbaren Koma aus Gas und Staubpartikeln umgeben.

Die Ausgangsregionen der für den Materialtransport verantwortlichen Jets konnten bisher fast ausschließlich mit verschiedenen zu den jeweiligen Zeitpunkten von der Sonne beleuchteten Bereichen auf der ‚Tagseite‘ der Kometenoberfläche in Verbindung gebracht werden. Sobald diese Bereiche infolge der Rotation des Kometen nicht mehr von dem Sonnenlicht erreicht wurden, kamen auch die von dort ausgehenden Gas- und Staubjets innerhalb weniger Minuten vollständig zum Erliegen und ‚erwachten‘ erst nach dem erneuten Sonnenaufgang wieder zu neuem Leben. Diese Situation hat sich mittlerweile jedoch grundlegend geändert.

Bereits am 25. April 2015 bildete die OSIRIS-Kamera – die unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta – die auf dem „Kopf“ des Kometen gelegene Region „Ma’at“ ab. Auf diesen Aufnahmen, welche etwa 30 Minuten nach dem dortigen Sonnenuntergang entstanden, sind deutlich mehrere klar unterscheidbare Staubfontänen erkennbar, welche in das umgebende Weltall entweichen.

„Staubfontänen, die auch nach Sonnenuntergang weiter bestehen, beobachten wir erst seit Kurzem“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Teams. Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler sind der Meinung, dass dieses neu beobachtete Phänomen einer jetzt auch ’nächtlichen Aktivität‘ durch die zunehmende Erwärmung der Kometenoberfläche infolge der erhöhten Sonneneinstrahlung hervorgerufen wird.

„Derzeit nähert sich 67P rasch seinem sonnennächsten Punkt, den er bereits Mitte August erreicht“, so Dr. Sierks weiter. Zum Zeitpunkt der Aufnahme war der Komet 67P lediglich noch etwa 270 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. „Die Sonneneinstrahlung wird [bedingt durch die zunehmende Annäherung an die Sonne] immer intensiver und die beleuchtete Oberfläche immer wärmer.“

Erste Modellrechnungen deuten darauf hin, dass der Komet diese Wärme für einige Zeit unter seiner Oberfläche speichern kann, wodurch bedingt auch während der Nachtstunden weitere zuvor gefrorene Gase sublimieren und entweichen können.

„Während der oberflächliche Staub nach Sonnenuntergang rasch abkühlt, bleiben tiefer liegende Schichten länger warm“, so Xian Shi vom MPS, eine der am OSIRIS-Experiment beteiligten Wissenschaftlerinnen, welche das Phänomen der ’nächtlichen Fontänen‘ untersuchte. In diesen tiefer gelegenen Schichten vermuten die Wissenschaftler auch den Vorrat an gefrorenen Gasen, aus dem die gegenwärtige Aktivität von 67P gespeist wird.

Bereits ältere Kometenmissionen wie die NASA-Raumsonde Stardust zu dem Kometen 81P/Wild 2 oder Deep Impact zu dem Kometen 9P/Tempel 1 hatten Hinweise auf Jets geliefert, welche von den jeweiligen „Nachtseiten“ dieser Kometen ausgehen.

„Doch erst die hochaufgelösten Bilder von OSIRIS erlauben es uns nun, dieses Phänomen detailliert zu studieren“, so Dr. Sierks.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten. Ein besonderes Augenmerk richten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auch auf die gegenwärtige Entwicklung der ‚kometaren Aktivität‘ von 67P.

Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab des Zentralgestirns unseres Sonnensystems als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa einer Distanz von 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende ‚Verwandlung‘ ein.

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen auf der Kometenoberfläche sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staubpartikeln mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein Schweif, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Während der vergangenen Wochen und Monate konnten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler eine kontinuierlich zunehmende Aktivität des Kometen 67P beobachten. Obwohl es noch etwa vier Monate dauern wird, bis 67P auf seiner Umlaufbahn um die Sonne am 13. August 2015 in einer Entfernung von etwa 186 Millionen Kilometern zur Sonne das Perihel – den Punkt der dichtesten Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – durchlaufen wird, ist der Komet bereits jetzt von einer deutlich erkennbaren Koma aus Gas und Staubpartikeln umgeben. Die Ausgangsregionen der für den Materialtransport verantwortlichen Jets konnten bisher ausschließlich mit den zu den jeweiligen Zeitpunkten von der Sonne beleuchteten Bereichen der Kometenoberfläche in Verbindung gebracht werden.

Erstmals beobachtet: Ein Jet von der Nachtseite
Jetzt konnten die Wissenschaftler nicht nur erstmals einen Jet nachweisen, welcher eindeutig von der ‚Nachtseite‘ des Kometen ausgeht. Auf den am 12. März 2015 angefertigten Aufnahmen der Weitwinkelkamera (kurz WAC) des OSIRIS-Kameraexperiments – der unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord von Rosetta – ist zudem auch die ‚Geburt‘ dieses Jets erkennbar. Auf einer um 07:13 MEZ aus einer Entfernung von etwa 75 Kilometern angefertigten Aufnahme sind diverse Jets erkennbar, welche ausschließlich von der ‚Tageseite‘ des Kometen ausgehen und den Nucleus strahlenartig umgeben. Die unbeleuchtete ‚Nachtseite‘ zeigt dagegen keinerlei Aktivität. Auf einer nur zwei Minuten später angefertigten Aufnahme ist dagegen ein Jet sichtbar, welcher – in eine deutlich erkennbare Feinstruktur aufgefächert – von dieser noch kurz zuvor inaktiven Region in das Weltall entweicht.

„Dies war ein absoluter Zufallsfund“, freut sich Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Teams. „Noch niemals zuvor ist jemand Zeuge davon geworden, wie eine Staubfontäne erwacht. Es ist unmöglich, eine solche Aufnahme zu planen.“

„Zum ersten Mal wurde dabei direkt der Moment der Geburt eines neuen Staubstrahls beobachtet“, schließt sich Dr. Ekkehard Kührt vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Berlin-Adlershof, welcher die wissenschaftlichen Beteiligungen des DLR an der Rosetta-Mission leitet, der Meinung seines Kollegen an. „Diese Beobachtungen werden helfen, die bisher nicht vollständig verstandene kometare Aktivität zu entschlüsseln.“ Dieser neu entdeckte Staubstrahl auf der Schattenseite des Kometen stellt die Kometenforscher jedoch zunächst vor ganz neue Fragen.
„Es ist schon sehr spannend darüber nachzudenken, wie denn Kometen auch auf der Schattenseite aktiv werden können“, so Dr. Jörg Knollenberg, DLR-Wissenschaftler und Mitarbeiter des OSIRIS-Teams. „Allerdings ist es gut möglich, dass erste Sonnenstrahlen auf bisher im Schatten versteckte Bergklippen fielen.“ Der beobachtete Staubjet geht von einer mit dem Namen „Imhotep“ belegten Region des Kometen aus, welche nur kurze Zeit später von dem Licht der Sonne erreicht wurde.

„Es ist möglich, dass die ersten Sonnenstrahlen dort bereits auf einige Klippen oder Vorsprünge treffen, die Rosetta von ihrem Blickwinkel nicht sehen kann“, so die Erklärung des OSIRIS-Wissenschaftlers Jean-Baptiste Vincent vom MPS.

„Es sind weitere Beobachtungen und Berechnungen notwendig, um hier eine plausible Antwort zu finden“, so Dr. Knollenberg weiter. Nach 07:17 MEZ konnte die OSIRIS-Kamera am 12. März 2015 die neu entstandene Staubfontäne nicht weiter beobachten, da die Ausgangsregion Imhotep schon bald voll von der Sonne beleuchtet war und sich einzelne Staubfontänen in der jetzt überbelichteten Koma nicht mehr ausmachen ließen. Aufschluss über den Grund für das Auftreten des jetzt beobachteten Staubjets erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler durch die noch andauernde Auswertung der am 12. März 2015 angefertigten Aufnahmen.

Es ist deshalb bis auf weiteres unklar, ob Rosetta hier wirklich die ‚Geburtsstunde‘ einer kontinuierlich aktiven Fontäne miterlebt hat oder ‚lediglich‘ einen kurzzeitigen Aktivitätsausbruch. Dieser könnte auftreten, wenn sich die Oberfläche des Kometenkerns erwärmt und dabei gefrorene Gase, welche zuvor unter der Oberfläche des Kometen verborgen waren, von einer ‚Hitzewelle‘ erreicht werden. Ein vergleichbarer eruptiver Ausbruch könnte im April 2014 die ersten Anzeichen einer den Kometen 67P umgebenden Koma erzeugt haben (Raumfahrer.net berichtete). Am 30. April 2014 erstreckte sich die dem Kern des Kometen umgebende Koma über einen Bereich von etwa 1.800 Kilometern. Nur wenige Wochen später war die Koma dann zunächst wieder verschwunden.

„Normalerweise sind die Staubfontänen von 67P recht langlebig“, so Dr. Vincent, der die Aktivität des Kometen in den vergangenen Monaten eingehend untersucht hat. „Die meisten von ihnen sind eine halbe Kometenumdrehung lang zu sehen, bis ihre Ursprungsregion die Nachtseite erreicht. In der nächsten Umdrehung tauchen sie dann wieder auf.“ Sollte der beobachtete Jet dauerhaft auftreten, so sollte er auch in den zu späteren Zeitpunkten von dieser Region angefertigten Aufnahmen erkennbar sein.

Staubausbreitung mit mindestens acht Metern pro Sekunde
Diese bisher einmalige Beobachtung gab den beteiligten Wissenschaftlern zudem auch die Gelegenheit, den damit verbundenen Staub-Ausbreitungsprozess eingehender zu studieren.

„Wir analysierten die Helligkeitsschwankungen entlang des unerwarteten Staubstrahls und konnten dabei abschätzen, dass sich die Partikel mit mindestens acht Metern pro Sekunde vom Kometen entfernen“, so Dr. Knollenberg. Durch dieses Resultat bestätigten sich die vorangegangenen Messungen des GIADA-Instruments bezüglich der Staubausbreitung von Jets, welche von der Tagseite des Kometen ausgehen.

GIADA, kurz für „Grain Impact Analyser and Dust Accumulator“, soll im Rahmen seiner Messungen ermitteln, wie viel Staub der Komet bei seiner Annäherung an die Sonne verliert. Dazu ermittelt das Instrument die Anzahl der entweichenden Staubpartikel und bestimmt deren Masse sowie die damit verbundene Impuls- und Geschwindigkeitsverteilung.

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, TU Braunschweig, Science

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems

Die Sonne – das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – entwickelte sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer interstellaren Gas- und Staubwolke – der so genannten Urwolke – welche schließlich durch gravitative Einflüsse kollabierte. Hierbei bilden sich im Inneren diesen Wolke eine dichte und sehr heiße Materiekonzentration, welche sich letztendlich im Rahmen einer stellaren Kernfusion entzündete und im Rahmen dieses Prozesses zu einem ’neu geborenen‘ Stern wurde. Das bei dieser Sternentstehung nicht verbrauchte Material konzentrierte sich zunächst in einer die Sonne umgebenden protoplanetaren Scheibe und war das Ausgangsmaterial für die sich im Verlauf eines komplexen Entstehungsprozesses innerhalb unseres Sternsystems bildenden Kometen, Asteroiden und Planeten.

Die Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken, welche im Wesentlichen aus Wassereis, Staub- und Gesteinspartikeln sowie verschiedenen gefrorenen Gasen wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak bestehen. Die Kometen sind wahrscheinlich die ältesten und seitdem weitgehend unverändert gebliebenen Überreste der protoplanetaren Scheibe. In den Kometen ist diese Materie aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems dabei bis in die Gegenwart wie in einer ‚kosmischen Tiefkühltruhe‘ konserviert.

Das Hauptziel der Rosetta-Mission, so die beteiligten Wissenschaftler, besteht darin, durch die Untersuchung der zu ermittelnden chemischen und physikalischen Eigenschaften des Kometen 67P ein noch besseres Verständnis über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu erlangen.

Die Rolle des Magnetismus

Erkenntnisse über die magnetischen Eigenschaften der Objekte in unserem Sonnensystem lassen dabei weitreichende Rückschlüsse über deren Beschaffenheit und Entstehungsgeschichte zu. Der ursprünglich in der die Sonne umgebenden protoplanetaren Scheibe konzentrierte Staub enthielt einen nennenswerten Anteil an Eisen, welches dabei teilweise in Form von Magnetit vorlag. Dies ergibt sich aus dem Fund von millimetergroßen Partikeln dieses magnetischen Materials im Inneren von Meteoriten. Aus diesem Grund halten es die Planetenforscher für denkbar, dass Magnetfelder, welche sich einstmals wie ‚Fäden‘ durch die protoplanetare Scheibe zogen, eine wichtige Rolle bei dem Transport und der Akkretion des Materials gespielt haben könnten, aus dem sich später größere Objekte bildeten.

Durch die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von Kometen könnten sich Hinweise darauf ergeben, welche konkrete Rolle solche Magnetfelder bei dem Akkretionsprozess einnahmen, bei dem die einzelnen Partikel zunächst zu Objekten mit Durchmessern von Zentimetern, Metern und schließlich sogar Dutzenden von Metern ‚zusammenwuchsen‘, bevor sie sich dank ihrer nun ausreichend großen Masse und der dominierenden Gravitationsanziehung zu Körpern mit Ausmaßen von Hunderten von Metern oder gar Kilometern verbinden konnten.

Verschiedene Theorien bezüglich der Aggregation magnetischer und nicht magnetischer Staubpartikel zeigen, dass die sich bildenden größeren Objekte möglicherweise ebenfalls magnetisiert blieben, wodurch sie ebenfalls von den Magnetfeldern der protoplanetaren Scheibe beeinflusst werden konnten.

Diese Theorien, so die Planetenforscher, lassen sich durch die direkte Untersuchung von Kometen überprüfen. Aufgrund der geringen Größe von Kometenkernen ist zwar nicht zu erwarten, dass in deren Inneren Dynamoprozesse ablaufen, welche beispielsweise für die Entstehung des Erdmagnetfeldes verantwortlich sind. Eine ‚bleibende‘ Magnetisierung der Bestandteile des kometaren Materials sollte jedoch bis in die Gegenwart nachweisbar sein.

Bei früheren Weltraummissionen, welche verschiedene kurzperiodische Kometen zum Ziel hatten, war der Nachweis oder gar die Analyse von Kometen-Magnetfeldern jedoch extrem schwierig bis unmöglich, da die damit verbundenen Untersuchungen im Rahmen von rasch erfolgenden Vorbeiflügen, welche zudem relativ weit von den jeweiligen Kometenkernen entfernt stattfanden, erfolgten. Durch die Messdaten der Raumsonde Rosetta und des von dieser mitgeführten Kometenlanders Philae ergaben sich jetzt allerdings neue Daten, welche die erste detaillierte Untersuchung der magnetischen Eigenschaften eines Kometenkerns ermöglichten.

Magnetfeldmessungen bei dem Kometen 67P

Der von Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae wurde am Morgen des 12. November 2014 von der Raumsonde abgetrennt und kam schließlich nach einer mehrfachen Landung, bei der insgesamt vier mal ein Bodenkontakt erfolgte, auf der Oberfläche von 67P zum Stehen. Bereits während des ‚Anfluges‘ an dem Kometen kamen mehrere der zehn wissenschaftlichen Instrumente des Landers zum Einsatz und auch nach der finalen Landung wurden über einen Zeitraum von mehr als 54 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchgeführt.

Bei einem dieser Instrumente handelte es sich um den Instrumentenkomplex ROMAP (kurz für Rosetta Lander Magnetometer and Plasmamonitor). ROMAP vermaß während des Abstieges auf die Kometenoberfläche und nach der erfolgreichen Landung die Plasmaumgebung und das Magnetfeld des Kometen. Zeitgleich erfolgten ähnliche Messungen mit einem der Instrumente des Orbiters Rosetta. Das RPC (kurz für Rosetta Plasma Consortium) vereint ein Paket von mehreren Einzelinstrumenten zu dem auch ein Fluxgate-Magnetometer (kurz RPC-MAG) gehört.

Minimale Veränderungen in der Magnetfeldumgebung von Rosetta ermöglichten es dem RPC-MAG den genauen Zeitpunkt zu bestimmen, an dem Philae am 12. November 2014 ausgesetzt wurde. Anschließend registrierte das ROMAP-Instrument des Landers periodisch auftretende Variationen im gemessenen äußeren Magnetfeld und Bewegungen in seinem Ausleger und konnte auf diese Weise die einzelnen Berührungen des Landers mit dem Kometen und die Ausrichtung von Philae in den folgenden Stunden ermitteln. In Kombination mit den Daten des Orbiter-Instruments CONSERT, welches eine Schätzung des endgültigen Landeortes lieferte, Aufnahmen des OSIRIS-Kamerasystems auf Rosetta, zeitlichen Informationen, Annahmen über das Gravitationsfeld des Kometen und Messungen seiner äußeren Form und Gestalt war es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren schließlich möglich, die Flugbahn von Philae zu bestimmen.

Das Missionsteam entdeckte hierbei sehr schnell, dass Philae insgesamt viermal mit der Kometenoberfläche in Kontakt kam. Dieses komplexe Landemanöver lieferte dem ROMAP-Team interessante wissenschaftliche Erkenntnisse, welche in der vergangenen Woche auf einer Fachkonferenz – der Generalversammlung der Europäischen Vereinigung für Geowissenschaften (EGU) – in Wien vorgestellt wurden.

„Dank des ungeplanten Flugs über die Oberfläche konnten wir mit Philae präzise Magnetfeldmessungen an den vier Punkten durchführen, an denen die Landeeinheit mit der Oberfläche in Kontakt kam, sowie in einem großen Bereich über der Oberfläche“, erklärt Dr. Hans-Ulrich Auster, der Leiter des Lander-Magnetometerteams vom Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP) der TU Braunschweig und Erstautor der kürzlich in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse.

Kein eigenes Magnetfeld

Durch das mehrfache Auf und Ab während des Landeanflugs über die Kometenoberfläche konnte das Team Messungen im Orbit und an der Oberfläche vergleichen. Hierbei wies das ROMAP während dieser verschiedenen Flugphasen tatsächlich ein Magnetfeld nach. Es zeigte sich jedoch, dass dessen Stärke nicht von der Höhe oder dem Standort von Philae über der Oberfläche abhängig war. Diese Messergebnisse schließen somit aus, dass der Kern des Kometen 67P für dieses Magnetfeld verantwortlich ist. Wäre dessen Kern oder Oberfläche tatsächlich magnetisch, so hätte das ROMAP während der Annäherung an die Oberfläche einen deutlichen Anstieg der Magnetfeldstärke registrieren müssen. Dies, so Dr. Auster weiter, war jedoch bei keinem der Landeorte der Fall.

Das gemessene Magnetfeld war vielmehr mit einer externen Quelle, nämlich dem Einfluss des interplanetaren Magnetfeldes des Sonnenwindes in der Nähe des Kometenkerns, konsistent. Diese Schlussfolgerung wird durch die Tatsache bestätigt, dass die von Philae gemessene Abweichungen im Magnetfeld mit denjenigen übereinstimmen, welche gleichzeitig mit dem RPC-MAG von Rosetta detektiert wurden.

„Die bemerkenswerte Übereinstimmung der Messungen im Orbit und an der Oberfläche ist ein untrüglicher Hinweis darauf, dass sich an dem an der Oberfläche gemessenen Magnetfeld im Wesentlichen die Eigenschaften des Magnetfeldes in der kometaren Koma widerspiegeln“, erläutert Dr. Ingo Richter vom IGEP der TU Braunschweig, der Instrumenten-Manager des RPC-MAG.

„Während der Landung von Philae befand sich Rosetta etwa 17 Kilometer über der Oberfläche und wir konnten komplementäre Magnetfeldmessungen durchführen, die lokale magnetische Anomalien der Oberflächenmaterialien des Kometen ausschließen“, so Prof. Karl-Heinz Glaßmeier von der TU Braunschweig, der Leiter des RPC-MAG-Teams und Co-Autor der im Science-Journal publizierten Studie.

Wenn größere Anteile des Materials auf der Oberfläche von 67P magnetisiert wären, so hätte das ROMAP zudem zusätzliche Variationen im Signal aufzeichnen müssen, als Philae direkt über diese hinweg flog. Dies war jedoch nicht der Fall.

„Falls Material magnetisiert ist, so muss sich dieses unterhalb einer Größenordnung von einem Meter – dies entspricht der räumlichen Auflösung unserer Messungen – bewegen. Und wenn der Komet 67P/Tschurjumow-Gerassimenko für alle Kometenkerne repräsentativ ist, so lässt dies nur den Schluss zu, dass Magnetfelder in der Region, in der die Kometen entstanden sind, vermutlich keine Rolle für die Akkretion von mehr als einen Meter großer planetarer Brocken gespielt hat“, so Dr. Auster.

Insgesamt zeigen die Daten, dass die Magnetfeldstärke an der Kometenoberfläche, gemessen an mehreren Punkten über einen weiten räumlichen Bereich, geringer als zwei Nanotesla – dies entspricht in etwa lediglich einem Fünfzigtausendstel der Stärke des Erdmagnetfeldes – ausfällt. Dies ist weniger als zuvor publizierte Werte für die Magnetfeldstärken von Proben von der Mondoberfläche oder von Meteoriten, welche in Laboreinrichtungen auf der Erde untersucht wurden.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse der Instrumente ROMAP und RPC-MAG wurden von Dr. Hans-Ulrich Auster et al. am 14. April 2015 in der Fachzeitschrift Science unter dem Titel „The non-magnetic nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko“ publiziert und der Öffentlichkeit am selben Tag zudem bei der jährlichen Generalversammlung der Europäischen Vereinigung für Geowissenschaften (EGU) in Wien während einer Pressekonferenz vorgestellt.

„Es ist faszinierend zu sehen, wie sich die Messungen von Rosetta und Philae ergänzen und zusammen eine Antwort auf die einfache, aber dennoch wichtige Frage liefern, ob der Komet magnetisiert ist oder nicht“, so der Kommentar von Matt Taylor, ESA-Projektwissenschaftler der Rosetta-Mission.

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Der Beitrag Komet Tschurjumow-Gerassimenko hat kein Magnetfeld erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Dabei zeigte sich bereits in der Frühphase der Erforschung des Kometen durch die Raumsonde, dass dessen Oberfläche extrem dunkel ist und dass dort zudem Temperaturen auftreten, welche das großflächige Vorhandensein von Wassereis ausschließen (Raumfahrer.net berichtete).

Für die Analyse der Oberflächeneigenschaften des Kometen 67P setzen die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler auch die OSIRIS-Kamera – die unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta – ein. Zu diesem Zweck ist das OSIRIS-Kameraexperiment mit verschiedenen Farbfiltern ausgestattet, welche selbst kleinste Unterschiede in der Reflektivität der Oberfläche des Kometen nachweisen können. Hierzu wird die selbe Region der Kometenoberfläche nacheinander mit den Farbfiltern abgebildet. Falls diese Region in einer dieser Aufnahmen dann ‚heller‘ erscheint als auf den anderen Fotos, so reflektiert sie das Licht dieser Wellenlänge besser und erscheint somit in dieser Farbe hervorgehoben.

„Auch wenn die Farbvariationen auf der Oberfläche von 67P klein sind, können sie wichtige Hinweise enthalten“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Kameraexperiments.

In einer Analyse solcher bereits im August 2014 anfertigten Falschfarbenaufnahmen von 67P hebt sich dabei die im Bereich des ‚Halses‘ des Kometen gelegene Hapi-Region deutlich vom Rest der Oberfläche ab. Während die meisten Oberflächenbereiche von 67P – wie dies für Kometenkerne und andere ‚primitive‘ Körper wie etwa Asteroiden üblich ist – ein leicht rötliches Reflektionsspektrum zeigen, fällt die Reflektion von rotem Licht aus der Hapi-Region etwas geringer aus. Hier dominiert dagegen ‚blaues‘ Licht.

Oberflächennahes Eis?
„Wir wissen, dass die Reflexionseigenschaften direkt mit der Oberflächenmorphologie zusammenhängen“, so die OSIRIS-Wissenschaftlerin Sonia Fornasier vom Observatorium Paris. Wo die glatte Oberfläche der Hapi-Region der zerklüfteteren Landschaft der angrenzenden Gebiete weicht, ändern sich auch die Reflektionseigenschaften.

Nach Ansicht der Wissenschaftler deuten die Messdaten der OSIRIS-Kamera darauf hin, dass in der Hapi-Region auf oder unmittelbar unter der Oberfläche verstärkt gefrorenes Wasser auftritt, welches mit dem ebenfalls dort befindlichen Staub gemischt ist. Frühere Weltraummissionen der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA zu den Kometen 103P/Hartley 2 und 9P/Tempel 1 hatten ein ähnliches Verhalten beobachtet und das bläuliche Spektrum mit dem Vorkommen gefrorenen Wassers in Verbindung gebracht.

Die OSIRIS-Kamera kann das reflektierte Licht des Kometen jedoch nur in einer begrenzten Anzahl von Wellenlängenbereichen des Lichtspektrums darstellen. Zwecks der direkten Identifikation von oberflächennahen Eis ist die Raumsonde Rosetta deshalb mit weiteren Instrumenten ausgestattet. Das VIRTIS-Spektrometer kann zum Beispiel die spektralen Fingerabdrücke von Wassermolekülen eindeutig zuordnen.

„Wir sind gespannt, ob sich unsere Hinwiese durch solche Messungen bestätigen werden“, so Dr. Holger Sierks weiter.

‚Altes‘ Eis?
Die Region Hapi – so haben bereits die vorherigen Analysen gezeigt – unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von dem Rest der Kometenoberfläche. Sie ist nicht nur deutlich ‚glatter‘ als andere Oberflächenbereiche, sondern auch einer der Hauptausgangsorte für die in den vergangenen Monaten beobachtete Aktivität des Kometen 67P.

Kometen bewegen sich auf elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende ‚Verwandlung‘ ein.

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staubpartikeln mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein „Schweif“, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht. Einige der ersten Staub- und Gasfontänen, welche der Komet 67P bei seiner derzeit erfolgenden erneuten Annäherung an die Sonne ins All spuckte, hatten ihren Ursprung im Bereich der Hapi-Region.

„Wenn der Komet 67P im August dieses Jahres seinen kleinsten Abstand zur Sonne erreicht, wird er sich stark aufheizen. Dies gilt jedoch nicht für die Hapi-Region, die in dieser Zeit im Dunkeln bleibt und eine Art Polarnacht durchlebt“, so Sonia Fornasier. „Erst ab dem März 2016 wird das Sonnenlicht wieder auf die Hapi-Region treffen. Es ist deshalb durchaus denkbar, dass während vergangener Umläufe um die Sonne oberflächliches Eis in dieser Region überdauern konnte. Dies könnte der Grund sein, warum Hapi noch genug ‚Reserven‘ hat, um das Aktivitätsfeuerwerk, das wir in den vergangenen Monaten beobachten konnten, zu speisen.“

Die Suche nach dem Kometenlander Philae
Neben der Erforschung des Kometen 67P ist die Raumsonde Rosetta seit dem 12. März 2015 zudem darum bemüht, einen erneuten Kontakt mit dem Kometenlander Philae herzustellen (Raumfahrer.net berichtete). Zunächst sollen bis zum 20. März insgesamt 11 Versuche einer Kontaktaufnahme durchgeführt werden. Diese Versuche verliefen bisher jedoch erfolglos.

Allerdings, so das für die Planung dieser Kommunikationsfenster zuständige Team der ESA, müsste schon sehr viel Glück im Spiel sein , wenn bereits in den kommenden Tagen wirklich ein Signal von dem Lander zu empfangen wäre. Eine deutlich realistischere Erfolgswahrscheinlichkeit ergibt sich dagegen erst in den Monaten Mai, Juni und Juli. Sollten die Kontaktversuche auch in der kommenden Woche ohne Erfolg bleiben, so sollen die entsprechenden Bemühungen trotzdem bereits im April fortgesetzt werden.

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Der Beitrag Rosetta: Hinweise auf Eis auf der Kometenoberfläche erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten. Ein besonderes Augenmerk richten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auch auf die gegenwärtige Entwicklung der ‚kometaren Aktivität‘ von 67P.

Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab des Zentralgestirns unseres Sonnensystems als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa einer Distanz von 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende ‚Verwandlung‘ ein.

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staubpartikeln mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein Schweif, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Extreme Jahreszeiten auf 67P
Im Rahmen einer aktuellen Analyse gelangten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler kürzlich zu dem Ergebnis, dass sich die nördliche und die südliche Hemisphäre des Kometen 67P in den kommenden Monaten sehr unterschiedlich entwickeln werden. Ähnlich wie auf der Erde treten auch auf dem Kometen 67P verschiedene Jahreszeiten auf. Während einige Regionen phasenweise einer starken Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, erhalten zur selben Zeit andere Oberflächenbereiche deutlich weniger Sonnenlicht. Einige Bereiche in der Nähe der Pole des Kometen durchleben dabei sogar Phasen völliger Dunkelheit oder ununterbrochener Sonneneinstrahlung, welcher mit dem Polartag beziehungsweise der Polarnacht auf der Erde vergleichbar sind.

Der Grund hierfür ist, dass die Rotationsachse des Kometen gegenüber der Ebene der Sonnenumlaufbahn geneigt ist. Mit einem Winkel von 52 Grad fällt diese Neigung bei 67P sogar noch deutlich stärker aus als bei unserem Heimatplaneten, wo dieser Wert lediglich 23,4 Grad beträgt. Zusammen mit seiner komplexen Form und der stark elliptischen Umlaufbahn um die Sonne führt dies zu einer sehr ungleichen Verteilung von Sommer- und Wintermonaten auf den beide Hemisphären des Kometen 67P. Der Sommer auf der Nordhalbkugel – und entsprechend der Winter auf der Südhalbkugel – vollzieht sich, während der Komet fern der Sonne ist und dauert ganze 5,6 Jahre. Die Südhemisphäre durchlebt dagegen eine kurze und intensive warme Jahreszeit mit einer Dauer von lediglich etwa 10 Monaten.

Gegenwärtig ist die südliche Hemisphäre des Kometen noch von der Sonne abgewandt und dadurch bedingt in einer Art Polarnacht gefangen. Erst ab dem Mai 2015 wird diese Region wieder von den Sonnenstrahlen erreicht. „Wir erwarten, dass dann die Erosion dort deutlich zunehmen wird“, so Dr. Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Kameraexperiments – der Hauptkamera an Bord der Raumsonde Rosetta.

Dadurch bedingter Materialverlust
Um den zu erwartenden Verlust an Kometenmaterial abzuschätzen nutzten die Wissenschaftler ein dreidimensionales Oberflächenmodell des Kometen und unterteilten dieses in 100.000 kleine Dreiecke. So konnte berücksichtigt werden, dass es auf der Oberfläche von 67P auch während des Polartages dauerhaft beschattete Regionen – beispielsweise im Inneren von tieferen Kratern gelegen – gibt oder die schroffen Felswände die Sonnenstrahlung auf naheliegende Berghänge reflektieren und so verstärken. Dabei gingen die Planetenforscher davon aus, dass das unter der Kometenoberfläche gebundene Wassereis von einer sehr dünnen und extrem porösen Staubschicht bedeckt ist, deren Dicke nur etwa 50 Mikrometer beträgt.

„Natürlich können wir uns bei diesem Wert noch nicht völlig sicher sein. Mit ihm lassen sich jedoch die Erosionsraten, die wir derzeit beobachten, gut reproduzieren. Wir halten ihn deshalb für einen guten Ausgangspunkt für unser Modell“, so der OSIRIS-Mitarbeiter Dr. Horst Uwe Keller vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof, welcher die Analyse leitete. Die erfolgende Erosion erfolgt dabei proportional zur Sublimation von gefrorenem Wasser, welche die Wissenschaftler in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung bestimmten.

„Unter der Annahme, dass der Komet viermal so viel Staub emittiert wie Gas, führt unser Modell zu sehr unterschiedliche Szenarien für die nördliche und die südliche Hemisphäre“, so der OSIRIS-Wissenschaftler Dr. Stefano Mottola vom Institut für Planetenforschung. „Die Südhalbkugel könnte während ihres kurzen, aber intensiven Sommers eine Schicht von bis zu 20 Metern Dicke verlieren. Auf der Nordhalbkugel dürfte dieser Wert deutlich kleiner sein. Nach unseren Schätzungen erodieren dort nur wenige stark emporragende Gipfel und Klippen um mehr als zehn Meter im Verlauf eines Sonnenumlaufs.“ Die in den vergangenen Monaten besonders aktive, aber recht schmale ‚Hals‘-Region, welche die beiden größeren Kometenteile – den ‚Kopf‘ und den ‚Körper‘ von 67P – verbindet, ist nach den Berechnungen der Wissenschaftler während des gesamten Orbits dagegen nur verhältnismäßig schwach beleuchtet und somit insgesamt nur mäßig aktiv.

Die Wissenschaftler gehen deshalb davon aus, dass sich speziell die Südhemisphäre in den kommenden Monaten dramatisch verändern wird, bevor der Komet 67P am 13. August 2015 auf seiner Umlaufbahn um die Sonne erneut die Periapsis und damit die geringste Entfernung zum Zentralgestirn unseres Sonnensystems erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden der Komet und die ihn umkreisende Raumsonde Rosetta lediglich 180 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt sein und sich zwischen den Umlaufbahnen der Planeten Erde und Mars bewegen.

„Der Komet häutet sich quasi ständig und zeigt frisches, unverbrauchtes Material an seiner Oberfläche, das noch nicht durch die kosmische Strahlung gealtert ist“, so Dr. Ekkehard Kührt, der die wissenschaftlichen Beteiligungen des DLR an der Rosetta-Mission leitet.
„Möglicherweise wird 67P nach seiner Sonnenpassage nicht mehr der Komet sein, der uns in den vergangenen Monaten so vertraut geworden ist“, so Dr. Holger Sierks. „Diese Veränderungen aus der Nähe mit zu erleben, wird ein unbeschreibliches Abenteuer sein.“

14. Februar 2015: Überflug in sechs Kilometern Höhe
Diese mittlerweile immer weiter zunehmende Aktivität des Kometen 67P hat auch Auswirkungen auf den Charakter der Rosetta-Mission. In den vergangenen Monaten hat die Raumsonde ‚ihren‘ Kometen auf einer fast kreisförmig verlaufenden Flugbahn umkreist, welche in Höhen von etwa 20 beziehungsweise 30 Kilometern zu dessen Oberfläche verlief und wobei Rosetta gravitativ an den Kometen gebunden war. Bedingt durch die zunehmenden Aktivität und das damit verbundene erhöhte Risiko, dass die Raumsonde oder einzelne Instrumente durch Kollisionen mit Staubpartikeln beschädigt werden verbringt Rosetta jetzt den Großteil der Zeit in größeren Entfernungen zu 67P.

Bereits am 4. Februar wurde die Flugbahn von Rosetta dahingehend verändert, dass die Raumsonde sich aus einem in 26 Kilometern zur Oberfläche verlaufenden Orbit bis zum 7. Februar auf eine Distanz von 142 Kilometern entfernte. Durch ein weiteres Kurskorrekturmanöver erfolgte dann eine erneute Annäherung, welche am 14. Februar um 13:41 MEZ in einem in einer Höhe von lediglich sechs Kilometern verlaufenden Überflug der Imhotep-Region auf dem ‚Körper‘ des Kometen gipfelte. Dieser extrem dichte Überflug bot den beteiligten Wissenschaftlern nicht nur die Möglichkeit, Details der Oberfläche mit einer hohen Auflösung abzubilden. Es ergab sich auch die Möglichkeit, die Austrittsorte der von der Oberfläche ausgehenden Jets aus Gas und Staub aus einem geringen Abstand mit den anderen Instrumenten zu analysieren.

Bis zum 17. Februar wurde dann wieder eine Distanz von diesmal 253 Kilometern erreicht, welche sich bis zum 25. Februar wieder auf eine Wert von 76 Kilometern verringern wird. Im Rahmen des darauf folgenden Umlaufs wird der Orbit von Rosetta in einer Entfernung von 110 x 88 Kilometern verlaufen. Aus diesen größeren Entfernungen kann die den Kometen umgebende Koma wieder in einem größeren Kontext abgebildet und untersucht werden.

Wo ist Philae?
Nicht im Fokus des wissenschaftlichen Interesses steht dagegen bis auf weiteres die Suche nach dem Kometenlander Philae. Philae erreichte die Oberfläche von 67P bereits am 12. November 2014 und kam dort schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse keine Möglichkeit bot, die begrenzten Energiereserven zu erneuern. Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus seiner auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Primärbatterie versorgt – in den folgenden Stunden mit seinen zehn Instrumenten eine Vielzahl an Messungen durchführen.

Der exakte Ort, wo Philae dann endgültig zum Stehen gelangte, konnte bisher trotz einer intensiven Suche auf den bisher angefertigten Fotos immer noch nicht ermittelt werden. Als sicher gilt jedoch, dass dieser Ort sich auf dem ‚Kopf‘ des Kometen befindet und in etwa in der Umgebung des ehemals ebenfalls als potentielle Landeregion ausgewählten Bereiches „B“ liegen dürfte. Immerhin konnten die beteiligten Wissenschaftler den finalen Standort von Philae mittels der Daten des CONSERT-Instruments auf ein Gebiet von etwa 350 mal 30 Metern eingrenzen.

Vor allem während der Kometentage, während denen der Lander rund 1,3 Stunden von der Sonne angestrahlt wurde, richteten die Wissenschaftler sowohl die Navigationskamera als auch die OSIRIS-Kamera aus Überflughöhen von bis zu 20 Kilometern immer wieder auf diese Region. Doch der gerade kühlschrankgroße Lander Philae würde auf den Aufnahmen nur einen Durchmesser von drei Pixeln einnehmen. Die Suche nach Philae gleicht somit einer Suche nach der ‚Nadel im Heuhaufen‘.

Es gab zwar Überlegungen, diese Suche auch während des Sechs-Kilometer-Überfluges am 14. Februar fortzusetzen. Allerdings hätte hierfür die Flugbahn des Orbiters abgeändert werden müssen, was zu deutlichen Beeinträchtigungen des eigentlichen wissenschaftlichen Programms geführt hätte. Auch in Zukunft soll die Flugbahn des Orbiters nicht für die Suche nach Philae verändert sondern nur die Ausrichtung der Kamera angepasst werden, sofern das vermutete Landegebiet in Sicht ist und die wissenschaftliche Arbeit dies gestattet, so Matt Taylor, der Rosetta-Projektwissenschaftler bei der ESA.
Erneute Inbetriebnahme von Philae?
Für den Kometenlander Philae könnte der weiter oben erwähnte, demnächst beginnende ‚Sommer‘ von Vorteil sein. Er könnte dann an seinem nahe des Kometen-Äquators gelegenen Standort wieder mehr Energie ‚tanken‘ und eventuell wieder aus dem derzeitigen Winterschlaf erwachen. Sollte dieser Fall eintreten, so ist Philae darauf programmiert, in regelmäßigen Abständen nach dem Orbiter zu lauschen und ein Signal zu senden. Die erste Chance auf einen Kontakt mit Philae erwartet das Team des Lander Control Center am DLR-Standort Köln nicht vor Ende März. Neben der hierfür benötigten Energiemenge von 17 Watt ist zudem eine weitere Voraussetzung, dass die Betriebstemperatur der Lander-Elektronik einen Wert von nicht weniger als minus 40 Grad Celsius erreicht.

„Wir hoffen, dass Philae bis dahin seinen Winterschlaf bei niedrigen Temperaturen gut übersteht“, so der für Philae zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR. An seinem ursprünglich vorgesehenen Landeplatz hätte Philae pro Kometentag immerhin 6,5 Stunden lang Sonnenlicht empfangen und seine Batterien entsprechend schnell aufladen können. Allerdings wäre er dann wahrscheinlich auch schon im März überhitzt und hätte somit nicht mehr arbeiten können. Nun ist die Nähe zur Sonne gut für Philae an seinem schattigen Standort, weil nicht nur die Temperatur ‚betriebsfreundlicher‘ wird, sondern auch die Stärke der Sonnenstrahlung zunimmt und die Solarzellen des Landers mehr Strom generieren werden.

Geht tatsächlich ein Rückmeldung von Philae aus dem All ein, so wird das Missionsteam dennoch erst einmal Geduld beweisen müssen. Es könnte mehrere Wochen dauern, bis der Lander nach seinem ersten Erwachen ausreichend Energie erhält, um nicht nur erste Kommandos aus dem Lander Control Center des DLR auszuführen, sondern auch mit dem Aufladen der Batterie zu beginnen. Im Sommer hätte er dann voraussichtlich genug Energie gespeichert, um über mehrere Stunden hinweg die Instrumente einzusetzen.

„Wie lange dies möglich sein wird, hängt natürlich auch davon ab, wie energieaufwendig die Experimente sind“, so Dr. Ulamec weiter. Bereits jetzt diskutierten und planen die Ingenieure und Wissenschaftler des Lander-Teams, welche Instrumente für welche Messungen eingesetzt werden könnten. „Temperaturmessungen, Fotos oder das Instrument COSAC im Schnüffelmodus verbrauchen wenig Energie, der Einsatz eines Bohrers natürlich deutlich mehr.“

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, ESA, Science.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten. Die dabei während der vergangenen Monate gewonnenen Messdaten zeichnen mittlerweile ein immer genaueres Bild des Kometen. Einen Überblick über den aktuellen Kenntnisstand, welcher auf der Auswertung der in den ersten Monaten bei dem Kometen gesammelten Daten basiert, bietet eine am heutigen Tag veröffentlichte Schwerpunktausgabe des Fachmagazins Science. Die dort veröffentlichten Publikationen sind – in englischer Sprache verfasst – frei abrufbar.

Eine wärmeisolierende Schicht an der Oberfläche, bizarre Landschaften, welche unterschiedlicher kaum sein könnten, eine geringe Dichte vergleichbar mit der von Kork sowie Fontänen aus Gas und Staubpartikeln, die – einem eigenen Rhythmus folgend – ins All strömen. Den an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftlern zeigen sich nicht nur überraschend vielfältige Oberflächenstrukturen, sondern auch ausgesprochen dynamische Prozesse, welche die Koma des Kometen 67P speisen…

Aus dem Mosaikbild des Kometen, das die Forscher aus den verschiedensten Messergebnissen nach und nach zusammensetzen, wollen sie unter anderen die Entstehungsgeschichte des Kometen ergründen. War er ursprünglich ein einzelner, größerer Brocken, der bei seinen bisherigen Umläufen um die Sonne Material verlor und so seine heutige zweigeteilte Gestalt erhielt? Oder vereinten sich einst zwei kleinere Brocken, die heute den ‚Kopf‘ und den ‚Körper‘ des Kometen bilden, zu einem „contact binary“? Die Beantwortung dieser Fragestellung könnte allgemein helfen zu verstehen, wie Kometen einstmals entstanden.

Entscheidende Hinweise erhoffen sich Wissenschaftler hierbei von einem Vergleich der verschiedenen Teile des Kometen. Während sich bisher nur wenige grundsätzliche Unterschiede zwischen dem Kopf und dem Körper zeigen, sticht derzeit die Halsregion heraus, welche diese beiden Regionen miteinander verbindet. Sie war in den vergangenen Monaten nicht nur der Hauptausgangspunkt der Gas- und Staubemissionen des Kometen, sondern könnte sich auch in weiteren Eigenschaften von anderen Oberflächenbereichen unterscheiden.

Der Kometenkern und dessen Aktivität
Aus den Aufnahmen der OSIRIS-Kamera – der unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord von Rosetta – erstellten die Wissenschaftler in den vergangenen Monaten ein dreidimensionales Modell des Kometen 67P und konnten ihn so genau vermessen: Während der kleinere Teil des Kometen, der sogenannte Kopf, eine Größe von 2,6 x 2,3 x 1,8 Kilometern besitzt, erstreckt sich der größere Teil, der sogenannte Körper, über 4,1 x 3,3 x 1,8 Kilometer.

Das Volumen des gesamten Kometenkerns liegt demzufolge bei rund 21,4 Kubikkilometern. Zusammen mit der Masse von etwa zehn Milliarden Tonnen, welche mit dem RSI-Instrument bestimmt werden konnte, ergibt sich für den Kometen somit eine Dichte von 0,47 Gramm pro Kubikzentimeter, was in etwa mit der Dichte von Kork vergleichbar ist. Dies ist die erste direkte Messung der Dichte eines Kometenkerns.

„Wir gehen davon aus, dass der Komet aus Eis und Staub besteht – Materialien die beide eine deutlich höhere Dichte aufweisen“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Teams. „Der gemessene Wert lässt somit darauf schließen, dass der Komet eine Porosität von 70 bis 80 Prozent aufweist. Wir verstehen ihn derzeit als eine Art lockere Ansammlung von Eis- und Staubteilchen mit vielen, vielen Zwischenräumen.“

Überraschend unauffällig zeigt sich die Farbgebung der Oberfläche von 67P. Anders als etwa bei den verschiedenen bisher von Raumsonden direkt untersuchten Asteroiden lassen sich nahezu keine farblichen Variationen auf der Oberfläche von Rosettas Zielkometen erkennen. Lediglich der Halsbereich sowie vereinzelte Brocken auf der Oberfläche zeigen sich in den Aufnahmen heller als die Umgebung.

Von dieser ‚Halsregion‘ geht zudem auch ein Großteil der bisher beobachteten Aktivität des Kometen aus. Fast alle Staubfontänen nehmen dort ihren Ursprung (Raumfahrer.net berichtete). „Wir sehen, dass sich diese Region deutlich vom Rest des Kometen unterscheidet“, so Dr. Sierks.

Berechnungen des OSIRIS-Teams haben ergeben, dass der Hals keineswegs – wie zunächst vermutet – mehr Wärmeenergie von der Sonne aufnimmt als andere Oberflächenbereiche. Im Gegenteil: In den vergangenen Monaten war der Komet so zur Sonne orientiert, dass der Hals sogar weniger Energie erhielt als andere Bereiche. Eine Erklärung für die trotzdem deutlich höhere Aktivität in dieser Region könnte sich in der Zusammensetzung des dort befindlichen Eises finden. „Das Eis in der Halsregion könnte Anteile von Kohlenmonoxid oder -dioxid aufweisen oder einfach dichter an der Oberfläche liegen“, so Dr. Sierks.

In der Nähe des Halsbereiches finden sich zudem weitere Ausgangsorte für die von der Kometenoberfläche entweichenden Gas- und Staubfontänen. Hierbei handelt es sich um zylindrische Vertiefungen mit Durchmessern von bis zu 300 Metern und Tiefen von bis zu 200 Metern, welche auch Einblicke in die Tiefenstruktur des Kometen ermöglichen.

Über die Form und Struktur des Kometenkerns sowie über dessen Aktivität berichten die Wissenschaftler unter anderem in dem Artikel „On the nucleus structure and activity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko“ (H. Sierks et al., Science, 23. Januar 2015).

Bizarre Oberflächenstrukturen

Mittlerweile hat das aus einer Weitwinkelkamera und einer Telekamera bestehende OSIRIS-Kameraexperiment bereits etwa 70 Prozent der Kometenoberfläche abgebildet. Aus diesen Aufnahmen hat das OSIRIS-Team auch detaillierte Geländekarten erstellt. Dabei zeigen sich den Wissenschaftlern Landschaften, welche unterschiedlicher kaum sein könnten.

Der Komet 67P verfügt demzufolge über eine stark variierende Oberfläche, welche größtenteils von einem rauen Gelände dominiert wird, auf dem sich eine Vielzahl von teilweise sehr stark geneigten Berghängen, scharfkantige Klippen, Vertiefungen, kraterähnliche Strukturen, parallel verlaufenden Rillen, Rissen und Gräben sowie Gesteinsbrocken und Felsblöcke befinden. In einer bestimmten Region wurde dabei auf einer Fläche von etwa einem Quadratkilometer mehr als 300 Felsblöcke gezählt, welche über einen Durchmesser von teilweise deutlich mehr als drei Metern verfügen. Andere Regionen sind dagegen auffallend ‚glatt‘ und könnten von einer möglicherweise mehrere Meter mächtigen Staubschicht bedeckt sein.

„Die Oberfläche des Kometen ist extrem abwechslungsreich und keineswegs einheitlich“, so Dr. Ekkehard Kührt vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof. Insgesamt haben die Wissenschaftler bisher 19 morphologisch unterschiedliche Regionen identifiziert und diese in fünf Kategorien – staubbedeckte Oberflächenbereiche (hierbei handelt es sich um die Regionen Ma’at, Ash und Babi), Gruben und Kraterstrukturen (Seth), großflächige Depressionen (Hatmehit, Nut und Aten), ebenes Terrain (Hapi, Imhotep and Anubis) und felsiges Gelände (Maftet, Bastet, Serqet, Hathor, Anuket, Khepry, Aker, Atum und Apis) – eingeteilt. Auch hierbei fällt besonders der ‚Hals‘ des Kometen auf.

„Auch aus morphologischer Sicht hebt sich die Halsregion des Kometen deutlich von anderen Bereichen ab“, so Dr. Sierks. Anders als die Gebiete auf dem Kopf und dem Körper des Kometen ist die Oberfläche dort sehr eben und weist keinerlei Krater, Furchen oder Klippen auf. Allerdings deutet ein dort erkennbarer, etwa 500 Meter langer Riss darauf hin, dass sich auch in dieser Region der im Inneren des Kometenkerns auftretende ‚mechanische Stress‘ auswirkt.

Andere Regionen sind dagegen von einer lockeren Staubschicht bedeckt, welche an manchen Stellen die Form von regelrechten ‚Verwehungen‘ und dünenartige Strukturen aufweist. Derartige Formationen wurden bisher in erster Linie auf der nördlichen Kometenhemisphäre nachgewiesen.

„Fast erinnern die Bilder an solche, die man aus den Wüstenregionen der Erde kennt“, beschreibt Dr. Sierks diese Strukturen. Die Wissenschaftler vermuten, dass Staubpartikel, welche dem Gravitationsfeld des Kometen nicht entrinnen können, wieder auf die Oberfläche ‚zurückfallen‘ und dabei diese Landschaften formen.

Zudem finden sich Bereiche mit Oberflächenmaterial, welches vergleichsweise hart und verfestigt sein könnte sowie jeweils eine große beckenförmige Vertiefung auf dem Kopf und auf dem Körper des Kometen. Über die morphologische Vielfalt des Kometenkerns berichten die Wissenschaftler in dem Artikel „The morphological diversity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko“ (N. Thomas et al., Science, 23. Januar 2015).

Eine ‚gut isolierte‘ Oberfläche
Ein weiteres Instrument von Rosetta, das Mikrowellenradiometer MIRO, untersucht die elektromagnetische Strahlung, welche von dem Komet 67P in das umgebende Weltall ausgesendet wird. Diese Strahlung umfasst nicht nur die Wärmestrahlung, die von dem Kometen ausgeht, sondern sie enthält auch die charakteristische ‚Fingerabdrücke‘ von Wassermolekülen.
Bereits im Juni 2014 konnte das von Samuel Gulkis vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien geleitete MIRO-Team auf diese Weise Wasserdampf in der Koma von 67P nachweisen. Zu diesem Zeitpunkt setzte der Komet unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung pro Sekunde etwa 300 Milliliter Wasser frei (Raumfahrer.net berichtete). Bis Ende August stieg diese Menge dann auf 1,2 Liter pro Sekunde an.

Besonders auffällig war hierbei, dass die von MIRO detektierte Wassermoleküle sich überwiegend in Richtung Sonne bewegten und somit offenbar in erster Linie von der Tagseite des Kometen stammten. In den Bereichen, wo das Sonnenlicht auf die Oberfläche trifft, erwärmt diese sich somit soweit, dass das unter der Oberfläche abgelagerte Wassereis sublimieren kann. Auf der Nachtseite bleiben die Temperaturen indes unter der für eine Sublimation erforderlichen Temperaturschwelle.

„Auch die Temperaturmessungen [Raumfahrer.net berichtete hierzu im September 2014] bestätigen starke Temperaturunterschiede zwischen Tag- und Nachtseite“, erklärt Dr. Paul Hartogh vom MPS, einer der Mitarbeiter des MIRO-Teams. Zudem treten während eines vollständigen Umlaufs des Kometen um die Sonne – 67P bewegt sich dabei in Entfernungen von 186 Millionen Kilometern bis hin zu 850 Millionen Kilometern zu dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems – regelrechte jahreszeitliche Temperaturschwankungen auf.

Insgesamt lassen die bisher ausgewerteten Daten darauf schließen, dass die staubige Oberflächenschicht des Kometen zwar schnell auf die auftretenden Temperaturänderungen reagiert, die Wärme dabei jedoch ausgesprochen schlecht leitet. So bildet die Oberfläche von 67P eine Art Wärmeisolierung, welche die tiefer gelegenen Schichten vor dem Einfluss der Sonne schützt. „Dies könnte erklären, warum 67P und andere Kometen, die ins innere Sonnensystem vordringen, so langlebig sind und viele Umläufe um die Sonne überstehen“, so Dr. Hartogh weiter.

Über die Eigenschaften der Kometenoberfläche, den dortigen Wärmetransport und die frühe kometare Aktivität berichten die Wissenschaftler ausführlich in dem Artikel „Subsurface properties and early activity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko“ (S. Gulkis et al., Science, 23. Januar 2015).

Woher stammen die von 67P freigesetzten Gase?
Ebenfalls zur Untersuchung der Gaspartikel in der Koma des Kometen wird der Massenspektrograph ROSINA genutzt. Dabei konnte das von Dr. Katrin Altwegg von der Universität Bern geleitete ROSINA-Team nicht nur Wasserdampf, sondern auch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid identifizieren. „Die Gase treten jedoch sehr unterschiedlich auf – sowohl was ihre räumliche Verteilung betrifft, als auch im Verlaufe einer Drehung des Kometen um die eigene Achse“, so Dr. Urs Mall vom MPS, einer der Mitarbeiter des Teams.

Während der ersten beiden Messkampagnen dieses Instruments stellte das ROSINA-Team fest, dass die Menge und Art der von dem Instrument detektierten Gase offenbar in einem starken Maß von der Rotationsrichtung des Kometen relativ zur Raumsonde abhängig ist. Ob tatsächlich generell aus der Halsregion des Kometen in erster Linie Wasserdampf austritt, während von der ‚Unterseite‘ vermehrt Kohlendioxid ausgast, soll noch durch weiteren Messungen ermittelt werden. Ein ähnliches Verhalten ist von dem Kometen 103P/Hartley 2 bekannt, welcher am 4. November 2010 durch die NASA-Raumsonde Deep Impact/EPOXI untersucht wurde.

Ob sich aus den bisher gewonnenen Daten letztendlich wirklich definitiv schlussfolgern lässt, dass die gefrorenen Gase ungleichmäßig von dem Kometenkern freigegeben werden, ist derzeit allerdings noch unklar. Auch jahreszeitliche Effekte, so die Wissenschaftler, könnten hierbei eine Rolle spielen. Bisher wurde die Unterseite des Kometen nur schwach von der Sonne beleuchtet, so dass dort Winter herrscht. Es ist denkbar, dass in den wärmeren Sommermonaten auch von diesem Bereich aus mehr Wasserdampf in das Weltall entweichen wird.

„Allerdings beobachten wir, dass die Emission von Kohlendioxid und -monoxid nicht so stark im Verlauf einer Kometenumdrehung schwankt wie die von Wasserdampf“, so Dr. Mall. Dies könnte möglicherweise darauf hindeuten, dass diese Gase aus größerer Tiefe entstammen, wo sich die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht nicht so stark bemerkbar machen.

Über die zeitliche Variabilität und Heterogenität in der Koma des Kometen 67P berichten die Wissenschaftler in dem Artikel „Time variability and heterogeneity in the coma of 67P/Churyumov-Gerasimenko“ (M. Hässig et al., Science, 23. Januar 2015).

Die Staub-Koma des Kometen 67P
Der Teilchendetektor GIADA hat in den vergangenen Monaten eingehend die Masse und Größe, das Kamerasystem OSIRIS dagegen die Fluggeschwindigkeit und -richtung der Staubteilchen in der Umgebung des Kometen 67P untersucht. Die für die Auswertung der dabei gewonnenen Daten zuständigen Wissenschaftler entdeckten dabei nicht nur Staubpartikel, welche sich von der Kometenoberfläche fortbewegen, sondern auch solche in einer stabilen Umlaufbahn um den Kometenkern. Die gebundenen Staubklumpen halten sich dabei in einem Abstand von bis zu etwa 145 Kilometern von der Kometenoberfläche auf.

Die Wissenschaftler vermuten, dass diese Staubkörner den Kometen bereits seit seinem letzten Vorbeiflug an der Sonne ‚begleiten‘. Als die Gas- und Staubaktivität von 67P nach dessen letzten Sonnenpassage wieder abnahm, konnte kein ausgasendes Material die Bewegungen der Klumpen mehr stören und sie blieben auf den jetzt erkennbaren stabilen Umlaufbahnen gebunden. Am 13. August 2015 wird der Komet 67P auf seiner Umlaufbahn um die Sonne jedoch erneut die Periapsis und damit die geringste Entfernung zum Zentralgestirn unseres Sonnensystems erreichen. Bis dahin wird die Aktivität des Kometen immer weiter zunehmen. Dadurch bedingt werden sich diese Klumpen voraussichtlich auflösen und in den Weiten des Weltalls verlieren.

In den Daten der Instrumente GIADA, OSIRIS und MIRO fanden die Kometenforscher zudem Hinweise darauf, dass 67P in den vergangenen Monaten viermal mehr Staub freigesetzt hat als Gas. Frühere Messungen an anderen Kometen ergaben bei den Emissionswerten dagegen einen höheren Massenanteil an Gasen. Allerdings ist zu erwarten, dass auch die Gasproduktion von 67P in den nächsten Monaten noch deutlich zunehmen wird.

Über die Staubpartikel in der Koma des Kometen 67P berichten die Wissenschaftler in dem Artikel „Dust measurements in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko inbound to the Sun between 3.7 and 3.4 AU“ (A. Rotundi et al., Science, 23. Januar 2015).

Kaum Wassereis, dafür aber organische Verbindungen auf der Oberfläche
Der Komet 67P gehört zur den dunkelsten Objekten in unserem Sonnensystem. Die Albedo – das Maß für die Reflexion des Sonnenlichts – welche das Spektrometer VIRTIS festgestellt hat, beträgt gerade einmal sechs Prozent. Dies könnte daran liegen, dass die Oberfläche von 67P mit dunklen Materialien wie Eisensulfiden, dunkle Silikaten und kohlenstoffreichen Verbindungen angereichert ist.

„Sehr wahrscheinlich ist auch nur wenig oder überhaupt kein Wassereis an der unmittelbaren Oberfläche des Kometenkerns“, so Dr. Gabriele Arnold vom DLR, eine der Mitarbeiterinnen des VIRTIS-Teams. „Es ist aber zweifelsohne im Inneren Wassereis vorhanden.“ Bei seinen bisherigen Umkreisungen der Sonne hat der Komet wohl bereits den größten Teil des ursprünglich auch auf seiner Oberfläche abgelagerten Wassereises verloren.

„Eine der interessantesten Entdeckungen ist aber der Nachweis von langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen“, so Dr. Arnold weiter. Derartige organische Verbindungen sind die Vorläufer von Aminosäuren. Ihre Entstehung erfordert komplexe chemische Reaktionen, welche bei tiefen Umgebungstemperaturen unter der Einwirkung von ultravioletter Strahlung ablaufen – Bedingungen, welche in unserem Sonnensystem in dessen Entstehungsphase nur weit jenseits der Umlaufbahn des Planeten Neptun gegeben waren. Dies legt nahe, dass die Wissenschaftler derzeit wirklich eine Art ‚Zeitkapsel‘ untersuchen, welche der Menschheit Informationen aus einer mehr als 4,5 Milliarden Jahre zurückliegenden Vergangenheit enthüllen kann.

Über die organischen Verbindungen auf der Oberfläche des Kometen 67P berichten die Wissenschaftler in dem Artikel „The organic-rich surface of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko as seen by VIRTIS/Rosetta“ (F. Cappaccioni et al., Science, 23. Januar 2015).

Es gibt noch viel zu erforschen und zu analysieren
Durch die Raumsonde Rosetta hat sich das Wissen der Menschheit über Kometen im Allgemeinen und über den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko im Besonderen in den letzten Monaten bereits ungemein erweitert. Gleichzeitig zeigt sich aber auch, dass dieses Wissen immer noch sehr lückenhaft ist. Für die Beantwortung der Vielzahl an noch offenen Fragen sind weitere Beobachtungen und vor allem sehr viel Zeit für die weitere Datenauswertung notwendig.

„Zurzeit analysieren und diskutieren wir bereits die nächsten Daten“, so Dr. Ekkehard Kührt, der die wissenschaftlichen Beteiligungen des DLR an dieser Kometen-Mission leitet. „Churyumov-Gerasimenko hat noch Vieles, was es zu entschlüsseln gilt.“

Missionsverlängerung?
Laut den ursprünglichen Planungen sollte die Raumsonde Rosetta ‚ihren‘ Kometen bis zum Ende des Jahres 2015 begleiten und dabei weiter untersuchen. Mittlerweile gibt es bei der für den Betrieb der Raumsonde verantwortlichen europäischen Weltraumagentur ESA allerdings erste Überlegungen, die Mission auch nach dem Ende des Jahres 2015 fortzusetzen und um ein weiteres Jahr zu verlängern (Raumfahrer.net berichtete). Eine Entscheidung hierzu soll voraussichtlich im Juni 2015 getroffen werden. Neben dem technischen Zustand der Raumsonde wird hierfür der bei einer Missionsverlängerung zu erwartende wissenschaftliche Nutzen ausschlaggebend sein. Zudem müssen bis dahin die finanziellen Mittel zur Verfügung stehen, welche bei einer Fortsetzung der Mission fällig werden.

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Der Beitrag Wissenschaft bei Rosettas Komet – Der aktuelle Stand erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten. Ein besonderes Augenmerk richten die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auf die immer weiter zunehmende Aktivität von 67P.

Kometen bewegen sich auf elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende ‚Verwandlung‘ ein.

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein „Schweif“, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Allerdings sind die dabei ablaufenden Prozesse längst noch nicht bis ins letzte Detail verstanden. Welche Faktoren setzen diesen Ausstoß von Gas und Staub letztendlich in Gang? Wie entwickelt sich die Aktivität? Und welche Prozesse auf der Oberfläche und im Inneren des Kometenkerns spielen dabei welche Rolle?

Feine Strukturen in den von dem Kometen ausgehenden Staubfontänen
Bereits seit mehreren Monaten konnten sowohl die OSIRIS-Kamera – die von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta – als auch die Navigationskamera der Raumsonde diese zunehmende Aktivität dokumentieren. Eine am 16. Januar 2015 von dem Mitarbeitern des OSIRIS-Teams veröffentlichte Aufnahme, welche bereits am 22. November 2014 mit der Weitwinkelkamera des OSIRIS-Kameraexperiments angefertigt wurde, enthüllt jetzt auch erstmals einige der Feinstrukturen dieser Staubfontänen, welche sich bereits auf den älteren Aufnahmen zeigten. In der Nähe der Oberfläche des Kometenkerns fächern sich die Fontänen in zunächst voneinander getrennte, kleinere Strahlen auf, welche dann in größeren Entfernungen zur Oberfläche miteinander verschmelzen.

Der Komet 67P setzt sich aus einem kleineren ‚Kopf‘, einem größeren ‚Körper‘ und einem schmalen ‚Hals‘ zusammen, welcher diese beiden Regionen verbindet. Die Auswertung der Aufnahmen der OSIRIS-Kamera zeigte in den vergangenen Monaten, dass die Aktivität des Kometen von dessen ‚Halsregion‘ ausgeht. Dieser Bereich entfaltet auch jetzt noch die größte Aktivität. Inzwischen ist jedoch auch erkennbar, dass weitere Staubfontänen mittlerweile auch aus dem ‚Kopf‘ und dem ‚Körper‘ des Kometen austreten.

„Im Vergleich zu der Aktivität, die wir für den Sommer dieses Jahres erwarten, ist dies erst der Anfang“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der Leiter des OSIRIS-Teams. „Vom letzten Vorbeiflug des Kometen 67P an der Sonne wissen wir, das sich die Aktivität noch um einen Faktor 100 steigern wird.“

Doch bereits Ende November 2014 waren die Staubfontänen stark genug ausgeprägt, um darin klare Strukturen erkennen zu können. Das hier gezeigte Foto – leider eines der nur wenigen, welches bisher von dem OSIRIS-Team für die Öffentlichkeit freigegeben wurde – stammt aus einer Serie von Beobachtungen, welche es zum Ziel haben, die allgemeine Aktivität des Kometen zu dokumentieren und zu untersuchen. Die Raumsonde Rosetta umkreiste den Kometen 67P zu diesem Zeitpunkt in einer Entfernung von etwa 30 Kilometern. Die Aufnahme zeigt sowohl die ’südliche Hemisphäre‘ des Kometenkerns als auch dessen Koma. Der Kern wurde dabei bewusst überbelichtet, um die deutlich lichtschwächeren Staubfontänen in der Umgebung des Kometen sichtbar zu machen.

Derartige Fontänen konnten dabei über eine volle Umdrehung des Kometen – für eine vollständige Drehung um seine Rotationsachse benötigt 67P einen Zeitraum von 12,4 Stunden – beobachtet werden. Die Mitarbeiter des OSIRIS-Teams sind gegenwärtig unter anderem damit beschäftigt, die physikalischen Vorgänge zu verstehen, durch welche diese Strukturen erzeugt und geformt werden.

„Indem wir die Fontänen von Bild zu Bild verfolgen, können wir ihre dreidimensionale Struktur rekonstruieren und sie mit bestimmten Gebieten auf der Oberfläche in Verbindung bringen. Die Morphologie und Zusammensetzung dieser Gebiete wird nun genauer untersucht“, so der OSIRIS-Wissenschaftler Dr. Jean-Baptiste Vincent vom MPS. Hierbei wollen die Forscher auch herausfinden, ob die Staubfontänen zum Beispiel von Klippen oder von ebenen Flächen ausgehen. Die detaillierte Untersuchung der Austrittsstellen der Jets könnte Hinweise auf die hierbei zugrunde liegenden physikalischen Prozesse liefern.

Zusätzlich zu den Fontänen zeigt die Aufnahme auch zahlreiche Oberflächenstrukturen, welche sich auf der dunklen Seite des Kometen befinden. Obwohl diese Region zur Zeit noch nicht direkt von der Sonne beleuchtet wird, erlaubt es das von anderen Regionen reflektierte Streulicht, auch hier Strukturen zu erkennen. Zudem zeigt sich rechts unten in der Aufnahme der Weitwinkelkamera des OSIRIS-Kameraexperiments eine fast vertikale Linie, welche zwei Regionen der Koma mit anscheinend leicht unterschiedlichen Helligkeiten trennt. „Dies ist der Schatten, den der Kometenkern auf die Koma wirft“, so die Erklärung von Dr. Jean-Baptiste Vincent.

Wo ist der Kometenlander Philae ‚gestrandet‘?
Neben der Analyse der zunehmenden Aktivität des Kometen 67P sind die in die Rosetta-Mission involvierten Wissenschaftler auch weiterhin damit beschäftigt, den von der Raumsonde mitgeführten Kometenlander Philae aufzuspüren. Hohe Erwartungen wurden dabei in Aufnahmen gesetzt, welche die OSIRIS-Kamera im Dezember 2014 aus einer Überflughöhe von lediglich rund 20 Kilometern anfertigte.

Philae erreichte die Oberfläche von 67P bereits am 12. November 2014 und kam dort schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse keine Möglichkeit bot, die begrenzten Energiereserven zu erneuern. Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus seiner auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Primärbatterie versorgt – in den folgenden Stunden mit seinen zehn Instrumenten eine Vielzahl an Messungen durchführen.

Das Landegestell von Philae – so die Auswertung der entsprechenden Telemetriedaten – konnte beim ersten Kontakt mit der Kometenoberfläche zwar einen Teil der kinetischen Energie aufnehmen. Dennoch ‚prallte‘ Philae von der Oberfläche ab und entfernte sich zunächst wieder mit einer Geschwindigkeit von 38 Zentimetern pro Sekunde von 67P. Im Rahmen dieses ‚Steigfluges‘ erreichte der Lander eine Höhe von eventuell bis zu einem Kilometer über der Oberfläche und legte dabei einer horizontale Distanz von bis zu einem Kilometer zurück, bevor nach 110 Minuten eine zweite ‚Landung‘ erfolgte. Auch dieser Aufprall hatte ein erneutes Abheben von der Oberfläche zur Folge. Dieser nächste ‚Freiflug‘ erfolgte mit einer Geschwindigkeit von etwa drei Zentimetern pro Sekunde und dauerte diesmal nur noch etwa sieben Minuten.

Der exakte Ort, wo Philae dann endgültig zum Stehen gelangte, konnte bisher immer noch nicht ermittelt werden. Als sicher gilt jedoch, dass dieser Ort sich auf dem ‚Kopf‘ des Kometen befindet und in etwa in der Umgebung des ehemals ebenfalls als potentielle Landeregion ausgewählten Bereiches „B“ liegen dürfte.

Es besteht durchaus die eventuelle Möglichkeit, dass der Lander seinen derzeitigen Schlafmodus beendet, sobald sich die an seinem derzeitigen Aufenthaltsort gegebenen schlechten Lichtverhältnisse verbessern. Im Frühjahr oder spätestens im Sommer 2015 könnten sich dabei eine Beleuchtungs- und Temperatursituation ergeben, welche ein Aufladen der Batterien und damit eine Weiterführung der Philae-Mission ermöglicht. Alle bisherigen Bemühungen, Philae auf den Aufnahmen aufzuspüren, welche die OSIRIS-Kamera seitdem von dieser Region angefertigt hat, verliefen jedoch erfolglos.

Die Erforschung des Kometen wird fortgesetzt
Gegenwärtig bewegt sich Rosetta auf einer Umlaufbahn um den Kometen 67P, welche in einer Entfernung von etwa 30 Kilometern zu dessen Zentrum verläuft. Diese Bahn soll zunächst noch bis zum 3. Februar 2015 eingehalten werden. Anschließend soll der Orbit der Raumsonde dahingehend verändert werden, dass sich Rosetta zunächst auf bis zu 140 Kilometer von der Kometenoberfläche entfernt. Aus dieser verhältnismäßig großen Distanz wollen die beteiligten Wissenschaftler mit ihren Instrumenten einen ‚weitwinkligen‘ Überblick über die dann gegebene Aktivität des Kometen gewinnen. Bei der anschließend erfolgenden erneuten Annäherung an 67P soll sich die Raumsonde der Oberfläche des Kometen dann am 14. Februar bis auf eine Entfernung von lediglich sechs Kilometern nähern.

Dieser extrem dichte Flyby über dem Kometen wird es den Wissenschaftlern erlauben, in ihrer Auflösung und Qualität bisher unerreichte Aufnahmen und Spektren von 67P zu gewinnen. Einige der Instrumente werden dabei die Gelegenheit erhalten, die Staub- und Gaspartikel der inneren Kometenkoma direkt zu analysieren. Und vielleicht bietet sich hierbei auch die Gelegenheit, endlich den Standort von Philae zu ermitteln.

In den folgenden Monaten soll Rosetta den Kometen dann wieder in größeren Entfernungen umkreisen. Die exakten Parameter dieser zukünftigen Umlaufbahnen sind derzeit noch nicht endgültig festgelegt. Hauptsächlich hierfür entscheidend ist die weitere Entwicklung der zunehmenden Aktivität von 67P. Am 13. August 2015 wird der Komet 67P auf seiner Umlaufbahn um die Sonne die Periapsis und damit die geringste Entfernung zum Zentralgestirn unseres Sonnensystems erreichen. Bis dahin wird die Aktivität des Kometen immer weiter zunehmen. In den kommenden Monaten wird Rosetta somit wohl auch einen größeren Abstand zu 67P einnehmen müssen um zu verhindern, dass die Flugbahn durch die sich ausdehnende Koma beeinträchtigt wird oder dass mit der Raumsonde kollidierende Staubpartikel deren Instrumente beschädigen.

Die gegenwärtigen Planungen der zukünftigen Umkreisungen des Kometen beinhalten deshalb zwei verschiedene Flugbahnen für Rosetta – „Bevorzugt“ und „Hoch aktiv“. Zwar wird von den Beteiligten angestrebt, in Zukunft so lange wie möglich die ‚bevorzugte‘ Flugbahn einzuhalten, doch für den Fall, dass die Kometenaktivität zu sehr ansteigt und es damit für Rosetta zu ‚riskant‘ wird, kann die Raumsonde gegebenenfalls in die für das Szenario „Hoch aktiv“ vorgesehene, in größerer Entfernung zu dem Kometen verlaufende Umlaufbahn ausweichen.

Fazit
Bereits jetzt kristallisiert sich heraus, dass die überaus ambitionierte Rosetta-Mission das Wissen der Menschheit über die Kometen – und damit auch über die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems und die Möglichkeiten der ‚Entstehung von Leben‘ – ungemein erweitern wird. Weitere Erkenntnisse der Mission sollen im Verlauf des Jahres 2015 auf mehreren Fachkonferenzen präsentiert und zudem in diversen Fachzeitschriften publiziert werden.
Auch in den kommenden Monaten will die ESA die neuesten Aufnahmen der Navigationskamera der Raumsonde sowie allgemeine wissenschaftliche Erkenntnisse und technische Informationen zeitnah mit der interessierten Öffentlichkeit in einem entsprechenden Blog teilen. Es wäre jedoch wirklich wünschenswert, wenn sich auch das OSIRIS-Team endlich dazu entschließen könnte, die zwischenzeitlich von diesem Kameraexperiment angefertigten Aufnahmen ebenfalls für die Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen.

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