Sonda Europa Clipper może wkrótce zostać uderzona naładowanymi cząsteczkami — cząstkami wyrwanymi z ogona jonowego płynącego z międzygwiazdowej komety 3I/ATLAS.
Takie są nowe przewidywania dwóch europejskich badaczy, których kod komputerowy pozwala im określić, kiedy statek kosmiczny może ustawić się w jednej linii z a kometaogon i słoneczny. Całkowicie nieszkodliwe dla statku kosmicznego wydarzenie zapewnia rzadkie i przypadkowe ustawienie oraz wyjątkową okazję do bezpośredniego pobrania materiału z komety spoza naszego regionu kosmosu.
„Nie mamy praktycznie żadnych danych na temat wnętrz komet międzygwiazdowych i gwiazda systemów, które je utworzyły” – powiedział Space.com Samuel Grant z Fińskiego Instytutu Meteorologicznego, który kierował badaniami. „Pobieranie próbek z ogona w ten sposób jest najbliższe bezpośredniej próbce takiego obiektu, jaką możemy obecnie uzyskać, a tym samym innej części galaktyka.”
Jednak pomimo tak ogromnych możliwości istnieje wiele rzeczy, którym można przeciwdziałać Clipper Europy wykrywanie naładowanych cząstek z 3I/ATLAS. Na przykład trwa zawieszenie działalności rządu USA. Jest to problem, ponieważ Europa Clipper znajduje się obecnie w trybie rejsu i kontynuuje swoją podróż Jupiter i nie wszystkie jego instrumenty są aktywowane. Zrównanie Europa Clipper, komety i Słońca następuje pomiędzy 30 października a 6 listopada i jeśli do tego czasu przerwa nie zostanie rozwiązana, nie jest jasne, czy naukowcy będą w stanie obudzić Europa Clipper do wykonania pomiarów, nawet jeśli chcą.
Jeśli jednak pomiary będą możliwe, dostarczą one wglądu w skład komety międzygwiazdowej, umożliwiając porównania z kometami z naszej własnej planety. układ słoneczny.
Anatomia komety
Komety posiadają dwa ogony utworzone z cząstek i pyłu uniesionego z powierzchni komety lub odgazowanego w wyniku wzrostu temperatury komety w miarę jej zbliżania się do Słońca. Ciepło powoduje, że kieszenie gazu tuż pod powierzchnią rozszerzają się i wybuchają.
Ogon pyłowy komety jest najbardziej widoczny i podąża za trajektorią komety. Żaden statek kosmiczny nie jest obecnie w stanie przelecieć 3I/ATLAS’ ogon kurzu i pobierz go.
Jednakże ogon jonowy to inna sprawa.
„Badamy ciała komet, ponieważ działają one jak kapsuły czasu, zapieczętowując materię powstałą miliardy lat temu” – powiedział Grant. „Materiał ten jest wyrzucany podczas zbliżania się do Słońca, a jego część jest transportowana od Słońca przez wiatr słoneczny, tworząc ogon jonowy”.
Ponieważ napędzany jest przez wiatr słonecznyktóry promieniuje ze Słońca, ogon jonowy jest zawsze skierowany w stronę przeciwną do Słońca.
Między 30 października a 6 listopada Europa Clipper będzie w stanie potencjalnie odebrać część jonów transportowanych przez wiatr słoneczny w kierunku statku kosmicznego z prędkością kilkuset mil na sekundę.
Wraz z Grantem Geraint Jones z Europejskiej Agencji Kosmicznej i główny badacz misji Comet Interceptor był w stanie przewidzieć przejście ogona jonowego dzięki programowi Tailcatcher, czyli kodowi komputerowemu umożliwiającemu śledzenie ruchu pakietów materiału z wiatru słonecznego.
„Używamy prędkości zmierzonej przy [a packet’s] prześledzić drogę, jaką podróżowała od Słońca do statku kosmicznego, i możemy porównać tę drogę z pozycją komety” – powiedział Grant.
Ich obliczenia wskazują, że Europa Clipper może przechwycić część pakietów wiatru słonecznego, które zbliżyły się do komety na tyle, aby ukraść część jonów z jej ogona jonowego.
Wiatr słoneczny przenosi własne jony ze Słońca, więc w jaki sposób naukowcy mogą odróżnić jony wiatru słonecznego od jonów skradzionych z komety?
„Jony komet można rozróżnić na wiele sposobów, najprościej na podstawie liczebności chemicznej — jony komet obejmują znaczną ilość cięższych związków, szczególnie jonów z grupy wodnej, w porównaniu z jonami komet proton oraz wiatr słoneczny zdominowany przez hel” – powiedział Grant. „Dodatkowo ładowanie dodatkowej masy do wiatru słonecznego powoduje ogólne spowolnienie i odchylenie otaczającego przepływu wiatru słonecznego”.
Prawdopodobieństwo deszczu cząstek
Skuteczne wykrycie zależy również od właściwości charakterystycznych wiatru słonecznego. Po pierwsze, wiatr słoneczny musi płynąć we właściwym kierunku; chociaż zawsze wypływa ze słońca, nie zawsze jest idealnie promieniowy i czasami może płynąć pod kątem, w takim przypadku może ominąć Europa Clipper.
Wiatr musi być także wystarczająco silny w odpowiednim momencie, aby móc unieść cięższe jony aż do Europy Clipper. Kometa znajdzie się w peryhelium – najbliższym Słońcu punkcie – 29 października, kiedy znajdzie się w odległości 200 milionów mil i 200 milionów kilometrów), wewnątrz orbity Mars. Tymczasem Europa Clipper znajduje się obecnie ponad 300 milionów kilometrów od Słońca po przeprowadzeniu a przelot obok Marsa wcześniej w tym roku.
Plusem jest to, że w miarę zbliżania się 3I/ATLAS do Słońca aktywność na komecie będzie nadal rosła. Jeśli ten trend się utrzyma, wówczas w peryhelium ogon jonowy będzie najszerszy, co zwiększy szanse, że Europa Clipper będzie w stanie wykryć część swoich jonów.
Sonda kosmiczna Hera Europejskiej Agencji Kosmicznej w drodze do układu podwójnych planetoid Didymos i Dimorphos, będą również w stanie przechwycić pakiety wiatru słonecznego przenoszące jony kometarne w okresie od 25 października do 1 listopada. Hera nie posiada jednak instrumentów do pomiaru naładowanych cząstek i pola magnetycznego wiatru słonecznego. Europa Clipper tak robi, ponieważ częścią jej misji jest badanie środowiska magnetycznego i radiacyjnego Jowisza oraz jego wpływu Europy.
Jednak ani Grant, ani Jones nie są członkami zespołu Europa Clipper i dlatego nie mają wpływu na to, w jaki sposób i czy zespół dokonuje pomiarów.
Ale nawet jeśli Europa Clipper przegapi ten czas, Tailcatcher był już wcześniej używany do skutecznego przewidywania skrzyżowań ogonów jonowych, na przykład wtedy, gdy Europejska Agencja Kosmiczna Orbiter Słoneczny Sonda kosmiczna wykryła jony z komety C/2019 Y4 w 2020 r. Historia udanych przewidywań oznacza, że niewątpliwie będzie w stanie zidentyfikować skrzyżowania ogonów w przyszłości – być może nawet w przypadku następnej komety międzygwiazdowej, gdy tylko się to pojawi.
Rzeczywiście, możliwość skrzyżowania ogonów dodaje dodatkowy wymiar badaniu komet. W 2029 r. Europejska Agencja Kosmiczna wyśle misję Comet Interceptor, która utrzyma stację w przestrzeni kosmicznej do czasu, aż naukowcy zidentyfikują kometę godną odwiedzenia przez sondę kosmiczną. Komety międzygwiazdowe zajmują wysokie miejsce na liście.
„Głównym celem Comet Interceptor jest przelot wystarczająco blisko komety międzygwiezdnej lub komety długookresowej, aby bezpośrednio pobrać próbki komy i główki ogona” – powiedział Grant, który nie jest członkiem zespołu Interceptor. „Byłaby to niesamowita szansa, gdyby inny statek kosmiczny był w stanie przelecieć przed ogonem w podobnym czasie”.
Przewidywania Granta i Jonesa dotyczące skrzyżowania ogona jonowego zostały przedstawione we wstępnym druku opublikowanym w witrynie arxiv repozytorium papieru do druku wstępnego.
