Když 4. července loňského roku dopadl projektil vypuštěný sondou Deep Impact na jádro komety Tempel 1, sledovaly tuto událost kromě mateřské sondy také desítky pozemských a kosmických dalekohledů.
Nyní, s odstupem řady měsíců, skládají astronomové mozaiku takto získaných nových poznatků o kometách. Mnohá zjištění jsou velmi překvapivá a zřejmě povedou ke změnám současných teorií formování celé Sluneční soustavy.
Kosmický archiv
Komety byly pro astronomy vždy velmi přitažlivými objekty. Vědci je totiž vnímají jako tělesa, která přečkala většinu existence Sluneční soustavy kdesi na její periférii a tak se příliš od doby jejího vzniku nezměnila. Měly by proto být jakousi zásobárnou původního, primitivního materiálu, ze kterého se celá planetární soustava před 4,5 miliardami let vytvořila. Kromě toho jsou komety „podezřelé“, že na naši planetu v dobách jejího ranného období dopravily vodu a organické látky, čímž položily základy pro vznik života.
Už dříve kosmické sondy některé z komet navštívily a zblízka prozkoumaly. Vědecký tým Michaela A’Hearna z americké University of Maryland šel dále a hodlal nahlédnout přímo pod povrch kometárního jádra. Proto byla vypravena sonda Deep Impact, která do blízkosti komety Tempel 1 dopravila projektil o hmotnosti 370 kg. Ten se 4. července 2005 s kometárním jádrem srazil (viz. 21. STOLETÍ č.5/2005). Samotná sonda sledovala kolizi z bezprostřední blízkosti, ze Země a z družic na oběžné dráze se připojily další dalekohledy. Četná pozorování a jejich analýza nyní přinášejí první plody.
Co kosmický geolog rád vidí?
Mateřská sonda i střela poslaly na Zemi snímky jádra komety získané krátce před srážkou. Samotný projektil nesl kameru, která jádro snímala do posledních okamžiků před dopadem. Srovnáme-li obrázky kometárního jádra s těmi, které sondy pořídily u jiných komet, data z Deep Impactu je svou kvalitou výrazně předčí. Nejlepší snímky mají rozlišení stokrát lepší než například v případě komety Wild 2, zaznamenané kamerami sondy Stardust. Ukazují perfektně kruhové útvary, které by mohly být impaktními (vzniklé dopadem velkých těles) krátery, dlouhé lineární útvary i oblasti hrubého i hladkého povrchu. „ Prostě vše, co geolog rád uvidí,“ říká Don Yeomans z amercké Jet Propulsion Laboratory.
Problém je v tom, že na dříve zkoumaných kometách se krátery nevyskytují. Vyvstává tak otázka, proč jsou různé komety tolik odlišné.
Příliš mnoho prachu
Srážka samotná naprosto předčila veškerá očekávání vědců. Množství prachu a plynu, vyvrženého z kometárního jádra při dopadu projektilu, bylo mnohem vyšší než se původně předpokládalo. Pozemské dalekohledy zaznamenaly výrazné zjasnění komety a její jas se zvyšoval ještě několik hodin po srážce. Zpět na původní úroveň poklesla až o deset dnů později.
Obrovský prachový oblak tedy obklopoval místo dopadu i ve chvíli (14 minut po výbuchu), kdy nad kometárním jádrem ve výšce 500 km přelétávala mateřská sonda. Vědci původně počítali s tím, že se prach mezitím usadí a oni budou moci prostřednictvím kamer sondy pohlédnout přímo do vzniklého kráteru. Ten byl ovšem zahalen neprůhledným prachem a nepodařilo se jej spatřit. Svou roli zde částečně sehrála i kamera s vysokým rozlišením. O té se už během letu ke kometě zjistilo, že ji není možno přesně zaostřit. Vědci proto využili počítačových technik na zpracování obrazu, aby získali ostré snímky. Takové techniky je ovšem možné aplikovat jen v případě kontrastních obrázků, což bohužel nebyl případ snímků dopadové oblasti zahalené v prachu.
Navzdory této skutečnosti byla výprava považována za úspěšnou. Andrew Coates (University College, London) říká: „To není selhání. Zaznamenali jsme přímý zásah komety a máme množství opravdu zajímavých dat.“
Slabé, křehké jádro
Vědci už dříve tušili, že komety jsou křehké, přesto je kometa Tempel dokonale zaskočila. Materiál jejího jádra je velmi načechraný a extrémně drobivý. Jeho pevnost je menší než pevnost prašanu.
Jemný prach drží pohromadě gravitace. Ta je ovšem tak slabá, že by pro člověka neměl být problém vyskočit z povrchu jádra komety do vesmíru. K pevnosti materiálu jádra dodává Carey Lisse z americké John Hopkins University: “Pravděpodobně byste se mohli rukama prokopat z jednoho konce na druhý…“.
Jádro je rovněž extrémně porézní a velmi špatně vede teplo. Jeho povrch se proto rychle ohřívá i ochlazuje v závislosti na slunečním svitu. Materiál uvnitř může tedy skutečně být oním nepřetvořeným, původním materiálem, ze kterého Sluneční soustava vznikla. Hustota jádra je rovná pouze polovině hustoty vody!
Překvapivé objevení uhličitanů!
Neobyčejně cenné informace přinesla spektroskopická data nejen ze sondy samotné, ale také data získaná kosmickým dalekohledem Spitzer, který snímá infračervenou oblast spektra. „Sestavujeme přehled látek, tvořících kometu…“ doplňuje Carey Lisse.
Mezi pozorované složky patří látky, které jsou u komet očekávány, jako například křemičitany či písek. Pozorovány ovšem byly i překvapivé přísady, jako je jíl či uhličitany. „Kde se vzaly uhličitany a jíl ve zmrzlé kometě?“, ptá se Lisse a naznačuje možnost, že v dávné minulosti Sluneční soustavy byl materiál promíchan. Tekuté sloučeniny vzniklé blíže Slunci i zmrzlý materiál z oblastí Uranu a Neptunu se proto mohou nyní nacházet v jednom takovémhle tělese. Vystopovány byly rovněž sloučeniny železa a aromatické uhlovodíky, jaké například denně dýcháme ve výfukových plynech automobilů.
Mezi křemičitany zaznamenanými Spitzerovým dalekohledem patří krystalizovaná zrna menší než plážový písek. Nalezen by například minerál olivín. Vznikající seznam kometárních ingrediencí umožní teoretikům testovat vznik komet a planet na počítačových modelech.
Jak může kometa vyhasnout?
Už dříve bylo ze spektroskopických pozorování komet známo, že se v nich nachází vodní led. Ale teprve na základě pozorování této komety byli astronomové schopni o něm prozradit více. Získaná data ukazují, že vodní led se nachází přímo na povrchu kometárního jádra, ale překvapivě ve velmi malém množství. Vědci na snímcích nalezli tři pásy pokryté vodním ledem, které ale tvoří jen 1% celkové plochy povrchu.
Přestože projektil dopadl do oblasti bez ledu, byl led ve vyvrženém materiálu odhalen jako jedna z prvních součástí. To znamená, že se musí ve větším množství ukrývat pod povrchem. Ačkoliv led na povrchu jistě přispívá k celkové emisi materiálu z jádra při přiblížení komety ke Slunci, kterou můžeme následně pozorovat jako komu (plynný obal kolem jádra komety) a kometární ohon, jeho podstatnou část musí tvořit podpovrchový led, který se nějakým způsobem dostane ven.
Pozorování také naznačují způsob, jakým se může kometa stát „vyhaslou“, tedy objektem, který se už nadále pod vlivem slunečního záření nechová jako typická kometa. Zatímco dříve se zdálo, že se prostě kometární jádro odpařováním zmenšuje až nakonec neobsahuje těkavé látky, nyní se nabízí jiná varianta. K zastavení kometární aktivity stačí „ucpat“ , například vrstvou trosek či prachu, všechny průduchy, kterými může sluneční záření působit na led pod povrchem jádra.
Dá se tady přistát?
Představená zjištění mohou způsobit vrásky vědcům kolem evropské výpravy Rosetta, která by měla v roce 2014 vysadit maličký modul na jádro komety Čurjumov-Gerasimenko. Podle Alana A’Hearna by modul Philae mohl při přistání zažít krušné okamžiky. „Mám pochybnosti o možnostech přistání na tak slabém materiálu,“ říká.
Bernard Foing z Evropské kosmické agentury mu ale oponuje. Tým Rosetty je podle něj připraven na všechny varianty. Philae se bude ke kometě přibližovat velmi pomalu a opatrně, aby se od jejího jádra neodrazil zpět do vesmíru. „Bude to spíše spojovací manévr než přistání,“ dodává. Modul je navíc vybaven jakýmisi mačkami, kterými se povrchu jádra zachytí.
Nový pohled na komety
V minulosti považovali astronomové komety za „špinavé sněhové koule“. Tento názor se pod vlivem předchozích výprav ke kometám změnil na „ledové špinavé koule“. Výsledky výprava Deep Impact nyní ukazují, že ani tento termín není přesný. „Jsou to velmi, velmi slabé prachové struktury s vnitřním ledem….“ upřesňuje Don Yeomans nový pohled na komety
Výprava za 330 miliónů dolarů (v přepočtu 8,25 miliardy Kč) – což je částka rovnající se ročním světovým tržbám za prodej digitální hudby – tedy skončila tedy velmi úspěšně a astronomům poskytla obrovské množství nových dat. Ta budou ještě dlouho analyzovat. Ale už první výsledky ukazují, že tento netradiční počin rozhodně měl smysl a změnil náš pohled na kosmické „krasavice s chvostem“.
Najdete na našem internetu
O projektu Deep Impact se již čtenáři časopisu 21. STOLETÍ mohli dočíst ještě dříve než došlo ke srážce. Detaily o kometě Tempel 1, sondě i samotném průběhu setkání byli popsány v čísle 5/2005. Najdete je rovněž na www.21stoleti.cz.
625 000 odpařených jmen
Společně s projektilem se v okamžiku srážky odpařilo i miniCD s 625 000 jmény lidí, kteří využili možnosti přihlásit se po internetu a vyslat ke kometě své jméno. Akce se mezi veřejností setkala s obrovským úspěchem.
Připravena pro další úkoly
Mateřská část sondy Deep Impact přežila setkání s kometou bez úhony, ačkoliv její konstruktéři počítali s tím, že by mohla být při průletu ohonem a komou komety trochu poškozena. To se ale nestalo a sonda je připravena pro případné další úkoly.
Na konci července provedla změnu dráhy, která ji v roce 2008 přivede zpět k Zemi. S využitím jejího gravitačního pole by se pak vydala ke kometě 85P/Boethin, která se ukazuje být dalším vhodným cílem. Tentokrát by setkání proběhlo už bez „bombardování“, protože další projektil sonda nenese.
Navigace u komety
Trefit kometární jádro znamenalo zasáhnout ze vzdálenosti 864 000 km (22x zemský rovník) a vzájemné rychlosti 37 000 km/hod. oblast o průměru menším než šest kilometrů. Velmi přesný navigační senzor snímal polohu vybraných jasných hvězd i samotného jádra komety. Na základě těchto dat pak autonomní navigační software korigoval dráhu letu projektilu. Zpětná analýza telemetrických dat ukázala, jak se projektil ke kometě přibližoval.
První z plánovaných korekcí dráhy jej dokonce o sedm kilometrů odchýlila od kolizního kursu. Druhý a třetí manévr ovšem směr letu opravily a výsledkem byl zásah požadované, Sluncem osvětlené oblasti na povrchu kometárního jádra.
