彗星の核

彗星の主要な構成要素は彗星の核であり、この小さな(一般的に直径が20km未満)、氷の体がなければ、彗星はまったく存在しないからである。 コマ、水素雲、尾はすべて、太陽からの大きな距離で不活性なときに小惑星のように見える核からの氷の昇華に起因します。

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長さ5kmのワイルド2彗星の核。
クレジット:NASA/JPL

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長さ8kmのボレリー彗星の核。
クレジット:NASA/米国地質調査所

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長さ5kmのテンペル1彗星の核。
クレジット:NASA/JPL/UMD

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長さ16kmのハレー彗星の活動核。
クレジット:ESA/MPAE

彗星核の最も人気のあるモデルは、1950年にFred Whippleによって最初に提唱されました。 彼の”汚れた雪玉”モデルは、核が氷、塵、岩の混合物であることを提案しており、彗星の核とランデブーしたいくつかの宇宙ミッションによって確認されたアイデアである。 これらのミッションは、彗星の核が低いアルベド(彗星ハレー:0.04、彗星ボレリー:0.03)を有し、約75%の氷(主に水)と25%の塵と岩で構成されていることを示している。

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彗星の核の内部は、モノリシック、コングロマリット、または分化していますか? 証拠はコングロマリットの構造を示唆するだろうが、これはまだ確認されていない。

これらのflybysは、彗星の核の性質について食欲をそそる一見を明らかにしたが、多くの発見が残っています。 例えば、核の組成的性質は何ですか–モノリシック、コングロマリット、または分化していますか? ハレー彗星の核について測定された低密度と、木星との衝突前のシューメーカー-レヴィ彗星の分裂は、どちらもコングロマリット核の考えを支持している。 この場合、核は十分に絶縁されていなければならず、表面に比較的近い材料でさえ、太陽加熱の影響を受けないはずです。 これと、カイパーベルト天体(太陽系の形成以来変わらないと考えられている)よりも容易にアクセスできるという事実は、初期の太陽系を研究するための彗星核を主要な天体にするだろう。

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太陽の光が核の表面を加熱し、氷を昇華させると、”瓦礫マントル”が形成されます。 小さな塵の粒子はガスと共に昏睡状態に運ばれ、大きな岩(赤)は重すぎて瓦礫のマントルとして持ち上げられません。 このマントルは、揮発性の氷を効果的に埋めるので、さらなる昇華を制限する。

まだ答えられていないもう一つの質問は、彗星の核のために測定された低アルベドの性質です。 一つのアイデアは、それが昇華氷によって残された大きな岩(瓦礫マントル)の表面マントルによるものであるということです。 核の表面は、単一の軌道内で瓦礫によってほぼ完全に覆われ、彗星の活動を厳しく制限する可能性があると考えられている。
低アルベドの別の説明は、高エネルギー宇宙線による彗星核の照射が、暗く複雑な炭素化合物のマントル(照射マントル)を形成することである。 照射マントルの形成には数百万年かかると考えられており(彗星は軌道の最も外側にあったが)、最大1メートルの厚さになる可能性がある。
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高エネルギー宇宙線が氷の材料の結合を損傷し、複雑な有機化合物(黒色)を生じると、”照射マントル”が形成される。

自転により、核のさまざまな領域が太陽に面して活動するようになりますが、観測は、活動が太陽に面した核の側のごく一部に限定されていることを示しています。 これは、これらのマントルの1つ(または両方)の存在によって説明することができます。 得られたガスのジェットは、核の回転を変えることができ、活動が特に活発であれば、太陽の周りの彗星の軌道の変化にもつながる可能性がある。


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