Komeetkern

de kern van elke komeet is de komeetkern, want zonder dit kleine (meestal minder dan 20 km in diameter) ijzige lichaam zou de komeet helemaal niet bestaan. De coma, de waterstofwolk en de staarten komen allemaal voort uit de Sublimatie van ijs uit de kern die, wanneer inactief op grote afstand van de zon, lijkt op een asteroïde.

de kern van de 5 km lange komeet Wild 2. krediet: NASA/JPL

de kern van de 8 km lange Komeet Borrelly. krediet: NASA / US Geological Survey

de kern van de 5 km lange komeet Tempel 1. krediet: NASA / JPL / UMD

de actieve kern van de 16 km lange komeet Halley. krediet: ESA/MPAE

het meest populaire model voor de komeetkern werd voor het eerst voorgesteld in 1950 door Fred Whipple. Zijn ‘dirty snowball’ model stelt dat de kern een mengsel is van ijs, stof en gesteente, een idee bevestigd door verschillende ruimtemissies die zijn getroffen door komeetkernen. Deze missies hebben aangetoond dat de kernen van kometen lage albedos hebben (komeet Halley: 0,04, Komeet Borrelly: 0,03), en bestaan uit ongeveer 75% ijs (voornamelijk water) en 25% stof en gesteente.

Is het binnenste van een komeetkern monolithisch, conglomeraat of gedifferentieerd? Er zijn aanwijzingen dat er sprake is van een conglomeraatstructuur, maar dit moet nog worden bevestigd.

hoewel deze flybys verleidelijke glimpen onthulden over de aard van komeetkernen, moet er nog veel ontdekt worden. Bijvoorbeeld, Wat is de compositorische aard van de kern – monolithisch, conglomeraat of gedifferentieerd? De lage dichtheid gemeten voor de kern van komeet Halley, en het uiteenvallen van komeet Shoemaker-Levy voor de inslag met Jupiter, beide ondersteunen het idee van een conglomeraat kern. Als dit het geval is, moet de kern goed geïsoleerd zijn, en zelfs materiaal dat relatief dicht bij het oppervlak wordt gevonden, mag niet worden beïnvloed door zonneverwarming. Dit, en het feit dat ze gemakkelijker toegankelijk zijn dan Kuipergordelobjecten (ook gedacht dat ze onveranderd zijn sinds de vorming van het zonnestelsel), zou kometaire kernen priemobjecten maken waarmee het vroege zonnestelsel kan worden bestudeerd.

een ‘puinmantel’ vormt zich wanneer zonlicht het oppervlak van de kern verwarmt en het ijs sublimeert. Kleine stofdeeltjes worden samen met het gas in coma gebracht, waardoor grote stenen (rood) te zwaar zijn om als een puinmantel te worden opgetild. Deze mantel beperkt verdere sublimatie omdat het effectief de vluchtige ices begraaft.

een andere vraag die nog moet worden beantwoord is de aard van de lage albedo gemeten voor kometaire kernen. Een idee is dat het te wijten is aan een oppervlakte mantel van grote rotsen (een puin mantel) achtergelaten door het sublimerende ijs. Er wordt gedacht dat het oppervlak van de kern bijna volledig zou kunnen worden bedekt door puin binnen een enkele baan, waardoor de activiteit van de komeet ernstig wordt beperkt.

een alternatieve verklaring voor het lage albedo is dat bestraling van de komeetkern door hoge-energetische kosmische stralen een mantel vormt van donkere, complexe koolstofverbindingen (een bestralingsmantel). Men denkt dat de stralingsmantel miljoenen jaren zou duren om te vormen (terwijl de komeet zich in het buitenste deel van zijn baan bevond) en tot 1 meter dik zou kunnen zijn.

er ontstaat een’ bestralingsmantel ‘ wanneer hoog-energetische kosmische stralen de bindingen in het ijzige materiaal beschadigen, wat resulteert in complexe organische verbindingen (zwart).

hoewel rotatie ervoor zorgt dat verschillende gebieden van de kern naar de zon kijken en actief worden, hebben waarnemingen aangetoond dat de activiteit beperkt is tot slechts een klein deel van de kant van de kern naar de zon. Dit kan worden verklaard door het bestaan van een (of beide) van deze mantels. De resulterende gasstralen kunnen de rotatie van de kern veranderen en, als de activiteit bijzonder krachtig is, kunnen ook leiden tot veranderingen in de baan van de komeet rond de zon.