Kometkärnan

nyckelkomponenten till någon komet är kometkärnan, för utan denna lilla (vanligtvis mindre än 20 km i diameter), isig kropp, skulle kometen inte existera alls. Koma, vätemoln och svansar är alla resultatet av sublimering av IS från kärnan som, när den är inaktiv på stora avstånd från solen, ser ut som en asteroid.

kärnan i den 5 km långa kometen Wild 2. kredit: NASA / JPL

kärnan i den 8 km långa kometen Borrelly. kredit: NASA / US Geological Survey

kärnan i den 5 km långa kometen Tempel 1. kredit: NASA / JPL / UMD

den aktiva kärnan i den 16 km långa kometen Halley. kredit: ESA / MPAE

den mest populära modellen för kometenkärnan lades först fram 1950 av Fred Whipple. Hans ‘dirty snowball’ – modell föreslår att kärnan är en blandning av is, damm och sten, en uppfattning bekräftad av flera rymduppdrag som har rendezvoused med kometiska kärnor. Dessa uppdrag har visat att kärnorna i kometer har låga albedos (kometen Halley: 0.04, kometen Borrelly: 0.03) och består av cirka 75% is (främst vatten) och 25% damm och sten.

är det inre av en kometenkärna monolitisk, konglomerat eller differentierad? Bevis skulle föreslå en konglomeratstruktur men detta har ännu inte bekräftats.

även om dessa flybys avslöjade spännande glimtar om kometenkärnans natur, återstår mycket att upptäcka. Till exempel, Vad är kärnans kompositionella natur – monolitisk, konglomerat eller differentierad? De låga tätheterna uppmätta för kometen Halleys kärna och upplösningen av kometen Shoemaker-Levy före dess påverkan med Jupiter, båda stöder tanken på en konglomeratkärna. Om så är fallet bör kärnan vara välisolerad, och även material som finns relativt nära ytan bör inte påverkas av solvärme. Detta, och det faktum att de är mer lättillgängliga än Kuiper Belt-objekt (som också tros vara oförändrade sedan solsystemet bildades), skulle göra kometiska kärnor främsta föremål för att studera det tidiga solsystemet.

en ‘rubble mantel’ bildas när solljus värmer ytan av kärnan och sublimerar isen. Små dammpartiklar transporteras in i koma tillsammans med gasen och lämnar stora stenar (röda) för tunga för att lyftas som en murmantel. Denna mantel begränsar ytterligare sublimering eftersom den effektivt begraver de flyktiga isarna.

en annan fråga som ännu inte ska besvaras är den låga albedos natur mätt för kometiska kärnor. En IDE är att det beror på en ytmantel av stora stenar (en murmantel) kvar av den sublimerande isen. Man tror att kärnans yta nästan helt kan täckas av murar inom en enda bana, vilket allvarligt begränsar kometens aktivitet.

en alternativ förklaring till den låga albedo är att bestrålning av kometenkärnan med kosmiska strålar med hög energi bildar en mantel av mörka, komplexa kolföreningar (en bestrålningsmantel). Man tror att bestrålningsmanteln skulle ta miljontals år att bilda (medan kometen var i den yttersta delen av sin omlopp) och kunde vara upp till 1 meter tjock.

en ‘bestrålningsmantel’ bildas när kosmiska strålar med hög energi skadar bindningarna i det isiga materialet vilket resulterar i komplexa organiska föreningar (svart).

även om rotation får olika regioner i kärnan att möta solen och bli aktiva, har observationer visat att aktiviteten är begränsad till endast en liten del av den sida av kärnan som vetter mot solen. Detta kan förklaras av förekomsten av en (eller båda) av dessa mantlar. De resulterande gasstrålarna kan förändra kärnans rotation och, om aktiviteten är särskilt kraftig, kan det också leda till förändringar i komets bana runt solen.