Toen Rosetta's komeet vorig jaar zijn meest actieve periode naderde, het ruimtevaartuig zag kooldioxide-ijs - nog nooit eerder gezien op een komeet - gevolgd door de opkomst van twee ongewoon grote stukken waterijs.

De kooldioxide-ijslaag bedekte een gebied vergelijkbaar met de grootte van een voetbalveld, terwijl de twee waterijsvlakken elk groter waren dan een Olympisch zwembad en veel groter dan alle tekenen van waterijs die eerder bij de komeet werden waargenomen.

De drie ijzige lagen werden allemaal in dezelfde regio gevonden, op het zuidelijk halfrond van de komeet.

Een combinatie van de complexe vorm van de komeet, zijn langgerekte baan rond de zon en de aanzienlijke helling van zijn spin, seizoenen zijn ongelijk verdeeld tussen de twee hemisferen van de dubbellobbige komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Toen Rosetta in augustus 2014 arriveerde, het noordelijk halfrond was nog steeds bezig met zijn 5,5 jaar zomer, terwijl het zuidelijk halfrond in de winter was en veel ervan in duisternis was gehuld.

Echter, kort voor de dichtste nadering van de komeet tot de zon in augustus 2015, de seizoenen veranderden en het zuidelijk halfrond beleefde een korte maar intense zomer, deze regio weer bloot te stellen aan zonlicht.

In de eerste helft van 2015 naarmate de komeet steeds actiever werd, Rosetta zag waterdamp en andere gassen uit de kern stromen, het stoffige deksel optillen en enkele van de ijzige geheimen van de komeet onthullen.

Vooral, eind maart 2015 twee keer Rosetta is zichtbaar, infrarood- en warmtebeeldspectrometer, VIRTEN, vond een zeer groot stuk kooldioxide-ijs in de regio Anhur, op het zuidelijk halfrond van de komeet.

Dit is de eerste detectie van vast koolstofdioxide op een komeet, hoewel het niet ongewoon is in het zonnestelsel – het is overvloedig aanwezig in de poolkappen van Mars, bijvoorbeeld.

"We weten dat kometen koolstofdioxide bevatten, wat een van de meest voorkomende soorten is in kometenatmosferen na water, maar het is buitengewoon moeilijk om het in vaste vorm op het oppervlak waar te nemen, " legt Gianrico Filacchione van het Italiaanse INAF-IAPS Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali uit, die de studie leidde.

In de komeetomgeving, kooldioxide bevriest bij -193°C, veel lager dan de temperatuur waarbij water in ijs verandert. Boven deze temperatuur het verandert direct van een vaste stof in een gas, belemmert de detectie ervan in ijsvorm op het oppervlak.

Daarentegen, waterijs is gevonden bij verschillende kometen, en Rosetta ontdekte tal van kleine vlekken op verschillende regio's.

"We hoopten tekenen van kooldioxide-ijs te vinden en waren er al een tijdje naar op zoek, maar het was zeker een verrassing toen we eindelijk zijn onmiskenbare signatuur ontdekten, ", voegt Gianrico toe.

de pleister, bestaande uit een paar procent kooldioxide-ijs gecombineerd met een donkerder mengsel van stof en organisch materiaal, werd waargenomen op twee opeenvolgende dagen in maart. Dit was een gelukkige vangst:toen het team ongeveer drie weken later opnieuw naar die regio keek, het was weg.

Ervan uitgaande dat al het ijs in gas was veranderd, de wetenschappers schatten dat de 80 m × 60 m patch ongeveer 57 kg koolstofdioxide bevatte, overeenkomend met een 9 cm dikke laag. Zijn aanwezigheid op het oppervlak is waarschijnlijk een geïsoleerd zeldzaam geval, waarbij het grootste deel van het kooldioxide-ijs beperkt is tot diepere lagen van de kern.

Gianrico en zijn medewerkers denken dat de ijzige plek een paar jaar terug is, toen de komeet zich nog in de koude uithoeken van het buitenste zonnestelsel bevond en het zuidelijk halfrond zijn lange winter beleefde. In die tijd, een deel van het kooldioxide dat nog steeds uit het binnenste van de kern ontsnapt, condenseerde op het oppervlak, waar het heel lang bevroren bleef, en verdampte pas toen de lokale temperatuur in april 2015 eindelijk weer steeg.

Dit onthult een seizoenscyclus van koolstofdioxide-ijs, die zich ontvouwt over de 6,5 jaar durende baan van de komeet, in tegenstelling tot de dagelijkse cyclus van waterijs, ook gespot door VIRTIS kort na Rosetta's aankomst.

interessant, kort nadat het kooldioxide-ijs was verdwenen, Rosetta's OSIRIS smalhoekcamera detecteerde twee ongewoon grote stukken waterijs in hetzelfde gebied, tussen de zuidelijke regio's van Anhur en Bes.

"We hadden al vele metersgrote stukken blootgesteld waterijs gezien in verschillende delen van de komeet, maar de nieuwe detecties zijn veel groter, elk ongeveer 30 m × 40 m overspannend, en ze hielden ongeveer 10 dagen aan voordat ze volledig verdwenen, " zegt Sonia Fornasier van LESIA-Observatoire de Paris en Université Paris Diderot, Frankrijk, hoofdwetenschapper van het onderzoek gericht op seizoensgebonden en dagelijkse kleurvariaties van het oppervlak.

Deze ijsrijke gebieden verschijnen als zeer heldere delen van het komeetoppervlak die licht reflecteren dat blauwer van kleur is in vergelijking met de rodere omgeving. Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met mengsels van stof en waterijs om aan te tonen dat, naarmate de concentratie van ijs daarin toeneemt, het gereflecteerde licht wordt geleidelijk blauwer van kleur, totdat een punt wordt bereikt waar gelijke hoeveelheden licht in alle kleuren worden weerkaatst.

De twee nieuw ontdekte plekken bevatten 20-30% waterijs gemengd met donkerder materiaal, vormen een laag tot 30 cm dik vast ijs. Een van hen lag waarschijnlijk op de loer onder de koolstofdioxide-ijskap die ongeveer een maand eerder door VIRTIS was onthuld.

"Op wereldwijde schaal, we ontdekten ook dat het hele komeetoppervlak steeds blauwer van kleur werd toen het de zon naderde en de intense activiteit grote hoeveelheden stof opstak, meer van het ijsrijke terrein eronder bloot te leggen, " legt Sonja uit.

Toen de komeet zich van de zon verwijderde, de wetenschappers observeerden dat de algehele kleur van het komeetoppervlak geleidelijk weer roder werd.

Ze onthulden ook lokale kleurvariaties, indicatief voor de dagelijkse cyclus van waterijs. Verandert snel in waterdamp bij blootstelling aan zonlicht gedurende de lokale dag, het condenseerde terug in dunne lagen vorst en ijs toen de temperatuur na zonsondergang daalde, om de volgende dag weer te verdampen.

De verdeling van waterijs onder het stoffige oppervlak van de komeet lijkt wijdverbreid, maar niet uniform verspreid, met kleine vlekken die de kern accentueren, verschijnen en verdwijnen als gevolg van de activiteit van de komeet.

Zo nu en dan, grotere en dikkere porties ijs worden ook blootgelegd, daterend uit een eerdere benadering van de zon.

"Deze twee onderzoeken naar de ijzige inhoud van de komeet onthullen nieuwe details over de samenstelling en geschiedenis van de kern, " zegt Matt Taylor, ESA Rosetta-projectwetenschapper.

"Terwijl het vluchtgedeelte van de missie nu voorbij is, de wetenschappelijke exploitatie van de enorme hoeveelheid door Rosetta verzamelde gegevens gaat door."

"Seizoensgebonden blootstelling van kooldioxide-ijs op de kern van komeet 67P / Churyumov-Gerasimenko" door G. Filacchione et al. en "Rosetta's komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko werpt zijn stoffige mantel af om zijn ijzige aard te onthullen" door S. Fornasier et al. worden gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .