Planetair onderzoekers simuleren transformatie van asteroïde naar komeet

Een team planetair wetenschappers van NASA/JPL en de Universiteit van Chicago heeft met behulp van computermodellen nauwkeurig het transformatieproces van asteroïde naar komeet kunnen simuleren. Het nieuwe onderzoek legt de dynamiek uit van dit complexe systeem dat wetenschappers meer moet leren over de samenstelling van kometen en de vorming van aardachtige planeten in ons zonnestelsel. Voor het onderzoek heeft dit team het dynamische proces van de Centauren-planetoïden, – dit zijn een soort hybriden, ze delen enkele kenmerken delen met zowel asteroïden als kometen – gemodelleerd en zo getracht te begrijpen hoe de overgang van asteroïde tot komeet tot stand komt. De Centauren is een groep ijzige ruimterotsen die rond de zon draaien bij de gasplaneten Jupiter en Saturnus. Van deze duizenden kleine brokken ijs en gesteente, worden enkele ingevangen in de baan van Jupiter, en richting het binnenste zonnestelsel geslingerd om te transformeren in kometen. Het onderzoek o.l.v. Darryl Segelman wordt gepubliceerd in The Planetary Science Journal, zie hier voor de preprint, arXiv.

Komeet ‘Siding Spring’ Credits; NASA/JPL, Caltech, UCLA

Wetenschappers zijn zeer bekend met de asteroïdengordel bij Mars, en ook met die in de Kuipergordel.
Echter de Centauren is een minder bekende populatie, en zijn zo genoemd daar ze een soort hybriden zijn, die enkele kenmerken delen met zowel asteroïden als kometen. Centauren zijn mogelijk onstaan bij deze voornoemde reuzenplaneten, maar weliswaar het grootste deel van hun bestaan hebben ze doorgebracht in de Kuipergordel, de ring buiten de baan van Neptunus. Gravitatie-interacties hebben de Centauren lang geleden daarheen gewerkt maar ook, relatief recent, weer teruggebracht.
Enkele van de Centauren ondergaan uiteindelijk nog een extra zwaartekrachtstoot die de objecten in de richting van de zon duwt. Deze objecten worden dan kometen, die coma’s en lange, fraaie staarten ontwikkelen als ze de zon naderen en opwarmen. Geschat wordt dat ongeveer de helft van de Centauren, door interactie met de banen van Jupiter en Saturnus naar het centrum van het zonnestelsel geslingerd. Seligman stelt: “Deze objecten zijn erg oud en bevatten ijs uit de vroege dagen van het zonnestelsel dat nooit is gesmolten. En zeer geschikt om de chemische samenstelling van objecten uit het verre zonnestelsel te onderzoeken.

NASA komeet missie EPOXI, flyby Credits; NASA

Mogelijk zouden toekomstige ruimtesondes dit proces over enkele decennia van dichtbij kunnen bestuderen. Een sonde zou naar Jupiter kunnen vliegen, in de baan van Jupiter wachten tot een van deze objecten in de zwaartekracht van de planeet terechtkomt, en ‘meereizen’ met het object om te zien hoe het in realtime een komeet wordt. Dit is een mooi maar destructief proces: de prachtige staart van een komeet wordt geproduceerd als het ijs ervan afbrandt als de temperatuur stijgt. Komeetijs bestaat uit verschillende soorten moleculen en gassen, die elk op verschillende punten op weg naar de zon beginnen op te branden. Seligman: “Je zou kunnen achterhalen waar typische komeetijsvorming plaatsvindt, en ook wat de gedetailleerde interne structuur is, iets dat lastig is te ontdekken met grondtelescopen.” Ook barst het oppervlak van de komeet als het opwarmt, waardoor pokdalingen en kraters ontstaan. Eenmaal in kaart gebracht, kun je aldus Seligman, de dynamiek van het zonnestelsel beter begrijpen, wat belangrijk is voor zaken als het vormen van aardachtige planeten in zonnestelsels, Mede dankzij de ontdekkingen van verschillende grote asteroïdengordels hebben wetenschappers de afgelopen 50 jaar hun theorieën over het ontstaan van ons zonnestelsel herzien. I.p.v. ontwikkeling op hun plaats, stelt men zich nu een veel dynamischer en onstabieler proces van vorming voor; stukken ijs en gesteente die verspreid en tegen elkaar aan botsen, zich opnieuw vormend en rondbewegend binnen het zonnestelsel. Veel van deze objecten vloeiden uiteindelijk samen in de acht grote planeten, maar andere blijven los en verspreid in verschillende gebieden van de ruimte.

Komeet P2019LD2 Hubble, publ. 21 februari 2021 Credits; NASA/HST

Seligman en zijn team identificeerden zelfs een mogelijk doelwit voor een ruimtemissie: een Centaur, de P/ 2019 LD2, die in 2063 dicht bij Jupiter zal cirkelen. Het team heeft berekend dat er een kans van meer dan 98% is, dat deze ontmoeting het object naar de zon zal duwen en het in een komeet zal veranderen. Hun berekeningen tonen verder aan dat een sonde die op de loer ligt in de buurt van Jupiter het object zou kunnen inhalen en een tijd meevliegen, zolang de sonde reeds op weg zou gaan in 2061 naar een van te voren bepaald ontmoetingspunt. En astronomen kunnen uiteraard ook nog andere Centauren identificeren die vóór 2063 zouden kunnen worden bezocht, aldus het team dat hoopt dat dergelijke doelen mogelijk kan worden ontdekt door het Vera C. Rubin Observatorium. Centauren zijn nooit eerder bezocht door een sonde, de missies van NASA’s Discovery-programma, dat relatief goedkope robotische planetaire exploratie verzorgt, koos niet voor Centaur-voorstellen. Bronnen; Universiteit van Chicago/Space.com/NASA/JPL/Astronomy

Eerste scheervlucht van BepiColombo langs Mercurius geslaagd

Credit: ESA/BepiColombo/MTM, CC BY-SA 3.0 IGO

De Europees-Japanse ruimteverkenner BepiColombo is in de nacht van vrijdag op zaterdag (1-2 oktober) succesvol langs Mercurius gescheerd. Die scheervlucht was nodig om BepiColombo een juist zetje te geven richting z’n uiteindelijke doel, een stabiele baan eind 2025 rond Mercurius. Zaterdag 2 oktober om 01.34 uur Nederlandse tijd vond de dichtste nadering tot Mercurius plaats, waarbij hij tot een afstand van 200 km boven het oppervlak kwam. Tien minuten later, om 01.44.12 uur om precies te zijn nam BepiColombo met zijn Mercury Transfer Module’s Monitoring Camera 2 bovenstaande foto, waarvan je hieronder een gelabelde versie ziet. De ruimteverkenner was op dat moment 2418 km van Mercurius verwijderd (waarmee je gelijk kunt zien hoe snel ‘ie gaat). Op de foto zien we onder andere het Sihtu Planitia gebied op het noordelijk halfrond van Mercurius, dat ooit overstroomd is geweest met lavastromen. Verder is ook de 166 km grote Lermontov krater te zien.

Credit: ESA/BepiColombo/MTM, CC BY-SA 3.0 IGO

De bedoeling is dat er in totaal negen scheervluchten worden gemaakt om BepiColombo in z’n juiste baan te krijgen, eentje om de aarde heen (die al geweest is), twee om Venus heen (ook al geweest) en zes om Mercurius heen (waarvan de eerste afgelopen weekend plaatsvond). Nog vijf te gaan dus. Bron: ESA.

BepiColombo zal zaterdag 2 oktober z’n eerste scheervlucht langs Mercurius maken

Credit: ESA/ATG medialab

De BepiColombo missie van ESA en JAXA (de Europese resp. Japanse ruimtevaartorganisatie) zal komende zaterdagnacht z’n eerste scheervlucht maken langs Mercurius. Die planeet, de binnenste planeet van het zonnestelsel, is ook het doel van de missie, maar om in een stabiele baan te komen moeten er in totaal zes scheervluchten om de planeet heen worden gemaakt. Pas in 2025 zal de ruimteverkenner die uiteindelijke baan bereiken. Om 01.34 uur Nederlandse tijd (dus ’s nachts) zal BepiColombo zijn dichtste nadering tot Mercurius meemaken, waarbij hij tot een afstand van 200 km boven het oppervlak zal vliegen. Eerder dit jaar (in augustus) had BepiColombo een scheervlucht langs Venus, ook bedoeld om hem een gravitationele boost richting Mercurius te geven.

Credit: ESA

Tijdens de scheervlucht (Engels: flyby) zullen er met twee van de drie monitoring cameras (MCAM’s) foto’s worden gemaakt en zullen wetenschappelijke instrumenten worden gebruikt (zie de illustratie hieronder). De scheervlucht vindt plaats aan de nachtzijde van Mercurius, dus echt spectaculair zullen de foto’s niet worden, ook niet omdat de hoge resolutie-camera’s nog niet zullen werken. De bedoeling is dat er in totaal negen scheervluchten worden gemaakt om BepiColombo in z’n juiste baan te krijgen, eentje om de aarde heen (die al geweest is), twee om Venus heen (ook al geweest) en zes om Mercurius heen (zie de animatie hierboven wanneer dat allemaal was/is).

Credit: ESA.

De ruimteverkenner bestaat uit twee onderdelen, te weten de Mercury Planetary Orbiter van de ESA en de Mercury Magnetospheric Orbiter van de JAXA. Hieronder een video waarin je een korte impressie ziet van de scheervlucht komend weekend.

Bron: ESA.

Maar liefst drie nieuwe missies op stapel voor Venus

Impressie van EnVision. Credits: European Space Agency/Paris Observatory/VR2Planets

Mars was lange tijd populaire bij de internationale ruimtevaartorganisaties, maar deze week bleek vooral Venus erg populair te zijn, getuige de keuze van de NASA en ESA om drie missies naar de hete binnenplaneet goed te keuren. Op een rijtje, eerst de twee waar de NASA mee kwam en als laatste de missie waar de ESA mee kwam:

  • DAVINCI+, dat staat voor ‘Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging’. Deze gaat kijken hoe de atmosfeer ontstaan en ontwikkeld is en of Venus ooit een oceaan heeft gehad. Hiertoe zal onder andere een bolvormige sonde aan een parachute in de atmosfeer van Venus afdalen om de samenstelling ervan te meten. DAVINCI+ gaat ook de zogeheten “tesserae” onderzoeken, dat zijn geologische structuren op Venus die lijken op de Aardse continenten en die mogelijk te maken hebben met bewegende tectonische platen.
  • VERITAS (staat voor ‘Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy‘), dat wordt een ruimtesonde die vrijwel het complete oppervlak van Venus in kaart zal brengen met radarapparatuur, om meer te weten te komen over de geologische geschiedenis van de planeet. Grote vraag waarop ‘ie antwoord moet geven: waarom verschit de atmosfeer van Venus zo veel van die van de aarde?
  • EnVision, de ESA-missie die in samenwerking met de NASA Venus moet gaan verkennen, met name de relatie tussen de atmosfeer van Venus en de geologische processen aldaar. Net als de voorganger Magellan zal EnVision radarbeelden van Venus maken, maar dan véél beter. Dat gebeurt o.a. met de ‘synthetic aperture radar’ genaamd VenSAR, die door de NASA wordt geleverd.

Alle drie de missies gaan niet zelfstandig opereren, maar zullen met elkaar samenwerken. Een missie in teamverband dus. 😀
Bron: NASA en NASA.

Voor het eerst is röntgenstraling van Uranus gedetecteerd – je verwacht ’t niet

In roze de plekken waar röntgenstraling vandaan komt. Credit: X-ray: NASA/CXO/University College London/W. Dunn et al; Optical: W.M. Keck Observatory

Sterrenkundigen zijn er voor het eerst in geslaagd om röntgenstraling afkomstig van de planeet Uranus te ontdekken en wel met NASA’s Chandras röntgenruimtetelescoop. En da’s eigenlijk niet wat je van de zevende planeet vanaf de zon verwacht, want het is een grote ijskoude gasplaneet. Uranus heeft net als Saturnus en in imndere mate ook Jupiter ringen in z’n evenaarsvlak. Met Chandra werd twee keer naar Uranus gekeken, de eerste keer in 2002 en de tweede keer in 2017. Recente analyse van die waarnemingen laat zien dat er inderdaad röntgenstraling van Uranus afkomstig is en dat er in 2017 zelfs sprake lijkt te zijn van een soort van röntgenvlam. De vraag is natuurlijk wat de bron is van de röntgenstraling van Uranus. Dat blijkt voor het grootste deel niet Uranus zelf te zijn, maar de zon. Net als zonlicht in de aardse atmosfeer verstrooid wordt zo verstrooid Uranus ook röntgenstraling afkomstig van de zon en die verstrooide straling wordt weer naar de aarde gekaatst. Maar een deel is vermoedelijk wel van Uranus afkomstig en wel van z’n ringen. Van Saturnus weten we dat diens ringenstelsel in staat is om röntgenstraling te produceren, hetgeen gebeurt als geladen deeltjes in de ruimte om hem heen, zoals protonen en elektronen, botsen met de deeltjes van de ringen. Zoiets zou ook bij Uranus het geval kunnen zijn. Het zou ook kunnen dat de röntgenstraling wordt veroorzaakt door het poollicht van Uranus, iets wat ook bij het aardse poollicht en bij dat van Jupiter is waargenomen. Het bijzondere van Uranus is hij ‘op z’n kant ligt’, dat wil zeggen dat zijn evenaar bijna haaks staat op z’n baanvlak om de zon – zijn rotatieas is zowat parallel aan dat baanvlak. Het zou kunnen dat die bijzondere stand het magnetisch veld van Uranus en daarmee z’n poollicht extra complex en veranderlijk maakt.

Hier het vakartikel over de ontdekking van röntgenstraling afkomstig van Uranus, te verschijnen in het laatste nummer van de Journal of Geophysical Research. Bron: Chandra.

Marsastronauten in spé minder in staat gezichtsemoties te herkennen

Astronauten zullen nog binnen dit decennium afreizen naar Mars. SpaceX plant een bemande Marsreis in 2024, NASA streeft een reis naar de Rode Planeet rond 2035. Maanden tot jaren achtereen in de ruimte en op Mars zal een uitputtingsslag zijn voor de astronauten, gewichtloosheid, het ‘puffy head-bird legs’ syndroom, stress van de besloten ruimte, flinke doses straling zijn enkele van de ongemakken die men zal ondergaan. Zowel NASA als SpaceX i.s.m. onderzoeksinstituten hard werken om methoden te bedenken die deze ongemakken enigszins kunnen doen verlichten, waaronder het opwekken van kunstmatige zwaartekracht. Een team fysiologen van de Universiteit van Pennsylvania o.l.v. van psychiater prof. Mathias Basner heeft recent uitgebreid studie gedaan naar de effecten van een lang verblijf in microzwaartekracht, specifiek toegespitst op de effecten op cognitieve functies en gedrag. De deelnemers aan dit onderzoek werden bijna twee maanden getest op o.a. ruimtelijke orientatie, geheugen, en herkenning van gezichtsemotie. Met name het laatstgenoemde, emotieherkenning aan het gezicht, bleek na enige tijd problematisch te worden. De resultaten van de experimenten van Basner e.a. werden geplaatst in het journal Frontiers of Fysiology.* Lees verder

Komeet Catalina laat zien dat rotsachtige planeten koolstof krijgen van kometen

Foto in valse kleuren van komeet 2013 US10 (Catalina). Credit: M.S.P. Kelley (University of Maryland)/S. Protopapa (Southwest Research Institute)/Lowell Discovery Telescope.

Onderzoek met behulp van NASA’s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) aan komeet Catalina, die begin 2016 kort zichtbaar was in het sterrenbeeld Grote Beer, laat zien dat rotsachtige planeten, zoals de aarde en Mars, hun koolstof gekregen hebben van kometen. In de oerwolk waaruit deze planeten 4,5 miljard jaar geleden ontstonden zat al koolstof – één van de belangrijke ingrediënten om leven te laten ontstaan – maar de planeten waren in de begintijd zo heet dat al dat koolstof de ruimte in verdween. Grote vraag is dus hoe ze later toch weer aan hun koolstof kwamen. In de koelere buitenregionen van het zonnestelsel was genoeg koolstof, maar hoe bereikte dat de rotsachtige planeten in het binnenste deel van het zonnestelsel?

Impressie van een komeetkern vanuit de Oortwolk die in de buurt van de aarde komt. Credit: NASA/SOFIA/ Lynette Cook.

Jupiter wierp feitelijk een gravitationele blokkade op voor die toevoer van koolstof, maar men denkt dat een kleine baanwijziging van Jupiter er op een gegeven moment toch voor zorgde dat koolstofrijke kometen uit de Oortwolk rondom het zonnestelsel af en toe naar het binnendeel van het zonnestelsel konden gaan, waar ze konden inslaan op de planeten zoals de aarde en Mars. En dat zorgde er voor dat de vooraad koolstof weer groeide, hetgeen later op aarde als basis diende voor het ontstaan van leven. Met de telescoop aan boord van SOFIA, da’s een grote Boeing van de NASA die tot vliegend observatorium is omgebouwd, konden sterrenkundigen onder leiding van Charles “Chick” Woodward (Universiteit van Minnesota) in 2016 in de staart van komeet Catalina koolstof onderscheiden. En dat bracht hen tot het inzicht dat kometen zoals Catalina ooit dat koolstof naar de aarde moeten hebben gebracht. Bron: NASA.

Spectaculaire videobeelden van de afdaling en landing van Perseverance op Mars

Kleuren-panoramafoto van de omgeving van Perseverance, gemaakt door twee navigatiecamera’s op diens ‘Mast’. Credit: NASA/JPL-Caltech.

De NASA kwam vandaag met een spectaculaire video van de laatste minuten van de ‘entry, descent, and landing’ (EDL) van Perseverance, die afgelopen donderdag 18 februari vlakbij de ‘Chelly canyon’ in de Jezero krater op Mars landde. De video start 230 seconden nadat de Marsrover de atmosfeer van Mars binnendrong, de EDL duurde in totaal zeven minuten. Bij de entry had Perseverance nog een snelheid van maar liefst 20.100 km/u, bij de landing met de skycrane was dat teruggebracht naar 2,6 km/u. Kijk en geniet (vergeet niet ook geluid aan te zetten, waarbij je het commentaar van Swati Mohan van NASA’s vluchtleidingscentrum hoort).

Bron: NASA.

MESSENGER ‘zag’ meteoriet inslaan op Mercurius

Credit: Jacek Zmarz

Het inslaan van meteorieten op de maan hebben we al heel vaak gezien, onlangs zelfs drie inslagen kort na elkaar. Maar nu blijkt dat NASA’s MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) er ook eentje zag inslaan en wel op de planeet Mercurius. Het gebeurde op 21 december 2013, dus ruim acht jaar geleden, maar het is nu pas naar voren gekomen na onderzoek van de gearchiveerde gegevens van MESSENGER. Uit die gegevens blijkt dat MESSENGER’s Fast Imaging Plasma Spectrometer (FIPS) die dag een grote hoeveelheid natrium en silicium ionen, deel uitmakend van de stroom deeltjes van de zonnewind. Jamie Jasinski (Jet Propulsion Laboratory) en z’n team konden traceren dat al die deeltjes een zelfde snelheid hadden en dezelfde kant uitgingen. Duidelijk was dat ze niet afkomstig waren van de zon, maar dat ze van Mercurius afkomstig waren.

Het oppervlak van Mercurius is bezaaid met inslagkraters van meteorieten. Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Carnegie Institution of Washington

Er moet die dag een pluim vanaf het oppervlak van Mercurius zijn opgestegen, die reikte tot ruim 5000 km hoogte en die bestond uit natrium en silicium. Die deeltjes waren in eerste instantie electrisch neutraal, maar toen ze in de ruimte in reactie kwamen met de fotonen van de zon werden het ionen, electrisch geladen deeltjes. Men denkt dat die pluim het gevolg was van de inslag van een meteoriet op Mercurius. Heel groot moet die niet zijn geweest (slechts 90 cm doorsnede naar schatting), maar omdat Mercurius slechts een zeer ijle exosfeer heeft kon die pluim ongehinderd zulke hoogten bereiken. Bron: Phys.org.

SpaceX versus de FAA

SpaceX en de Federal Aviation Administration (FAA) staan op gespannen voet inzake de volgende high-altitude testvlucht van een Starship-prototype in Boca Chica, Texas. SpaceX was op 28 janauri j.l. klaar om de testvlucht met de SN9 te doen, maar had geen toestemming van de FAA. De lancering van de SN9 zou de tweede suborbitale testvlucht van een prototype Starship zijn. SpaceX-oprichter en CEO Elon Musk toog naar Twitter (44 miljoen volgers) om het Federal Aviation Administration (FAA), welke moet toezien op de veiligheid bij commerciële ruimtevaartlanceringen, te beschuldigen. Musk verweet de FAA (Federal Aviation Administration) een ‘fundamenteel gebroken regelgevingsstructuur’ te hebben i.t.t. wat betreft de burgerluchtvaart, waarbij de FAA, volgens Musk, wel alle regelgeving goed op orde heeft. SpaceX lijkt inmiddels de spin in het web te zijn van een complex verhaal, het niet verkrijgen van toestemming is niet het enige waarom het bedrijf steeds meer onder de loep genomen wordt door de FAA. De FAA wijst naar SpaceX betreffende het schenden van afspraken rondom de lancering van SN8, op 9 december 2020, dit meldde verslaggever Joey Roulette, The Verge.* Onder verwijzing naar twee mensen die bekend zijn met het incident, meldt Roulette dat zowel de RUD bij de SN8 vlucht, als de licentieovertreding, die niet gespecificeerd was, de FAA ertoe aanzetten om nader te kijken naar wat het bedrijf doet bij Boca Chica. De SN8 vloog op 9 december 2020 ongeveer 12,5 kilometer boven Boca Chica, voltooide een aantal complexe vliegmanoeuvres – inclusief een ‘buikflop’. Even leek het erop dat de SN8 al zijn doelen zou bereiken maar het voertuig kwam iets te snel neer op de landingsplaats en explodeerde in een vuurbal, gekscherend een Rapid Unscheduled Disassembly (RUD), genoemd.** Het grootste deel van de ruimtevaartgemeenschap noemde de test niettemin een groot succes vanwege alles wat aan de RUD vooraf ging.  Lees verder