私なら巨礫ホバークラフト説かチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星エアホッケーの台説を唱えるけどな。冗談はさておき巨礫側がジェット噴射するのか彗星核側の噴射で移動するのか結論は決まってない。以下、機械翻訳。
彗星67P/Churyumov-GerasimenkoのKhonsu地域における岩石移動
2024年11月26日
要約
欧州宇宙機関(ESA)のロゼッタミッションは、彗星の近距離での長期モニタリングを行った唯一の宇宙ミッションです。2年以上にわたる67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星とのランデブーにより、彗星核の多様な進化過程が明らかになった。最も印象的なイベントの1つは、
∼コンスーの南半球地域にある30mの岩。以前の作品では、岩の
∼2015年8月から10月までの3ヶ月間に140mの変位が発生し、巨礫サイトでのバースト、付近の活動による地震振動、巨礫の下の斜面の地表侵食など、いくつかのトリガーメカニズムが提案されました。本研究では、ロゼッタのOSIRISカメラからの画像データを分析することにより、この印象的なイベントをさらに分析します。私たちは、巨礫の移動時間を14時間以内に制限し、巨礫の移動イベントと局所的な粉塵活動の詳細なタイムラインを導き出しました。高解像度の熱物理学モデリングは、巨礫の南側と北側の熱史に有意な二分法を示しており、それが岩自体の揮発性活動を通じてその移動を引き起こしたり促進したりした可能性があります。
彗星核、彗星の表面、彗星の活動
1 紹介
欧州宇宙機関(ESA)のロゼッタミッションは、67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星(以下、67P)の周りで2年以上にわたる運用中の彗星の進化を明らかにする膨大な高解像度データを近接から取得しました(テイラーら、2017).彗星67Pは、太陽を公転する木星ファミリー彗星です。
∼6.5年。これは、からなるバイローブ形状をしています。
∼3kmの車体と
∼細い首でつながった2kmのヘッド(Sierksら、2015).ロゼッタによる最も重要な発見の1つは、彗星の核とそのコマとの間の複雑な相互作用です。ガスと塵のコマの発生源である原子核は、コマ物質によって同時に補充され、再形成されています(トーマスら、2015;ケラーら、2017).近日点前後のイメージングデータのリポジトリにより、原子核の変化を調査することができました(Barringtonら、2023)、および彗星のガスや塵の活動との相互関係(Huら、2017年あ).
原子核からのわずかな塵とガスの放出は、主に太陽放射の日周サイクルによって制御されます。これは、原子核が 100μA 未満で回転するためです。
∼
12.4時間(De Sanctisら、2015).それは、局所的な地形と観察条件によって形作られるダストコマの観察可能な微細構造を形成します(Shiら、2018).コリメートされたダストの特徴、またはダストの「ジェット」は、割れた地形、断崖、くぼんだテクスチャ、さらには滑らかな領域など、さまざまな形態学的特徴に由来することが確認されました(ヴィンセント他、2016年あ;Shi et al.,2016;ヴィンセント他、2015;Fornasierら、2019).対照的に、自発的な活動、または「アウトバースト」は、観測やモデルが提案したように、熱亀裂、深い揮発性貯留層の破裂、地滑りなどのさまざまなプロセスによって引き起こされる可能性のある不規則で激しい発散イベントです(Skorov et al.,2016;Pajolaら、2017;Agarwalら、2017;ヴィンセント他、2016b年).
ダスト活動は、原子核の周囲に物質を再分配する上で重要な役割を果たします。持ち上げられたダスト粒子や凝集体は、原子核の重力から逃れるのではなく、核に近いコマでランデブーし、最終的にはかなりの部分が後退する可能性があります(トーマスら、2015;ケラーら、2017).マイクロメートルからセンチメートルの一般的なサイズの微細な粉塵は、さまざまな表面の特徴、特に小さな岩や露頭を埋めることができますが、以前に覆われていた表面の一部は、粉塵除去によって露出する可能性があります(Huら、2017年あ;ケラーら、2017;El-Maarryら、2017;Cambianicaら、2020).原子核から放出されたデシメートルからメートルサイズのブロックは、原子核近傍のコマでも観察されており、その一部は軌道が原子核に向かって後退しています(Agarwalら、2017;ファイファーら、2022;Shi et al.,2024).
サイズが数メートルから数十メートルの大きな塊の場合、それらの移動は通常、より顕著な表面変化を引き起こします。崖の崩壊と爆発の組み合わせは、崩れかけた壁が新たな岩や瓦礫場を作り出すため、主に距骨の形成に寄与することがわかっています(Pajolaら、2017).直径が の岩
∼
首の領域の10mは、近くの崖から外れて表面を数回跳ね返り、滑らかな地形に痕跡を残すことができた(ヴィンセント他、2019).より大きな塊が再堆積の過程で揮発性の氷のかなりの部分を保持することができることを考えると、それらの移動は彗星の質量と揮発性のサイクルに特に寄与しています(ケラーら、2017).しかし、このようなボルダーマイグレーションの推進メカニズムや開発過程は、まだよくわかっていません。特に、このような事象が地域の活動とどのように関連しているのか、あるいはガスや粉塵の活動がどのような役割を果たしているのかについては、さらなる調査が必要です。
ボルダリングの移動について、おそらく最も興味深いケースは、
∼直径30mの巨礫
∼140 mは、67Pで変位が確認された最大の岩です(図1、El-Maarry et al. (2017)).このイベントは、67Pの南半球のコンス地域で行われました(図1a、トーマスら(2018)).コンスは原子核上で最も活発な領域の一つであり、数多くの爆発や形態学的変化が観察された(ハッセルマンら、2019;Barringtonら、2023).この領域では、近日点通過の1か月後(2015年8月13日、
rh=1.243AU)(ハッセルマンら、2019).
移動した岩は最初に報告されましたEl-Maarry et al. (2017)は、移行の時期を2015年8月1日から10月30日までに絞り込みました。ハッセルマンら(2019)活動時間は、67Pの近日点通過後2ヶ月以内と推定しました(図2)。 このような事象の引き金となるメカニズムはよく理解されていないが、名目上の水氷活動は、このような巨大な岩を動員するには十分ではないはずだ。巨礫の不安定化を説明するために、巨礫を直接持ち上げたり押したりした爆発、巨礫が存在していた傾斜面の侵食、または活動源からの局所的な地震振動など、いくつかの仮説が提案されました。 その中で、最も一般的に合意されているのは、岩の元の場所または近隣地域からのガス放出が、岩に力を加え、岩の転がり落ちる引き金となったというものです(El-Maarry et al.,2017;ハッセルマンら、2019).
図 1:岩とその周辺地域の高解像度画像と形状モデル。画像では、矢印はその時点の巨礫を指し、赤い十字は「後」の画像での巨礫の元の位置を示し、日付は画像取得時間です。(a)移行前と移行後の両方の場所で岩を示すローカル形状モデル。赤色の領域は、熱解析に使用される局所的な形状モデルです。(b)核の大葉上のコンス領域(赤い破線で囲まれた部分)の位置。青色の領域は、デシメーションされた形状モデルaに示されているとおりです。
この研究では、この岩の移動イベントをさらに調査し、移動の時間と条件、およびそれが局所的なダスト活動との潜在的なリンクを決定することを目指しています。さらに、巨礫とその周辺地域の熱履歴をモデル化することにより、その動員の可能なメカニズムと彗星の物質再分布への影響について議論します。
2 観測
ロゼッタの科学カメラシステムOSIRIS(Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System)で取得した観測結果を活用しています(ケラーら、2007). OSIRISは、1つの狭角カメラ(NAC)と1つの広角カメラ(WAC)で構成され、視野は100μm未満です。
2.2∘×2.2∘そして11.6∘×11.6∘それぞれ。彼らは、指定された科学目標を達成するさまざまな動作モードで、67Pの核とその周囲のコマの画像シーケンスを取得しました(Sierksら、2015). レベル3(CODMACレベル4)の画像データを、同じフィルターと同様の露光時間で使用しました。画像は幾何学的および放射学的に較正され、PDS形式でアーカイブされました(Tubianaら、2015).
イベントのタイムラインを決定するために、ESAのPlanetary Science Archive(PSA、https://archives.esac.esa.int/psa/)の助けを借りてOSIRISデータベースを検索しました。画像の候補カタログは、最初に、ボルダ移動の時間範囲内の対象領域をカバーする画像をフィルタリングすることによって作成されました。次に、カタログ画像から、好意的な表示形状の巨礫を含む表面積を表示する画像を選択します。この調査で使用した主要な画像を表1に示します。
表1:本研究のために選択されたOSIRIS画像データの情報です。
注目すべきは、対象期間中に撮影されたOSIRIS画像の解像度は大きく異なることです。2015年10月初旬、ロゼッタは探査機が原子核から1500km以上離れたところまで到達した際に、彗星の尾部への遠足を行いました(図2)。図3に示すように、2015年9月26日に撮影されたNACの画像は、
∼771 km で得られるサーフェス解像度は∼14.347mピクセル^−1、比較∼0.166mピクセル^−1
2016年8月15日に撮影されたその画像。ロゼッタの近日点通過後の長期ミッションでは、探査機は彗星とより近い距離でランデブーし、移動イベント後の巨礫とその周辺環境など、彗星の表面の特徴を詳細に調査することができました。
図 2:亜太陽点緯度(度)、67Pの太陽中心距離(AU)、宇宙船-彗星間距離(km)、NAC画像の空間分解能(mピクセル^−1) を 2014年 9月から 2016年 8月までの期間に含めます。灰色の枠で囲まれたボックスは、この調査で使用されたデータの期間を示しています。Time[1] と Time[2] という時間注釈が付けられた赤い破線のボックスは、岩の提案された移動時間を表しています。El-Maarry et al. (2017)そしてハッセルマンら(2019)それぞれ。近日点通過と遠道期間は垂直線で存在します。
図 3:原子核までの距離が異なる場合のNAC表面分解能とロゼッタとの比較。NACは異なる時間に2つの画像を撮影しました。画像は近日点通過後に撮影されたもので、別の画像は探査機が67Pから遠ざかっていることを示しています。軸は対数スケールで設定されます。
彗星67P/Churyumov-GerasimenkoのKhonsu地域における岩石移動
2024年11月26日
要約
欧州宇宙機関(ESA)のロゼッタミッションは、彗星の近距離での長期モニタリングを行った唯一の宇宙ミッションです。2年以上にわたる67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星とのランデブーにより、彗星核の多様な進化過程が明らかになった。最も印象的なイベントの1つは、
∼コンスーの南半球地域にある30mの岩。以前の作品では、岩の
∼2015年8月から10月までの3ヶ月間に140mの変位が発生し、巨礫サイトでのバースト、付近の活動による地震振動、巨礫の下の斜面の地表侵食など、いくつかのトリガーメカニズムが提案されました。本研究では、ロゼッタのOSIRISカメラからの画像データを分析することにより、この印象的なイベントをさらに分析します。私たちは、巨礫の移動時間を14時間以内に制限し、巨礫の移動イベントと局所的な粉塵活動の詳細なタイムラインを導き出しました。高解像度の熱物理学モデリングは、巨礫の南側と北側の熱史に有意な二分法を示しており、それが岩自体の揮発性活動を通じてその移動を引き起こしたり促進したりした可能性があります。
彗星核、彗星の表面、彗星の活動
1 紹介
欧州宇宙機関(ESA)のロゼッタミッションは、67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星(以下、67P)の周りで2年以上にわたる運用中の彗星の進化を明らかにする膨大な高解像度データを近接から取得しました(テイラーら、2017).彗星67Pは、太陽を公転する木星ファミリー彗星です。
∼6.5年。これは、からなるバイローブ形状をしています。
∼3kmの車体と
∼細い首でつながった2kmのヘッド(Sierksら、2015).ロゼッタによる最も重要な発見の1つは、彗星の核とそのコマとの間の複雑な相互作用です。ガスと塵のコマの発生源である原子核は、コマ物質によって同時に補充され、再形成されています(トーマスら、2015;ケラーら、2017).近日点前後のイメージングデータのリポジトリにより、原子核の変化を調査することができました(Barringtonら、2023)、および彗星のガスや塵の活動との相互関係(Huら、2017年あ).
原子核からのわずかな塵とガスの放出は、主に太陽放射の日周サイクルによって制御されます。これは、原子核が 100μA 未満で回転するためです。
∼
12.4時間(De Sanctisら、2015).それは、局所的な地形と観察条件によって形作られるダストコマの観察可能な微細構造を形成します(Shiら、2018).コリメートされたダストの特徴、またはダストの「ジェット」は、割れた地形、断崖、くぼんだテクスチャ、さらには滑らかな領域など、さまざまな形態学的特徴に由来することが確認されました(ヴィンセント他、2016年あ;Shi et al.,2016;ヴィンセント他、2015;Fornasierら、2019).対照的に、自発的な活動、または「アウトバースト」は、観測やモデルが提案したように、熱亀裂、深い揮発性貯留層の破裂、地滑りなどのさまざまなプロセスによって引き起こされる可能性のある不規則で激しい発散イベントです(Skorov et al.,2016;Pajolaら、2017;Agarwalら、2017;ヴィンセント他、2016b年).
ダスト活動は、原子核の周囲に物質を再分配する上で重要な役割を果たします。持ち上げられたダスト粒子や凝集体は、原子核の重力から逃れるのではなく、核に近いコマでランデブーし、最終的にはかなりの部分が後退する可能性があります(トーマスら、2015;ケラーら、2017).マイクロメートルからセンチメートルの一般的なサイズの微細な粉塵は、さまざまな表面の特徴、特に小さな岩や露頭を埋めることができますが、以前に覆われていた表面の一部は、粉塵除去によって露出する可能性があります(Huら、2017年あ;ケラーら、2017;El-Maarryら、2017;Cambianicaら、2020).原子核から放出されたデシメートルからメートルサイズのブロックは、原子核近傍のコマでも観察されており、その一部は軌道が原子核に向かって後退しています(Agarwalら、2017;ファイファーら、2022;Shi et al.,2024).
サイズが数メートルから数十メートルの大きな塊の場合、それらの移動は通常、より顕著な表面変化を引き起こします。崖の崩壊と爆発の組み合わせは、崩れかけた壁が新たな岩や瓦礫場を作り出すため、主に距骨の形成に寄与することがわかっています(Pajolaら、2017).直径が の岩
∼
首の領域の10mは、近くの崖から外れて表面を数回跳ね返り、滑らかな地形に痕跡を残すことができた(ヴィンセント他、2019).より大きな塊が再堆積の過程で揮発性の氷のかなりの部分を保持することができることを考えると、それらの移動は彗星の質量と揮発性のサイクルに特に寄与しています(ケラーら、2017).しかし、このようなボルダーマイグレーションの推進メカニズムや開発過程は、まだよくわかっていません。特に、このような事象が地域の活動とどのように関連しているのか、あるいはガスや粉塵の活動がどのような役割を果たしているのかについては、さらなる調査が必要です。
ボルダリングの移動について、おそらく最も興味深いケースは、
∼直径30mの巨礫
∼140 mは、67Pで変位が確認された最大の岩です(図1、El-Maarry et al. (2017)).このイベントは、67Pの南半球のコンス地域で行われました(図1a、トーマスら(2018)).コンスは原子核上で最も活発な領域の一つであり、数多くの爆発や形態学的変化が観察された(ハッセルマンら、2019;Barringtonら、2023).この領域では、近日点通過の1か月後(2015年8月13日、
rh=1.243AU)(ハッセルマンら、2019).
移動した岩は最初に報告されましたEl-Maarry et al. (2017)は、移行の時期を2015年8月1日から10月30日までに絞り込みました。ハッセルマンら(2019)活動時間は、67Pの近日点通過後2ヶ月以内と推定しました(図2)。 このような事象の引き金となるメカニズムはよく理解されていないが、名目上の水氷活動は、このような巨大な岩を動員するには十分ではないはずだ。巨礫の不安定化を説明するために、巨礫を直接持ち上げたり押したりした爆発、巨礫が存在していた傾斜面の侵食、または活動源からの局所的な地震振動など、いくつかの仮説が提案されました。 その中で、最も一般的に合意されているのは、岩の元の場所または近隣地域からのガス放出が、岩に力を加え、岩の転がり落ちる引き金となったというものです(El-Maarry et al.,2017;ハッセルマンら、2019).
図 1:岩とその周辺地域の高解像度画像と形状モデル。画像では、矢印はその時点の巨礫を指し、赤い十字は「後」の画像での巨礫の元の位置を示し、日付は画像取得時間です。(a)移行前と移行後の両方の場所で岩を示すローカル形状モデル。赤色の領域は、熱解析に使用される局所的な形状モデルです。(b)核の大葉上のコンス領域(赤い破線で囲まれた部分)の位置。青色の領域は、デシメーションされた形状モデルaに示されているとおりです。
この研究では、この岩の移動イベントをさらに調査し、移動の時間と条件、およびそれが局所的なダスト活動との潜在的なリンクを決定することを目指しています。さらに、巨礫とその周辺地域の熱履歴をモデル化することにより、その動員の可能なメカニズムと彗星の物質再分布への影響について議論します。
2 観測
ロゼッタの科学カメラシステムOSIRIS(Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System)で取得した観測結果を活用しています(ケラーら、2007). OSIRISは、1つの狭角カメラ(NAC)と1つの広角カメラ(WAC)で構成され、視野は100μm未満です。
2.2∘×2.2∘そして11.6∘×11.6∘それぞれ。彼らは、指定された科学目標を達成するさまざまな動作モードで、67Pの核とその周囲のコマの画像シーケンスを取得しました(Sierksら、2015). レベル3(CODMACレベル4)の画像データを、同じフィルターと同様の露光時間で使用しました。画像は幾何学的および放射学的に較正され、PDS形式でアーカイブされました(Tubianaら、2015).
イベントのタイムラインを決定するために、ESAのPlanetary Science Archive(PSA、https://archives.esac.esa.int/psa/)の助けを借りてOSIRISデータベースを検索しました。画像の候補カタログは、最初に、ボルダ移動の時間範囲内の対象領域をカバーする画像をフィルタリングすることによって作成されました。次に、カタログ画像から、好意的な表示形状の巨礫を含む表面積を表示する画像を選択します。この調査で使用した主要な画像を表1に示します。
表1:本研究のために選択されたOSIRIS画像データの情報です。
注目すべきは、対象期間中に撮影されたOSIRIS画像の解像度は大きく異なることです。2015年10月初旬、ロゼッタは探査機が原子核から1500km以上離れたところまで到達した際に、彗星の尾部への遠足を行いました(図2)。図3に示すように、2015年9月26日に撮影されたNACの画像は、
∼771 km で得られるサーフェス解像度は∼14.347mピクセル^−1、比較∼0.166mピクセル^−1
2016年8月15日に撮影されたその画像。ロゼッタの近日点通過後の長期ミッションでは、探査機は彗星とより近い距離でランデブーし、移動イベント後の巨礫とその周辺環境など、彗星の表面の特徴を詳細に調査することができました。
図 2:亜太陽点緯度(度)、67Pの太陽中心距離(AU)、宇宙船-彗星間距離(km)、NAC画像の空間分解能(mピクセル^−1) を 2014年 9月から 2016年 8月までの期間に含めます。灰色の枠で囲まれたボックスは、この調査で使用されたデータの期間を示しています。Time[1] と Time[2] という時間注釈が付けられた赤い破線のボックスは、岩の提案された移動時間を表しています。El-Maarry et al. (2017)そしてハッセルマンら(2019)それぞれ。近日点通過と遠道期間は垂直線で存在します。
図 3:原子核までの距離が異なる場合のNAC表面分解能とロゼッタとの比較。NACは異なる時間に2つの画像を撮影しました。画像は近日点通過後に撮影されたもので、別の画像は探査機が67Pから遠ざかっていることを示しています。軸は対数スケールで設定されます。
3 形態素解析
異なるイメージング条件下で取得した観察結果を比較し、定量的なトポグラフィーおよびフォトメトリック解析を行うために、67Pのステレオフォトグラメトリ(SPG)SHAP7形状モデルを利用しました(Preuskerら、2017).具体的には、100 万個の頂点と 200 万個の三角形のファセットで構成される形状モデル バージョンを使用し、水平解像度は 100 万未満です。
∼4メートル。SHAP7形状モデルは、2014年8月から2016年2月の間に取得された画像から導き出され、ロゼッタの67P彗星でのミッション時間のほぼ全体をカバーしています。その結果、移動する岩が「前」と「後」の両方の場所で二重に存在することを示しています(図1a)。これにより、合成画像と実際の画像を一致させることで巨礫の位置を特定でき、エクスカーション中に撮影された画像の低解像度を補うことができます。合成画像は、実際の画像が撮影された時点の観測形状に従ってカメラのビューをシミュレートすることによって作成されました。基本的に、2種類の合成画像が生成されました:1つ目は人工照明で、実際には影にあるものも含めて、すべての表面の特徴が見えます。2つ目は、レイトレーシング技術を適用することにより、現実的な照明条件を備えています。2 番目のタイプは、実際の画像と直接比較して、巨礫に関する違いを特定し、最初のタイプは、巨礫や、影にあるその他の興味深い特徴を特定するために使用されました。
まず、候補となる画像を移動前と移動後のビューで視覚的に検査し、一般的な表面の特徴に対する巨礫の動きの可能性を特定しました。次に、SPICEライブラリから提供されたカメラの位置パラメータとポインティングパラメータを使用して、3D形状モデル上で巨礫の座標を推測するための幾何学的計算を実行しました(Acton et al.,2016).同様に、他の表面の変化や局所的な粉塵活動も確認しました。
3.1 移行の時刻
その結果、この回遊は2015年10月3日、67Pの近日点から約50日後に起こったことがわかりました。ロゼッタ探査機は原子核から1000km以上離れていたため、その間に撮影された画像の解像度は一般的には
∼20mピクセル^−1(表 1) では、巨礫は 2 ピクセルのみに広がっています。しかし、表面に岩の影があることで、岩を特定することができました(オクレイ他、2016).UTC 09:26 と 22:49 に撮影された 2 つの NAC 画像 (図 4 a0 と c0) は、巨礫の移動前後の時間に最も近い比較ビューを示しています。実画像と合成画像の間を点滅させることで、巨礫は09:26に元の位置にいて、影が長くなっていたこと(図4 a0 & a1)と、22:49には巨礫が初期位置から消えていたが、新しい位置にかすかな影が残っていたことがわかる(図4 c0 & c1)。これにより、移動時間は1回転よりもわずかに長い14時間以内に制限され、移動イベントが岩の長期的な進化によるものではなく、局所的な活動に関連している可能性が高い突然の急速な移動によるものであることを示しています。
図 4:2015年10月上旬の岩場のOSIRIS観測。この期間中、遠距離から撮影した画像は、観測値のズームインビュー(2列目)と合成ビュー(右列)を使用して比較しました。丸いラベルの画像は、移動前の巨礫の観測であり、(a)最後の画像は、岩が元の位置にあることを示しています。(b)ボルダーの移動中にキャプチャされた唯一の画像(緑色のラベル付き)。円は、移動前後の岩の位置を示しています。照明条件が不明確であるため、巨礫の位置を特定できません。比較のために、b0 の右下には、実際の画像のコントラストが引き伸ばされたビューがあります。正方形の画像ラベルは、移動後の巨礫の観測を表しており、(c)新しい位置にある巨礫を示すかなり低い解像度、(d)移動した巨礫の最初の確認の画像。赤い矢印と赤い中空の十字は岩の元の位置を示し、緑の矢印は移動後の岩を指し、オレンジ色の破線は「パンケーキ」の特徴を示しています。
このエリアをカバーする他のOSIRIS画像は、10月3日の19時30分に取得されました。残念ながら、その当時、この地域は夜間であり、表面の特徴は照らしが不十分です(図4b)。元の画像の観測条件では、移動イベントの手がかりを直接検出することはできません。この画像は実際には局所的な塵の活動の情報を記録していましたが(図4bのサブビュー、およびセクション3.3を参照)。その後、10月4日21時18分に撮影された別の画像は、良好な照明下にある領域を示しており(図4d)、巨礫は間違いなく新しい場所にあることが確認できました。
3.2 ボルダーとその周辺
図 5:岩とその周辺のOSIRIS観察。黄色の矢印は、岩の元の場所の北、西、東にそれぞれ位置する小さな岩のクラスター、浅い断崖、露頭のクラスターを強調しています。黄色の円は孤立した小さな岩の存在を示し、長方形は移動可能なルートのゴツゴツした起伏を示します。(a)近日点通過前の最高の空間分解能でのコンス地域の側面観察。(b)ボルダーの近隣地域の正面図。(c)側面からの局所領域の近日点後形態学的状態の観察。(d)近日点通過後の岩の周囲を検査するための正面図。赤い矢印と赤い中空の十字は岩の元の位置を示し、緑の矢印は移動後の岩を指し、オレンジ色の破線は「パンケーキ」の特徴を示しています。
移動イベントの前後に取得された観測形状が類似した画像のペアを比較して、巨礫とその周辺の形態と位置の変化を調査します(図5)。大規模な発掘プロセスや不安定性の事例など、多くの変化が検出され、コンスが原子核上で最も活発なゾーンの1つであるという先行研究の結論と一致しています(ハッセルマンら、2019;Fornasierら、2019). 移動する前は、浅い崖と露頭の集まり(図5bとdで強調表示)の間に、ざらざらした質感の丘の上に巨礫がありました。巨礫の元の動的環境を定量的に評価するために、巨礫の元の位置と最終位置11の間の斜面に370のファセットを選択しました。これらのファセットの平均有効傾きは、次のようになります
∼25.5∘一般的な値は
∼23∘(図 11b) を、グローバル標準値
∼14∘200万以上のファセット。岩の元の位置に近いと、有効表面の傾斜に達することができます
∼46∘.したがって、巨礫の周りの動的な地形は、岩が不安定になるとその動きを促進する可能性があります。移動後、岩は小さな岩のクラスターに囲まれた「パンケーキ」の特徴の近くの滑らかな地形に行き着きました。 この滑らかな地形は、
∼135×100m^2近日点通過の前では、小さな岩がほとんど埋まっていました(図5b)。しかし、近日点通過後、上部の未固結層が掘り出された可能性が高いため、この領域は縮小し、その周辺に複雑な特徴が現れ、小さな岩の露出とともに明らかになりました(図5bとd、「パンケーキ」の特徴の近くに小さな円でマークされています)。
彗星の滑らかな首の領域で跳ねる岩とは異なります(ヴィンセント他、2019)、移動する巨礫が北に向かって下り坂に移動すると(図11)、その可能な経路は、穏やかな質量除去以外に明確な経路を示しませんでした。表面の斜面内にあるゴツゴツした起伏のみが侵食されていることが検出されました(図5aおよびc、小さな長方形でマークされています)。侵食プロセスは、近くの地域では非常に一般的でした。岩の元の位置の東では、露頭のクラスターが3つのセグメントに分かれ、いくつかの明るいパッチが露出しました(図5d)。岩が元々立っていた斜面の南にある小さな岩は、特定の摂動によって向きを変えたように見えた(図5b & d、移動する岩の元の位置の隣に小さな円でマークされている)。トラックの欠如は、岩の移動シナリオに応じて異なる兆候を示す可能性があります。巨礫が元の位置から原子核近くの空間に放出され、その後、新しい位置で原子核に戻ってきたとしたら、それは自然な結果です。岩が引き起こされ、斜面に転がり落ちた場合、地面に明らかなトレイルがないことは、表面の圧縮強度が比較的高いことを意味する可能性があります。ただし、「クリア トラックなし」の観測は、移行前のイメージの解像度が 1.5 mピクセル^−1未満であることによって制限されます
.フィラエ着陸船が最終着陸地点に向かう途中で残したマークのように、明確なマークが残っていた場合(O'Rourkeら、2020)、それは局所的な表面の彗星材料の機械的特性を導き出すための完璧な実験として役立つでしょう。
3.3 局所的な粉塵活動
また、画像データによる調査では、コンス地域は夜間に頻繁に粉塵が活動していた場所であることも明らかになりました。2015年10月3日UTC19:30に撮影された画像(図4b)では、画像のコントラストを引き伸ばしたときに、「パンケーキ」の特徴(図6a)近くの滑らかな地形から発せられるミニアウトバーストが検出されています。ミニアウトバーストは、ダスト粒子が中心点から全方向に広がる分散形態を示しました。ダスト放射の中心の明るさは、一般的な表面と同じオーダーで、暗い環境よりも1オーダー高かった。カメラのボアサイトと形状モデルと交差させることで、ソースの位置を制約しました。推定された放出サイトは、巨礫の新しい場所の近くにあり(図12の投影画像を参照)、ミッションの初期にイムホテップ地域で見つかった「ミニアウトバースト」の状態に似ています(Knollenbergら、2016).ただし、解像度が低いため、
∼19mピクセル^−1
また、宇宙船の向きが不確かであるため、バーストが照らされていない岩自体から来ているのか、それともその周囲から来ているのかは不明です。ここでは、実際の画像と合成画像の比較から推測されるように、巨礫はすでに元の位置から消えていました(図6、a0、a1)。それが新しい場所に到達したかどうかは議論の余地があります。合成画像によると、岩がすでに新しい場所にあった場合は、岩の上部を照らす必要がありますが、実際の画像ではそうではありません。ただし、新しい位置での巨礫の識別は、形状モデルの精度に左右されます。巨礫の実際の寸法が形状モデルで表される寸法よりも小さい場合、合成画像での表示は必ずしも新しい位置を示すわけではありません。移動経路が照らされていなかったため、巨礫が動いていたのか、すでに新しい場所に到達していたのかは不明です。
約2回転後の2015年10月4日、10分間の間隔で一連の画像が、巨礫の新しい位置に近い同じ領域で別のミニバーストが発達していることを示しています(図6のb1からb4に4つのフレームが示されています。ここでも、新たに発見された巨礫とミニバーストの発生源を含む滑らかな地形は、その期間中は暗闇の中にあり、活動の発生源が巨礫のすぐ近くまたはその上にあることを合成画像から特定することしかできませんでした(図14)。
図 6:2015年10月上旬およびそれ以降のコンス地方の移動岩に関連する活動。画像内の彗星活動部分は、コントラストが引き伸ばされた部分に置き換えられ、視覚化が向上します。(a)岩が動いた短い時間枠で行方不明の岩の手がかりとなる重要かつ唯一の画像、
あるは、ダストの放出を識別するための輝度強化イメージです。アクティビティ イベントは破線で示されます。
ある0は元の画像で、ある1は、ローカル観測の合成バージョンです。(b)岩石の消失後の右隣の2つの彗星の回転を捉えた配列は、移動イベント後の長期にわたる活動と、岩石の位置の兆候を示しています。このモザイクには、シーケンスから 4 つの画像のみが存在します。(c)巨礫の隣にある見かけのジェット機、および(d)2015年12月13日に記録されたよく調査された爆発(ハッセルマンら(2019);El-Maarry et al. (2017)、補足マットS5)。ほとんどの粉塵活動は夜間に現れ、この制限区域での粉塵活動は本当に特別なものになりました。放出されたダスト粒子は、照明が不十分な領域から拡散し、画像の明るさが増加しました。
巨礫の移動から約6日後の2015年10月9日、照らされた巨礫の隣にジェットが現れ(図6c)、これはおそらく、によって記録されたミニバーストに似た塵放出現象のピーク段階にあったKnollenberg et al. (2016).その後、12月13日、同様の日射条件で、巨礫の元の位置に近い直線のクラスターの端にあるパッチから大規模な夜間の爆発が発生しました(図6d、ハッセルマンら(2019);El-Maarry et al. (2017)). 移動する巨礫の地域環境の進化や塵の活動など、イベントの詳細なタイムラインを図7にまとめています。
図 7:岩の移動イベントと局所的なダスト活動を、それらの空間的および時間的相関関係と組み合わせたタイムライン。イベントは、彗星と宇宙船の距離の変動でマークされます。青い背景は、9月20日から10月10日までのタイムスタンプを拡大したもので、彗星の近日点通過後に局所的な表面の変化と活動がピークに達したことを示しています。
4 熱物理解析
巨礫の移動時間により制約が厳しいため、イベントにつながるその熱条件を調査することができます。私たちは、一般的な1次元熱物理コードを使用してファセットワイズ熱物理モデリングを実行しました(Huら、2017年あ,b;胡と石、2021).任意のエポックで特定のファセットのエネルギー入力は、ファセットの向き、ボロメトリックボンドアルベド、およびトポグラフィックシャドウイング効果を考慮に入れた瞬間日射量として計算されます(Huら、2017bさん).
このモデルは、エネルギーと揮発性質量の両方が保存されるように構築されているため、各ファセットの異なる深さにおける温度と氷含有量の時間的変動を推定できます(胡 & Shi,2021).保存方程式は次のとおりです。
(cdρd+csρs+cgρg)∂T/∂t+cgZg∂T/∂x =−∂q/∂x − lg・ζg (1)
∂ρg/∂t + ∂Zg/∂x = ζg (2)
どこcd ρd,cs ρsそしてcg ρgは、それぞれ耐火性粉塵、水氷、水蒸気の熱容量と質量密度の積です。
Zgは、原子核の多孔質最上層を通って拡散する水蒸気の質量フラックスです。
qは伝導による熱流束、
lgは水蒸気の潜熱、
ζgは、水蒸気の昇華または堆積のフラックスです。 巨礫とその周辺領域の熱物理学的状態は、原子核の1つの回転または1つの軌道にそれぞれ収束することにより、日周と軌道の両方の時間スケールで調査されます。プライマリ モデル パラメーターを表 2 に示します。詳細な数値処理とモデルパラメータは、Hu et al. (2017bさん)そして胡と石(2021).
熱モデリングには、元の位置に巨礫を含む500のファセットからなるSHAP7形状モデルの切り欠き(図1の赤い網掛けのファセット)を使用します。形状モデルのメートルスケールの分解能により、巨礫とその周辺での熱発生の差分を調査することができます。
表2:熱物理モデルのパラメータ
パラメーター 記号 価値
日中の 軌道
ダスト熱容量 cd 1200ＪＫ^-1 kg^-1
水氷の熱容量 cs 90+7.49T JK^−1 kg^−1
水蒸気の熱容量 cs 1400ＪＫ^-1 kg^-1
コンパクトな粉塵密度 ρd 2000 kg m^−3
コンパクトな水氷密度 ρs 1000 kg m^−3
ダストボリューム充填率 f0 0.2
初期氷体積分率 f0 0.1
水潜熱 lg 2.6×10^6 J kg^−1
ステップインデプス Δx 1mm
ステップインタイム Δt tP/40000 tP/2000
核スピン周期 tP 44655s
熱モデリングの結果は、巨礫の北側と南側の間に有意な二分法を示しており、これは67Pの北半球と南半球の間の全球的な二分法と似ています。
∼40∘.コントラストは、基本的に受け取った日射エネルギーによって誘発されます。図8aは、67Pが近日点距離が100μm未満であった2014年5月からの5か月間に巨礫とその周辺について計算された累積日射量の地図投影を示しています。
∼4 au、2015年10月初旬の移行の発生まで。岩の南側が受け取る平均エネルギーは、北側の2倍にもなります。興味深いことに、巨礫の南側は、移動イベントの前に一定の照明にさらされており、一部のファセットでは150回転以上にわたって一定の照明が見られました(図8b)。
図 8:移動前の巨礫とその周辺地域の日射履歴。(a) 2014-05-17 から 2015-10-03 までの累積日射量。代表的なファセットSとNの位置は、それぞれ赤と青の十字で示されます。(b)各ファセットの一定の照明による回転数、または「極日」。
定量的な比較のために、岩の南側のファセットSと北側のファセットNの2つの代表的なファセットを選択し、これら2つのファセットにおける原子核の上部メートルの熱進化を1つの回転と1つの軌道の両方でモデル化しました。日周熱変動は、10月3日UTC10:00からシミュレーションされ、巨礫の移動時間の可能性をカバーしました。ファセットSの上部1cmの温度は、1つの原子核の回転を通じて230Kを超え続け、最大で100K未満に達しました。
∼330K(図9a)で∼10月3日15:00(UTC)。温度の日周変化は、深さが増すにつれて徐々に減衰しました。で
∼1cm深さ、日周性の熱波が浸透できるおおよそ場所、温度は周りに波打つ
246±5Kこれは、水氷の一般的な昇華温度よりもまだかなり高いです。それどころか、北面のファセット N は日中が比較的短く、エネルギーの受け量がはるかに少なかったため、すべての深さで温度が低くなりました (図 9b)。表面温度は超えませんでした
200K全回転にわたって、下にとどまりながら170K 70%の時間で。ファセット N の表面温度は、ファセット S よりも早い時間 (UTC 12:00 頃) にピークに達することに注意してください。
軌道時間スケールでは、二分法はさらに明白です。図9 c&dは、6.45年の1公転周期にわたる2つのファセットの深さ1センチメートルから1メートルの温度の変化を示している。ファセットSは、2015年1月末の近日点通過の約200日前から照らし始めます。ファセットの日射量は近日点付近まで増加し、その後徐々に減少しました。移動イベントの発生時に、ファセットSの深さ1デシメートルの温度は軌道最大値の225Kに達しました。逆に、ファセットNの上部1デシメートルの温度変動は2つのピークを示しています。
∼近日点通過の80日前の2015年5月末、もう1日は近日点通過の
∼近日点通過から150日後の2016年1月初旬。巨礫の移動の時点で、ファセットNは2つのピーク間の最低温度を経験していました。温度は1デシメートルの深さで110Kまで低く、近日点通過期に最低値に達しました。
その結果、揮発性の氷の昇華も2つのファセットの間で対照的になります。図10は、ボルダー移動の日における水氷の昇華の強度を示しています。ファセットSにおける水蒸気の平均フラックス速度は、
∼3.2×10^−5 kgm^−2 s^−1
これは、ファセットNのそれよりも3桁高く、岩の南側だけでなく、主にガス放出が発生していたことを意味します。巨礫の上に不均一なガス放出があると、原子核に近いコマのデシメートルサイズの巨礫で観察されるように、「ロケット力」が働いている可能性があります(Agarwalら、2016).式(2)によると、Agarwalら(2016)、上記の磁束率は、
∼2×10^−5 ms^−2、の局所重力加速度よりも1桁小さい∼2×10^−4 ms^−2.
興味深いことに、ファセットSでの昇華の大部分は、約5センチメートルのより大きな深さから来ています(図10a)。これは、岩の南側にある持続的な照明が地下の上部数センチを乾燥させたためです。熱波が岩のより深い内部に浸透すると、二酸化炭素などのより揮発性の高い氷の貯留層に到達し、より集中的な昇華活動を引き起こす可能性があります。以前の研究では、超揮発性昇華のトリガーが67Pのバーストを引き起こすメカニズムである可能性があることが示されました(Skorov et al.,2016;Müllerら、2024).
図 9:67Pの1回の回転と1回の軌道における、巨礫の南側と北側の2つのファセットにおける深さ依存の温度変動 (a) 2015-10-03T10:00:00からのファセットSの異なる深さでの日周温度変化;(b) ファセット N の (a) と同じ。(c)ファセットSの異なる深さでの軌道温度変動。(d) (c) と同じですが、ファセット N. 垂直の灰色の線は、巨礫の移動の時間を示します。
図 10:2015-10-03T10:00:00 から始まる原子核の 1 回転中の水蒸気のフラックス率 (a) ファセット S と (b) ファセット N の異なる深さで
5 議論
ロゼッタが取得した豊富な画像データにより、このボルダー移動イベントの時間を内部に限定することができました
∼14時間です。しかし、当時の探査機と原子核との距離が大きかったため、巨礫の動きを直接観測することはできず、この異常な彗星の地質学的事象は謎のままである。それにもかかわらず、私たちの新しい分析とモデリングの結果は、以下で説明するように、岩の動員の可能なシナリオに光を当てます。
5.1 シナリオ A: アウトバーストによる排出
以前の研究で提案されているように、直接暴発は、巨礫の変位の原因となる最も単純なシナリオであり続けます(El-Maarry et al.,2017)これは、岩の元の場所でガスを放出すると、ガス抵抗力によって岩が新しい場所に運ばれました。
30mの巨礫を持ち上げるためには、粒度と巨礫の形状を考慮し、El-Maarry et al. (2017)必要な最小ガス生産率は25 kg⋅s^-1運転エージェントがH2Oだったとき.これは、移住イベント時の世界の67Pの生産率の約5.5%に相当します。
∼450kg⋅s^-1 (ハンセンら、2016). このようなスケールでのバーストは、大量のダスト粒子を放出する可能性が高く、コマの明るさを一時的に大幅に増加させる可能性があります。比較のために、2016年2月19日の爆発のガス生産率は、次のように見積もられています
10キログラム⋅s^-1 (Grünら、2016)これにより、67Pのコマの輝度が2桁増加しました(図4Grün et al. (2016)). 輝度の急上昇は通常30分未満続き、その時点での観測がまばらであることを考えると、そのようなバーストが移動イベントの14時間以内に発生したかどうかを結論付けることはできません。 また、アウトバーストは一般的に表面の変化を伴い、多くの場合、氷の含有量が高い、より手付かずの地下が明らかになります。最良の例は、アスワンの崖の崩壊で、バルク値の6倍のアルベドを持つ新鮮な原子核物質が明らかになったことかもしれません(Pajolaら、2017).表面の変化は、水の氷がアモルファス状態から結晶状態に移行した後にも発生します。2016年7月3日の爆発、推定ガス生産率は
(18.4±10.6)キログラム⋅s-1の領域に影響を与えました
∼10m 半径で、氷のパッチを作成します。
15×5m 2(Agarwalら、2017).コンス岩の場合、「後」の観測では、巨礫の元の位置でのアルベドの顕著な増加は見られません(図4 c0 & d0)。ただし、
∼15mは、巨礫の移動直後の表面変化に関する定量的分析を妨げます。 セクション3.2で説明したように、巨礫の近くで多数の表面変化が見つかりましたが、これらの変化が巨礫の移動イベントに直接関連しているかどうかは明らかではありません。
5.2 シナリオ B: 近隣の活動による不安定化
近隣地域での活動は、岩を不安定にし、岩が存在していた斜面を侵食することにより、岩の下り坂の動きを引き起こす可能性があります(El-Maarry et al.,2017)、または地震の揺れによって(ハッセルマンら、2019). ロゼッタは、近日点通過後のコンス地域で、亀裂やピットの形成、崖の崩壊、岩が北の高堤に移動したなど、多くの重要な表面変化を観測してきました(ハッセルマンら、2019). 彗星の表面物質の凝集力は地球上のそれよりもかなり弱いため、P波とS波の速度の理論計算は脱出速度に匹敵するため、小さな活動が摂動を誘発し、近接に比較的大きな影響を与える可能性があります(ヴィンセント他、2016b年). 実際、移住の日(10月3日)に発見された夜間の小さな爆発は、不安定化の原因として機能している可能性があります。 巨礫の元の位置は、2015年12月13日に発生した大規模な爆発の発生源に近かったことが注目されています。このバーストは、地表に氷が豊富なパッチを明らかにし、2016年7月3日に発生した別のバーストと同様の振る舞いをしました(ハッセルマンら、2019). 地震の揺れはいくつかの小惑星で観察されており、レゴリス輸送の原因として示唆されています(リチャードソンら、2020;宮本ら、2007).衝撃による振動は、不規則な形状の小さな物体のレゴリスの進化に重要な役割を果たす可能性があり、引き起こされる地震加速度は表面重力に匹敵し、砂利の不安定化の原因となります(図4宮本ら(2007)). しかし、地震波の伝播は、物体の機械的特性に大きく依存します。リュウグウのような天体は、「はやぶさ2」のSCI衝突で発見されたように、非常に低い地震効率を示しています(西山ら、2021;道神ら、2019).実際、67Pはリュウグウと同様の「岩と岩」の特徴を多数示しており、これは同様に低い地震効率を示唆している可能性があります(図15)。
5.3 シナリオC:ボルダー自身のアクティビティ
ここでは、移動の原因となる3つ目の可能なシナリオ、つまり岩自身の活動を提案する。 67Pの目立つ岩(≥7メートル)は氷が豊富であると推定され、揮発性物質のインベントリである可能性があります(ポムメロール他、2015;Pajolaら、2015)、彗星の核のように(ルービン他、2023).コンス島を移動する岩は、30メートルのスケールが特徴で、さまざまな深さでさまざまな揮発性物質が保存されている可能性があります。 熱物理学的分析が示すように、巨礫は不均一な日射条件にさらされ、その結果、その南側と北側の間で非対称のエネルギー蓄積と熱履歴が生じました。 軌道温度と水流変動のプロファイルは、動員イベントが巨礫の南側の深さ10センチメートルで温度のピークと一致し、200K以上に達したことを示しています。 その深さに揮発性の高い氷が存在する可能性が高いことを考えると、巨礫の南側では爆発的なガス放出イベントが発生する可能性があります。一方、北側は「冬」を迎えており、すべての深さで気温が120K未満にとどまっていました。 この活動の二分法は、両側のガス放出フラックスのコントラストをもたらし、北に向かって正味の推進力を発揮します。 実際、巨礫はミニチュアの核のように機能していました。世界的に見ると、67Pの南半球は近日点通過中に活発な夏を経験し、激しい太陽熱が2つの半球間の形態学的および地形的多様性をもたらし、ダスト活動のピークを引き起こし、南から北への原子核全体の物質輸送をもたらしました。 このシナリオでは、10月3日のミニバーストの発生源(図6a)は、巨礫自体である可能性があります。これは、10月4日のミニバーストの尽きることのない源としても機能します(図6b1 ∼ b4) .あるいは、10月4日の塵の活動は、その変位により、巨礫の新たに露出した氷の領域によって維持されるかもしれない。
5.4 他のコンスーの「ジャンピングボルダー」との比較
ハッセルマンら(2019)コンスの北の高い銀行で発見された別の顕著な「ジャンピングボルダー」は、さらに大きな寸法で
∼
50メートル。彼らは、最初はコンス地域のどこかでバーストによって放出され、核の上を移動した後、地表に戻った可能性が高いと主張しました。それはおそらく、その無傷の構造を維持しながら、タッチダウン前に近くの崖に穏やかな衝撃を与えました。
この研究で取り上げた巨石と同様に、北の跳躍する巨礫の推定された動きは、その動きや崖との相互作用に関連している可能性のある一連の活動と時間的に一致しています。 しかし、この研究で議論されている岩の移動イベントと周囲のダスト活動との関係は、それほど直接的ではありません。移住過程での唯一の具体的な観察は、夜間のミニ爆発と関連しており、その発生源は不明のままである。動きがそれ自体の活動によって引き起こされた場合、活動は岩自体から、または塵の活動が岩の衝撃によって引き起こされた新しい位置からである可能性があります。10月初旬の数日間に観測された塵の放出は、移動した岩やその周辺の新たに露出した氷の表面からの活動である可能性がある。
同様の観測的証拠を考慮すると、2つのコンス川の「跳躍する岩」が同様の運動引き金メカニズムを共有している可能性がある。両方の岩は、アウトバーストによる直接噴出のシナリオに関与している可能性があり、高いガス生産率は、Agarwalら(2017)、または彼らは彼ら自身の活動によって引き起こされ、推進された可能性があります。しかし、高い土手にある他の岩の元の位置がわからないため、2つのイベントを定量的に比較することは困難です。
6 結論と展望
- の移転を再検討しました
∼
彗星67Pのコンス地方にある30mの岩。と
∼
140mの変位、これは67Pで観察された最も顕著な岩の移動イベントです。
- 高解像度の形状モデルを用いて、イベントの詳細なタイムラインを導き出し、67Pの近日点通過から約2か月後の2015年10月3日に移動の発生を14時間以内に絞り込みました。
- 夜間のミニバーストは、移動期間中と翌日の両方で、新しい岩の近くで発見されます。
- 巨礫とその周辺は、近日点前後の観測の比較に基づいて、大幅な形態学的変化を示しました。
- 熱物理学的モデリングは、巨礫が移動する前は、巨礫の南側と北側の累積日射量が異なるパターンを持っていたことを示しています。巨礫の熱履歴の分析により、温度とフラックス速度の変動に有意な南北二分法が特定されました。 変位は、表面から10センチメートル下の南側で最高温度と同時に発生しました。
- 新しい発見は、以前の研究における巨礫の移動に関する仮説を肯定も無効もしません。しかし、直接的なバーストと地震振動に加えて、岩の南側での激しいガス放出による推進力による、岩の動きの引き金となる第3のメカニズムを提案します。ただし、実際のシナリオは、いくつかのトリガーの組み合わせである可能性があります。
- 彗星の表面上の大きな岩の変位は、彗星の活動と核の物理的特性を調査するためのユニークな機会を提供します。デシメートルからメートルサイズの巨礫が噴出され、後退しているのが発見されました。(Shiら、2024;Agarwalら、2016)、二酸化炭素などのより揮発性の氷の昇華によって引き起こされる可能性があります。ここで説明したようなさらに大きなチャンクの変位については、メカニズムが多様である可能性があり、特に局所的な地形やダスト活動との相互作用に関して、より徹底的に調査する必要があります。そのために、コンス地方の時間変動地形を再構築し、巨礫とその周辺の変化を定量的に描くことを計画しています。これは、数値的手法を使用して可能な移行シナリオを再構築するのにも役立つ場合があります。
異なるイメージング条件下で取得した観察結果を比較し、定量的なトポグラフィーおよびフォトメトリック解析を行うために、67Pのステレオフォトグラメトリ(SPG)SHAP7形状モデルを利用しました(Preuskerら、2017).具体的には、100 万個の頂点と 200 万個の三角形のファセットで構成される形状モデル バージョンを使用し、水平解像度は 100 万未満です。
∼4メートル。SHAP7形状モデルは、2014年8月から2016年2月の間に取得された画像から導き出され、ロゼッタの67P彗星でのミッション時間のほぼ全体をカバーしています。その結果、移動する岩が「前」と「後」の両方の場所で二重に存在することを示しています(図1a)。これにより、合成画像と実際の画像を一致させることで巨礫の位置を特定でき、エクスカーション中に撮影された画像の低解像度を補うことができます。合成画像は、実際の画像が撮影された時点の観測形状に従ってカメラのビューをシミュレートすることによって作成されました。基本的に、2種類の合成画像が生成されました:1つ目は人工照明で、実際には影にあるものも含めて、すべての表面の特徴が見えます。2つ目は、レイトレーシング技術を適用することにより、現実的な照明条件を備えています。2 番目のタイプは、実際の画像と直接比較して、巨礫に関する違いを特定し、最初のタイプは、巨礫や、影にあるその他の興味深い特徴を特定するために使用されました。
まず、候補となる画像を移動前と移動後のビューで視覚的に検査し、一般的な表面の特徴に対する巨礫の動きの可能性を特定しました。次に、SPICEライブラリから提供されたカメラの位置パラメータとポインティングパラメータを使用して、3D形状モデル上で巨礫の座標を推測するための幾何学的計算を実行しました(Acton et al.,2016).同様に、他の表面の変化や局所的な粉塵活動も確認しました。
3.1 移行の時刻
その結果、この回遊は2015年10月3日、67Pの近日点から約50日後に起こったことがわかりました。ロゼッタ探査機は原子核から1000km以上離れていたため、その間に撮影された画像の解像度は一般的には
∼20mピクセル^−1(表 1) では、巨礫は 2 ピクセルのみに広がっています。しかし、表面に岩の影があることで、岩を特定することができました(オクレイ他、2016).UTC 09:26 と 22:49 に撮影された 2 つの NAC 画像 (図 4 a0 と c0) は、巨礫の移動前後の時間に最も近い比較ビューを示しています。実画像と合成画像の間を点滅させることで、巨礫は09:26に元の位置にいて、影が長くなっていたこと(図4 a0 & a1)と、22:49には巨礫が初期位置から消えていたが、新しい位置にかすかな影が残っていたことがわかる(図4 c0 & c1)。これにより、移動時間は1回転よりもわずかに長い14時間以内に制限され、移動イベントが岩の長期的な進化によるものではなく、局所的な活動に関連している可能性が高い突然の急速な移動によるものであることを示しています。
図 4:2015年10月上旬の岩場のOSIRIS観測。この期間中、遠距離から撮影した画像は、観測値のズームインビュー(2列目)と合成ビュー(右列)を使用して比較しました。丸いラベルの画像は、移動前の巨礫の観測であり、(a)最後の画像は、岩が元の位置にあることを示しています。(b)ボルダーの移動中にキャプチャされた唯一の画像(緑色のラベル付き)。円は、移動前後の岩の位置を示しています。照明条件が不明確であるため、巨礫の位置を特定できません。比較のために、b0 の右下には、実際の画像のコントラストが引き伸ばされたビューがあります。正方形の画像ラベルは、移動後の巨礫の観測を表しており、(c)新しい位置にある巨礫を示すかなり低い解像度、(d)移動した巨礫の最初の確認の画像。赤い矢印と赤い中空の十字は岩の元の位置を示し、緑の矢印は移動後の岩を指し、オレンジ色の破線は「パンケーキ」の特徴を示しています。
このエリアをカバーする他のOSIRIS画像は、10月3日の19時30分に取得されました。残念ながら、その当時、この地域は夜間であり、表面の特徴は照らしが不十分です(図4b)。元の画像の観測条件では、移動イベントの手がかりを直接検出することはできません。この画像は実際には局所的な塵の活動の情報を記録していましたが(図4bのサブビュー、およびセクション3.3を参照)。その後、10月4日21時18分に撮影された別の画像は、良好な照明下にある領域を示しており(図4d)、巨礫は間違いなく新しい場所にあることが確認できました。
3.2 ボルダーとその周辺
図 5:岩とその周辺のOSIRIS観察。黄色の矢印は、岩の元の場所の北、西、東にそれぞれ位置する小さな岩のクラスター、浅い断崖、露頭のクラスターを強調しています。黄色の円は孤立した小さな岩の存在を示し、長方形は移動可能なルートのゴツゴツした起伏を示します。(a)近日点通過前の最高の空間分解能でのコンス地域の側面観察。(b)ボルダーの近隣地域の正面図。(c)側面からの局所領域の近日点後形態学的状態の観察。(d)近日点通過後の岩の周囲を検査するための正面図。赤い矢印と赤い中空の十字は岩の元の位置を示し、緑の矢印は移動後の岩を指し、オレンジ色の破線は「パンケーキ」の特徴を示しています。
移動イベントの前後に取得された観測形状が類似した画像のペアを比較して、巨礫とその周辺の形態と位置の変化を調査します(図5)。大規模な発掘プロセスや不安定性の事例など、多くの変化が検出され、コンスが原子核上で最も活発なゾーンの1つであるという先行研究の結論と一致しています(ハッセルマンら、2019;Fornasierら、2019). 移動する前は、浅い崖と露頭の集まり(図5bとdで強調表示)の間に、ざらざらした質感の丘の上に巨礫がありました。巨礫の元の動的環境を定量的に評価するために、巨礫の元の位置と最終位置11の間の斜面に370のファセットを選択しました。これらのファセットの平均有効傾きは、次のようになります
∼25.5∘一般的な値は
∼23∘(図 11b) を、グローバル標準値
∼14∘200万以上のファセット。岩の元の位置に近いと、有効表面の傾斜に達することができます
∼46∘.したがって、巨礫の周りの動的な地形は、岩が不安定になるとその動きを促進する可能性があります。移動後、岩は小さな岩のクラスターに囲まれた「パンケーキ」の特徴の近くの滑らかな地形に行き着きました。 この滑らかな地形は、
∼135×100m^2近日点通過の前では、小さな岩がほとんど埋まっていました(図5b)。しかし、近日点通過後、上部の未固結層が掘り出された可能性が高いため、この領域は縮小し、その周辺に複雑な特徴が現れ、小さな岩の露出とともに明らかになりました(図5bとd、「パンケーキ」の特徴の近くに小さな円でマークされています)。
彗星の滑らかな首の領域で跳ねる岩とは異なります(ヴィンセント他、2019)、移動する巨礫が北に向かって下り坂に移動すると(図11)、その可能な経路は、穏やかな質量除去以外に明確な経路を示しませんでした。表面の斜面内にあるゴツゴツした起伏のみが侵食されていることが検出されました(図5aおよびc、小さな長方形でマークされています)。侵食プロセスは、近くの地域では非常に一般的でした。岩の元の位置の東では、露頭のクラスターが3つのセグメントに分かれ、いくつかの明るいパッチが露出しました(図5d)。岩が元々立っていた斜面の南にある小さな岩は、特定の摂動によって向きを変えたように見えた(図5b & d、移動する岩の元の位置の隣に小さな円でマークされている)。トラックの欠如は、岩の移動シナリオに応じて異なる兆候を示す可能性があります。巨礫が元の位置から原子核近くの空間に放出され、その後、新しい位置で原子核に戻ってきたとしたら、それは自然な結果です。岩が引き起こされ、斜面に転がり落ちた場合、地面に明らかなトレイルがないことは、表面の圧縮強度が比較的高いことを意味する可能性があります。ただし、「クリア トラックなし」の観測は、移行前のイメージの解像度が 1.5 mピクセル^−1未満であることによって制限されます
.フィラエ着陸船が最終着陸地点に向かう途中で残したマークのように、明確なマークが残っていた場合(O'Rourkeら、2020)、それは局所的な表面の彗星材料の機械的特性を導き出すための完璧な実験として役立つでしょう。
3.3 局所的な粉塵活動
また、画像データによる調査では、コンス地域は夜間に頻繁に粉塵が活動していた場所であることも明らかになりました。2015年10月3日UTC19:30に撮影された画像(図4b)では、画像のコントラストを引き伸ばしたときに、「パンケーキ」の特徴(図6a)近くの滑らかな地形から発せられるミニアウトバーストが検出されています。ミニアウトバーストは、ダスト粒子が中心点から全方向に広がる分散形態を示しました。ダスト放射の中心の明るさは、一般的な表面と同じオーダーで、暗い環境よりも1オーダー高かった。カメラのボアサイトと形状モデルと交差させることで、ソースの位置を制約しました。推定された放出サイトは、巨礫の新しい場所の近くにあり(図12の投影画像を参照)、ミッションの初期にイムホテップ地域で見つかった「ミニアウトバースト」の状態に似ています(Knollenbergら、2016).ただし、解像度が低いため、
∼19mピクセル^−1
また、宇宙船の向きが不確かであるため、バーストが照らされていない岩自体から来ているのか、それともその周囲から来ているのかは不明です。ここでは、実際の画像と合成画像の比較から推測されるように、巨礫はすでに元の位置から消えていました(図6、a0、a1)。それが新しい場所に到達したかどうかは議論の余地があります。合成画像によると、岩がすでに新しい場所にあった場合は、岩の上部を照らす必要がありますが、実際の画像ではそうではありません。ただし、新しい位置での巨礫の識別は、形状モデルの精度に左右されます。巨礫の実際の寸法が形状モデルで表される寸法よりも小さい場合、合成画像での表示は必ずしも新しい位置を示すわけではありません。移動経路が照らされていなかったため、巨礫が動いていたのか、すでに新しい場所に到達していたのかは不明です。
約2回転後の2015年10月4日、10分間の間隔で一連の画像が、巨礫の新しい位置に近い同じ領域で別のミニバーストが発達していることを示しています(図6のb1からb4に4つのフレームが示されています。ここでも、新たに発見された巨礫とミニバーストの発生源を含む滑らかな地形は、その期間中は暗闇の中にあり、活動の発生源が巨礫のすぐ近くまたはその上にあることを合成画像から特定することしかできませんでした(図14)。
図 6:2015年10月上旬およびそれ以降のコンス地方の移動岩に関連する活動。画像内の彗星活動部分は、コントラストが引き伸ばされた部分に置き換えられ、視覚化が向上します。(a)岩が動いた短い時間枠で行方不明の岩の手がかりとなる重要かつ唯一の画像、
あるは、ダストの放出を識別するための輝度強化イメージです。アクティビティ イベントは破線で示されます。
ある0は元の画像で、ある1は、ローカル観測の合成バージョンです。(b)岩石の消失後の右隣の2つの彗星の回転を捉えた配列は、移動イベント後の長期にわたる活動と、岩石の位置の兆候を示しています。このモザイクには、シーケンスから 4 つの画像のみが存在します。(c)巨礫の隣にある見かけのジェット機、および(d)2015年12月13日に記録されたよく調査された爆発(ハッセルマンら(2019);El-Maarry et al. (2017)、補足マットS5)。ほとんどの粉塵活動は夜間に現れ、この制限区域での粉塵活動は本当に特別なものになりました。放出されたダスト粒子は、照明が不十分な領域から拡散し、画像の明るさが増加しました。
巨礫の移動から約6日後の2015年10月9日、照らされた巨礫の隣にジェットが現れ(図6c)、これはおそらく、によって記録されたミニバーストに似た塵放出現象のピーク段階にあったKnollenberg et al. (2016).その後、12月13日、同様の日射条件で、巨礫の元の位置に近い直線のクラスターの端にあるパッチから大規模な夜間の爆発が発生しました(図6d、ハッセルマンら(2019);El-Maarry et al. (2017)). 移動する巨礫の地域環境の進化や塵の活動など、イベントの詳細なタイムラインを図7にまとめています。
図 7:岩の移動イベントと局所的なダスト活動を、それらの空間的および時間的相関関係と組み合わせたタイムライン。イベントは、彗星と宇宙船の距離の変動でマークされます。青い背景は、9月20日から10月10日までのタイムスタンプを拡大したもので、彗星の近日点通過後に局所的な表面の変化と活動がピークに達したことを示しています。
4 熱物理解析
巨礫の移動時間により制約が厳しいため、イベントにつながるその熱条件を調査することができます。私たちは、一般的な1次元熱物理コードを使用してファセットワイズ熱物理モデリングを実行しました(Huら、2017年あ,b;胡と石、2021).任意のエポックで特定のファセットのエネルギー入力は、ファセットの向き、ボロメトリックボンドアルベド、およびトポグラフィックシャドウイング効果を考慮に入れた瞬間日射量として計算されます(Huら、2017bさん).
このモデルは、エネルギーと揮発性質量の両方が保存されるように構築されているため、各ファセットの異なる深さにおける温度と氷含有量の時間的変動を推定できます(胡 & Shi,2021).保存方程式は次のとおりです。
(cdρd+csρs+cgρg)∂T/∂t+cgZg∂T/∂x =−∂q/∂x − lg・ζg (1)
∂ρg/∂t + ∂Zg/∂x = ζg (2)
どこcd ρd,cs ρsそしてcg ρgは、それぞれ耐火性粉塵、水氷、水蒸気の熱容量と質量密度の積です。
Zgは、原子核の多孔質最上層を通って拡散する水蒸気の質量フラックスです。
qは伝導による熱流束、
lgは水蒸気の潜熱、
ζgは、水蒸気の昇華または堆積のフラックスです。 巨礫とその周辺領域の熱物理学的状態は、原子核の1つの回転または1つの軌道にそれぞれ収束することにより、日周と軌道の両方の時間スケールで調査されます。プライマリ モデル パラメーターを表 2 に示します。詳細な数値処理とモデルパラメータは、Hu et al. (2017bさん)そして胡と石(2021).
熱モデリングには、元の位置に巨礫を含む500のファセットからなるSHAP7形状モデルの切り欠き(図1の赤い網掛けのファセット)を使用します。形状モデルのメートルスケールの分解能により、巨礫とその周辺での熱発生の差分を調査することができます。
表2:熱物理モデルのパラメータ
パラメーター 記号 価値
日中の 軌道
ダスト熱容量 cd 1200ＪＫ^-1 kg^-1
水氷の熱容量 cs 90+7.49T JK^−1 kg^−1
水蒸気の熱容量 cs 1400ＪＫ^-1 kg^-1
コンパクトな粉塵密度 ρd 2000 kg m^−3
コンパクトな水氷密度 ρs 1000 kg m^−3
ダストボリューム充填率 f0 0.2
初期氷体積分率 f0 0.1
水潜熱 lg 2.6×10^6 J kg^−1
ステップインデプス Δx 1mm
ステップインタイム Δt tP/40000 tP/2000
核スピン周期 tP 44655s
熱モデリングの結果は、巨礫の北側と南側の間に有意な二分法を示しており、これは67Pの北半球と南半球の間の全球的な二分法と似ています。
∼40∘.コントラストは、基本的に受け取った日射エネルギーによって誘発されます。図8aは、67Pが近日点距離が100μm未満であった2014年5月からの5か月間に巨礫とその周辺について計算された累積日射量の地図投影を示しています。
∼4 au、2015年10月初旬の移行の発生まで。岩の南側が受け取る平均エネルギーは、北側の2倍にもなります。興味深いことに、巨礫の南側は、移動イベントの前に一定の照明にさらされており、一部のファセットでは150回転以上にわたって一定の照明が見られました(図8b)。
図 8:移動前の巨礫とその周辺地域の日射履歴。(a) 2014-05-17 から 2015-10-03 までの累積日射量。代表的なファセットSとNの位置は、それぞれ赤と青の十字で示されます。(b)各ファセットの一定の照明による回転数、または「極日」。
定量的な比較のために、岩の南側のファセットSと北側のファセットNの2つの代表的なファセットを選択し、これら2つのファセットにおける原子核の上部メートルの熱進化を1つの回転と1つの軌道の両方でモデル化しました。日周熱変動は、10月3日UTC10:00からシミュレーションされ、巨礫の移動時間の可能性をカバーしました。ファセットSの上部1cmの温度は、1つの原子核の回転を通じて230Kを超え続け、最大で100K未満に達しました。
∼330K(図9a)で∼10月3日15:00(UTC)。温度の日周変化は、深さが増すにつれて徐々に減衰しました。で
∼1cm深さ、日周性の熱波が浸透できるおおよそ場所、温度は周りに波打つ
246±5Kこれは、水氷の一般的な昇華温度よりもまだかなり高いです。それどころか、北面のファセット N は日中が比較的短く、エネルギーの受け量がはるかに少なかったため、すべての深さで温度が低くなりました (図 9b)。表面温度は超えませんでした
200K全回転にわたって、下にとどまりながら170K 70%の時間で。ファセット N の表面温度は、ファセット S よりも早い時間 (UTC 12:00 頃) にピークに達することに注意してください。
軌道時間スケールでは、二分法はさらに明白です。図9 c&dは、6.45年の1公転周期にわたる2つのファセットの深さ1センチメートルから1メートルの温度の変化を示している。ファセットSは、2015年1月末の近日点通過の約200日前から照らし始めます。ファセットの日射量は近日点付近まで増加し、その後徐々に減少しました。移動イベントの発生時に、ファセットSの深さ1デシメートルの温度は軌道最大値の225Kに達しました。逆に、ファセットNの上部1デシメートルの温度変動は2つのピークを示しています。
∼近日点通過の80日前の2015年5月末、もう1日は近日点通過の
∼近日点通過から150日後の2016年1月初旬。巨礫の移動の時点で、ファセットNは2つのピーク間の最低温度を経験していました。温度は1デシメートルの深さで110Kまで低く、近日点通過期に最低値に達しました。
その結果、揮発性の氷の昇華も2つのファセットの間で対照的になります。図10は、ボルダー移動の日における水氷の昇華の強度を示しています。ファセットSにおける水蒸気の平均フラックス速度は、
∼3.2×10^−5 kgm^−2 s^−1
これは、ファセットNのそれよりも3桁高く、岩の南側だけでなく、主にガス放出が発生していたことを意味します。巨礫の上に不均一なガス放出があると、原子核に近いコマのデシメートルサイズの巨礫で観察されるように、「ロケット力」が働いている可能性があります(Agarwalら、2016).式(2)によると、Agarwalら(2016)、上記の磁束率は、
∼2×10^−5 ms^−2、の局所重力加速度よりも1桁小さい∼2×10^−4 ms^−2.
興味深いことに、ファセットSでの昇華の大部分は、約5センチメートルのより大きな深さから来ています(図10a)。これは、岩の南側にある持続的な照明が地下の上部数センチを乾燥させたためです。熱波が岩のより深い内部に浸透すると、二酸化炭素などのより揮発性の高い氷の貯留層に到達し、より集中的な昇華活動を引き起こす可能性があります。以前の研究では、超揮発性昇華のトリガーが67Pのバーストを引き起こすメカニズムである可能性があることが示されました(Skorov et al.,2016;Müllerら、2024).
図 9:67Pの1回の回転と1回の軌道における、巨礫の南側と北側の2つのファセットにおける深さ依存の温度変動 (a) 2015-10-03T10:00:00からのファセットSの異なる深さでの日周温度変化;(b) ファセット N の (a) と同じ。(c)ファセットSの異なる深さでの軌道温度変動。(d) (c) と同じですが、ファセット N. 垂直の灰色の線は、巨礫の移動の時間を示します。
図 10:2015-10-03T10:00:00 から始まる原子核の 1 回転中の水蒸気のフラックス率 (a) ファセット S と (b) ファセット N の異なる深さで
5 議論
ロゼッタが取得した豊富な画像データにより、このボルダー移動イベントの時間を内部に限定することができました
∼14時間です。しかし、当時の探査機と原子核との距離が大きかったため、巨礫の動きを直接観測することはできず、この異常な彗星の地質学的事象は謎のままである。それにもかかわらず、私たちの新しい分析とモデリングの結果は、以下で説明するように、岩の動員の可能なシナリオに光を当てます。
5.1 シナリオ A: アウトバーストによる排出
以前の研究で提案されているように、直接暴発は、巨礫の変位の原因となる最も単純なシナリオであり続けます(El-Maarry et al.,2017)これは、岩の元の場所でガスを放出すると、ガス抵抗力によって岩が新しい場所に運ばれました。
30mの巨礫を持ち上げるためには、粒度と巨礫の形状を考慮し、El-Maarry et al. (2017)必要な最小ガス生産率は25 kg⋅s^-1運転エージェントがH2Oだったとき.これは、移住イベント時の世界の67Pの生産率の約5.5%に相当します。
∼450kg⋅s^-1 (ハンセンら、2016). このようなスケールでのバーストは、大量のダスト粒子を放出する可能性が高く、コマの明るさを一時的に大幅に増加させる可能性があります。比較のために、2016年2月19日の爆発のガス生産率は、次のように見積もられています
10キログラム⋅s^-1 (Grünら、2016)これにより、67Pのコマの輝度が2桁増加しました(図4Grün et al. (2016)). 輝度の急上昇は通常30分未満続き、その時点での観測がまばらであることを考えると、そのようなバーストが移動イベントの14時間以内に発生したかどうかを結論付けることはできません。 また、アウトバーストは一般的に表面の変化を伴い、多くの場合、氷の含有量が高い、より手付かずの地下が明らかになります。最良の例は、アスワンの崖の崩壊で、バルク値の6倍のアルベドを持つ新鮮な原子核物質が明らかになったことかもしれません(Pajolaら、2017).表面の変化は、水の氷がアモルファス状態から結晶状態に移行した後にも発生します。2016年7月3日の爆発、推定ガス生産率は
(18.4±10.6)キログラム⋅s-1の領域に影響を与えました
∼10m 半径で、氷のパッチを作成します。
15×5m 2(Agarwalら、2017).コンス岩の場合、「後」の観測では、巨礫の元の位置でのアルベドの顕著な増加は見られません(図4 c0 & d0)。ただし、
∼15mは、巨礫の移動直後の表面変化に関する定量的分析を妨げます。 セクション3.2で説明したように、巨礫の近くで多数の表面変化が見つかりましたが、これらの変化が巨礫の移動イベントに直接関連しているかどうかは明らかではありません。
5.2 シナリオ B: 近隣の活動による不安定化
近隣地域での活動は、岩を不安定にし、岩が存在していた斜面を侵食することにより、岩の下り坂の動きを引き起こす可能性があります(El-Maarry et al.,2017)、または地震の揺れによって(ハッセルマンら、2019). ロゼッタは、近日点通過後のコンス地域で、亀裂やピットの形成、崖の崩壊、岩が北の高堤に移動したなど、多くの重要な表面変化を観測してきました(ハッセルマンら、2019). 彗星の表面物質の凝集力は地球上のそれよりもかなり弱いため、P波とS波の速度の理論計算は脱出速度に匹敵するため、小さな活動が摂動を誘発し、近接に比較的大きな影響を与える可能性があります(ヴィンセント他、2016b年). 実際、移住の日(10月3日)に発見された夜間の小さな爆発は、不安定化の原因として機能している可能性があります。 巨礫の元の位置は、2015年12月13日に発生した大規模な爆発の発生源に近かったことが注目されています。このバーストは、地表に氷が豊富なパッチを明らかにし、2016年7月3日に発生した別のバーストと同様の振る舞いをしました(ハッセルマンら、2019). 地震の揺れはいくつかの小惑星で観察されており、レゴリス輸送の原因として示唆されています(リチャードソンら、2020;宮本ら、2007).衝撃による振動は、不規則な形状の小さな物体のレゴリスの進化に重要な役割を果たす可能性があり、引き起こされる地震加速度は表面重力に匹敵し、砂利の不安定化の原因となります(図4宮本ら(2007)). しかし、地震波の伝播は、物体の機械的特性に大きく依存します。リュウグウのような天体は、「はやぶさ2」のSCI衝突で発見されたように、非常に低い地震効率を示しています(西山ら、2021;道神ら、2019).実際、67Pはリュウグウと同様の「岩と岩」の特徴を多数示しており、これは同様に低い地震効率を示唆している可能性があります(図15)。
5.3 シナリオC:ボルダー自身のアクティビティ
ここでは、移動の原因となる3つ目の可能なシナリオ、つまり岩自身の活動を提案する。 67Pの目立つ岩(≥7メートル)は氷が豊富であると推定され、揮発性物質のインベントリである可能性があります(ポムメロール他、2015;Pajolaら、2015)、彗星の核のように(ルービン他、2023).コンス島を移動する岩は、30メートルのスケールが特徴で、さまざまな深さでさまざまな揮発性物質が保存されている可能性があります。 熱物理学的分析が示すように、巨礫は不均一な日射条件にさらされ、その結果、その南側と北側の間で非対称のエネルギー蓄積と熱履歴が生じました。 軌道温度と水流変動のプロファイルは、動員イベントが巨礫の南側の深さ10センチメートルで温度のピークと一致し、200K以上に達したことを示しています。 その深さに揮発性の高い氷が存在する可能性が高いことを考えると、巨礫の南側では爆発的なガス放出イベントが発生する可能性があります。一方、北側は「冬」を迎えており、すべての深さで気温が120K未満にとどまっていました。 この活動の二分法は、両側のガス放出フラックスのコントラストをもたらし、北に向かって正味の推進力を発揮します。 実際、巨礫はミニチュアの核のように機能していました。世界的に見ると、67Pの南半球は近日点通過中に活発な夏を経験し、激しい太陽熱が2つの半球間の形態学的および地形的多様性をもたらし、ダスト活動のピークを引き起こし、南から北への原子核全体の物質輸送をもたらしました。 このシナリオでは、10月3日のミニバーストの発生源(図6a)は、巨礫自体である可能性があります。これは、10月4日のミニバーストの尽きることのない源としても機能します(図6b1 ∼ b4) .あるいは、10月4日の塵の活動は、その変位により、巨礫の新たに露出した氷の領域によって維持されるかもしれない。
5.4 他のコンスーの「ジャンピングボルダー」との比較
ハッセルマンら(2019)コンスの北の高い銀行で発見された別の顕著な「ジャンピングボルダー」は、さらに大きな寸法で
∼
50メートル。彼らは、最初はコンス地域のどこかでバーストによって放出され、核の上を移動した後、地表に戻った可能性が高いと主張しました。それはおそらく、その無傷の構造を維持しながら、タッチダウン前に近くの崖に穏やかな衝撃を与えました。
この研究で取り上げた巨石と同様に、北の跳躍する巨礫の推定された動きは、その動きや崖との相互作用に関連している可能性のある一連の活動と時間的に一致しています。 しかし、この研究で議論されている岩の移動イベントと周囲のダスト活動との関係は、それほど直接的ではありません。移住過程での唯一の具体的な観察は、夜間のミニ爆発と関連しており、その発生源は不明のままである。動きがそれ自体の活動によって引き起こされた場合、活動は岩自体から、または塵の活動が岩の衝撃によって引き起こされた新しい位置からである可能性があります。10月初旬の数日間に観測された塵の放出は、移動した岩やその周辺の新たに露出した氷の表面からの活動である可能性がある。
同様の観測的証拠を考慮すると、2つのコンス川の「跳躍する岩」が同様の運動引き金メカニズムを共有している可能性がある。両方の岩は、アウトバーストによる直接噴出のシナリオに関与している可能性があり、高いガス生産率は、Agarwalら(2017)、または彼らは彼ら自身の活動によって引き起こされ、推進された可能性があります。しかし、高い土手にある他の岩の元の位置がわからないため、2つのイベントを定量的に比較することは困難です。
6 結論と展望
- の移転を再検討しました
∼
彗星67Pのコンス地方にある30mの岩。と
∼
140mの変位、これは67Pで観察された最も顕著な岩の移動イベントです。
- 高解像度の形状モデルを用いて、イベントの詳細なタイムラインを導き出し、67Pの近日点通過から約2か月後の2015年10月3日に移動の発生を14時間以内に絞り込みました。
- 夜間のミニバーストは、移動期間中と翌日の両方で、新しい岩の近くで発見されます。
- 巨礫とその周辺は、近日点前後の観測の比較に基づいて、大幅な形態学的変化を示しました。
- 熱物理学的モデリングは、巨礫が移動する前は、巨礫の南側と北側の累積日射量が異なるパターンを持っていたことを示しています。巨礫の熱履歴の分析により、温度とフラックス速度の変動に有意な南北二分法が特定されました。 変位は、表面から10センチメートル下の南側で最高温度と同時に発生しました。
- 新しい発見は、以前の研究における巨礫の移動に関する仮説を肯定も無効もしません。しかし、直接的なバーストと地震振動に加えて、岩の南側での激しいガス放出による推進力による、岩の動きの引き金となる第3のメカニズムを提案します。ただし、実際のシナリオは、いくつかのトリガーの組み合わせである可能性があります。
- 彗星の表面上の大きな岩の変位は、彗星の活動と核の物理的特性を調査するためのユニークな機会を提供します。デシメートルからメートルサイズの巨礫が噴出され、後退しているのが発見されました。(Shiら、2024;Agarwalら、2016)、二酸化炭素などのより揮発性の氷の昇華によって引き起こされる可能性があります。ここで説明したようなさらに大きなチャンクの変位については、メカニズムが多様である可能性があり、特に局所的な地形やダスト活動との相互作用に関して、より徹底的に調査する必要があります。そのために、コンス地方の時間変動地形を再構築し、巨礫とその周辺の変化を定量的に描くことを計画しています。これは、数値的手法を使用して可能な移行シナリオを再構築するのにも役立つ場合があります。
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