Springen naar inhoud

* * * * * 5 stemmen

[Verslag] Rosetta en Philae bij 67P


  • Log in om te kunnen reageren

#16

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 13 november 2014 - 20:20

De onvolledige panoramafoto's tonen een flink stuk hemel. Philae staat kennelijk behoorlijk schreef.

Emily Lakdawalla heeft een interpretatie van de afbeelding zojuist gepost:

 

panorama.jpg

Bron: E. Lakdawalla

 

Op basis van deze afbeeldingen heeft D. Jellison van unmannedspaceflight.com de volgende animatie gemaakt van de mogelijke positie van Philae:

 

philae_orientation_guess.gif

Bron: D. Jellison

 

Als de lander onvoldoende kans heeft zijn accu's op te laden, gaat Philae zaterdag in safe mode. Of de probe daar ooit weer uit komt is de vraag. Onder zeer gunstige omstandigheden als er om de een of andere reden weer voldoende licht op de zonnecellen valt kan Philae weer wakker worden, maar of dat gaat gebeuren en wat de kans daarop is, weet niemand op dit moment.

 

Ik heb begrepen dat men bij Esa zich uit de naad werkt om enerzijds een energie-arm scenario op te zetten, en anderzijds aan het onderzoeken is of de lander in een gunstiger positie gebracht kan worden. Zo valt te denken aan het boorinstrument dat misbruikt zou kunnen worden, en het schijnt ook mogelijk te zijn dmv. de poten de lander een duwtje te geven. Erg gevaarlijk, want iedere beweging kan de lander om laten tuimelen en onbruikbaar maken. Dus dit soort acties zullen - als men het al aandurft - pas aan het einde van de accuduur als laatste redmiddel ondernomen worden.

 

Het meeste wat ik hier schrijf is nog hoogst speculatief, mogelijk horen we vanavond of morgen meer.

 

De Media briefing van deze middag:

Motus inter corpora relativus tantum est.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#17

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 9761 berichten
  • VIP

Geplaatst op 14 november 2014 - 02:57

Positie veranderen likjt me inderdaad een laatste redmiddel. Als dat verkeerd gaat komt het ding wellicht op zn zijkant of ondersteboven terecht waarna het niet meer mogelijk is het alsnog rechtop te zetten.

Maar het is hoe dan ook tricky voor de toekomst: als de komeet dichter bij de zon komt zou het best kunnen dat de lander alsnog los komt. Bovendien zou de komeet kunnen opbreken waardoor ook de orbiter nutteloos zou worden.

Alle narigheid daargelaten denk ik dat het sowieso wel een succes is als geheel. We hebben nu al beelden in ongekend detail van hoe het oppervlak van zo'n komeet er ongeveer uit ziet, en het is bepaald geen sneeuwbal zoals er vaak over gedacht wordt.
Victory through technology

#18

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 14 november 2014 - 14:54

Vannacht heeft het APXS instrument een tweede meting gedaan, en COSAC instrument is nog steeds actief. De bijbehorende data is gedeeltelijk naar Rosetta verstuurd. Zie dit bericht voor een overzicht van de instrumenten aan boord van Philae.
 
Nu de meeste instrumenten hun data hebben verzameld, en het einde van de missie nabij lijkt vanwege onvoldoende energie worden gevaarlijker acties ondernomen:
 
Vannacht is het MUPUS instrument in gebruik genomen. Er is een probe in de komeetkern geslagen die onder meer de temperatuur aan en direct onder het oppervlak van de komeet zal meten. Op dit moment wordt (verrassend) de SD2 boor in gebruik genomen en hij lijkt tot 25 cm diep doorgedrongen te zijn. Men is van plan de boor tot de maximale diepte te brengen, en het materiaal direct naar de analyse instrumenten te sturen. 
 
Op dit moment is de verbinding tussen Philae en Rosetta verbroken omdat Philae onder de horizon is verdwenen, vanavond laat zal er weer communicatie mogelijk zijn als de batterij het tot die tijd uithoudt, wat allerminst zeker is. Er is ongeveer 80 Watt-uur nodig tot die tijd, terwijl er naar schatting maximaal 100 Watt-uur in de batterij aanwezig is. Of de data van de laatste metingen (met name die van de bodemanalyse en COSAC) nog door zullen komen is dus de vraag. 
 
Philae heeft tijdens en na de landing 84 foto's van de komeetkern gemaakt en naar Rosetta gestuurd. Door de lage bitrate van de verbinding tussen Rosetta en Aarde zal het nog tot vier dagen duren voordat de foto's hier ontvangen zijn, waarna ze nog geoptimaliseerd moeten worden.

Onbekend is nog steeds waar Philae exact is geland na haar tweede stuiter. De camera's van Rosetta zijn bezig het terrein in de omgeving in de hoogste resolutie te fotograferen om de 4 tot 16 pixels die Philae achterlaat te vinden.
 
Mocht komende nacht alle data van Philae naar Rosetta gestuurd kunnen worden, en is er daarna nog wat energie over, dan zou Esa wellicht over kunnen gaan tot een spectaculaire reddingspoging; de gyroscoop wordt weer aangezet en de poten worden losgelaten waardoor ze in hun onbelaste positie terugveren. Met heel veel geluk zou Philae dan een sprong maken naar terrein met betere lichtomstandigheden. Esa benadrukt wel dat dit tot nu toe niet veel meer dan een gedachte is.
 
Wellicht krijgen we een kerstcadeautje vanuit de ruimte; er wordt gespeculeerd dat eind december de lichtinval zo gewijzigd zou kunnen zijn dat Phliae weer ontwaakt. Maar meer dan een speculatie is dit niet want slechts een van de vier panelen van Philae ontvangt energie van de Zon, en dat gedurende slechts 1,5 uur i.p.v. 7 uur. Dat is slechts 5% van het maximum. Het ziet er dus slecht uit voor de extended missie.
 
De komende dagen zullen er meer foto's worden vrijgegeven, en verder wordt het waarschijnlijk voornamelijk wachten op het openbaar maken van de wetenschappelijke resultaten. Esa kan de ontvangen data tot 6 maanden na vergaren voor eigen gebruik/analyse benutten en ze daarna pas vrijgeven.
 
Ook al zouden de laatste experimenten Philae doen omtuimelen en onbruikbaar maken, of de data wordt niet ontvangen omdat de energie op is, dan nog is er van falen geen sprake. Rosetta is verantwoordelijk voor ongeveer 80% van de wetenschappelijke data en Philae voor de rest. Nu Philae het merendeel van haar metingen (ongeveer 80%) heeft kunnen verrichten en wellicht toch alle experimenten af kan ronden, is het doel nagenoeg bereikt.

 

Al met al een een ongehoord spannend avontuur en een eclatant succes!

 

En vergeet niet, Rosetta zal ons nog 2 jaar lang van interessante en mogelijk spectaculaire informatie blijven voorzien.
 
 

Motus inter corpora relativus tantum est.

#19

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 november 2014 - 02:35

Philae in coma

 

Zojuist is de verbinding met Philae verbroken. De reden hiervoor wordt onmiddellijk duidelijk uit de grafiek linksonder in deze afbeelding die de bedrijfsspanning op de bus weergeeft:

 

Farewell Philae.jpg

Bron: Esa

 

afscheid.jpg

Het team kijkt naar de waarschijnlijk laatste momenten van Philae.

Bron: Esa

 

Vanavond kwam tot grote vreugde van het team de verbinding met Philae weer tot stand en is er nog veel wetenschappelijke data ontvangen. De boor heeft zijn werk gedaan en is weer opgehaald waarna zijn inhoud in het analyse instrument Cosac is gedropt. 2 uur geleden is de analyse begonnen. Het is nog niet bekend of alle data van de analyse wel bij Rosetta is aangekomen. Mocht dat gelukt zijn dan zijn alle gestelde doelen voor de nominale missie bereikt.

 

Vlak voordat de uitgeputte accu een einde maakte aan de missie heeft men het landingsgestel een puls gegeven in de hoop dat de resulterende beweging Philae wat meer uit de schaduw van de haar omringende bodem zou laten glijden en is Philae met haar grootste zonnepaneel zoveel mogelijk richting Zon gedraaid. Vervolgens zijn alle instrumenten op de data-link na uitgeschakeld om zo het laatste restje energie te benutten om zoveel mogelijk gegevens te uploaden naar Rosetta. De laatste pakketjes kwamen aan met een tussenpoze van vijf minuten.

 

Om uit haar coma te ontwaken heeft Philae minimaal 60 Watt-uur power per dag nodig, alleen al om de accu tot 0 graden Celsius te verwarmen zodat deze verder opgeladen kan worden.  Om te booten en communiceren met Rosetta en activiteiten te kunnen ontplooien is meer power nodig. Ook met de waarschijnlijk gunstiger oriëntatie van een paneel en ook als de komeet dichter bij de Zon komt is het zeer twijfelachtig dat er ooit zoveel wordt gegenereerd.

 

Maar hopen mag, en daarom zal de ontvanger op Rosetta voortdurend actief blijven.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#20

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 9761 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 november 2014 - 02:45

Das dan maar weer een tijd afwachten :)

Weten ze inmiddels eigenlijk waar die lander precies ligt? Misschien is het wel mogelijk de panelen van rosetta in te zetten als spiegels om meer licht op de lander te krijgen - uiteraard ook een staaltje scherp schieten, maar wellicht de moeite om de laatste data er alsnog af te krijgen. En voor de volgende keer toch maar een radiothermal generator gebruiken ipv afhankelijk te zijn van zonlicht alleen :)
Victory through technology

#21

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 november 2014 - 03:08

Weten ze inmiddels eigenlijk waar die lander precies ligt?

 

Op dit moment nog niet, maar men heeft goede hoop dat dit binnenkort wordt vastgesteld op basis van triangulatie van de inmiddels ontvangen signalen en de foto's die Rosetta maakt.

 

Misschien is het wel mogelijk de panelen van rosetta in te zetten als spiegels om meer licht op de lander te krijgen

 

Die vraag werd gisteren tijdens de persconferentie ook gesteld. Het antwoord was dat dat onmogelijk is omdat er door de onderlinge afstand van minimaal 10 kilometer door de optredende verstrooiing nimmer zoveel gebundelde energie richting de lander kan worden gezonden.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#22

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 november 2014 - 15:15

Er is 60 Watt-uur per dag nodig om de accu op te warmen. Daarboven is er nog energie nodig om de accu te laden en de instrumenten te laten werken.
 
Voor de finale noodgreep werd er volgens Valentina Lommatsch van het lander control team gedurende 1,5 uur 1 Watt gegenereerd, en gedurende 20 minuten een Watt of vier. Veel te weinig.
 
@Bartjes: Dat heeft Nasa destijds gedaan met Spirit en Opportunity, de twee marsrobots. Die stuiterden in een grote airbag flink over de bodem voor ze tot stilstand kwamen. Of dat onder de microgravitatie van een komeetkern ook goed werkt valt te betwijfelen. Ik zou denken dat dat vragen is om problemen omdat die bal dan weer enorm hoog terug zou stuiteren, waardoor de uiteindelijke landingslocatie volkomen ongewis wordt, en een reisje terug de ruimte in niet uitgesloten is. De harpoenen, ijsschroeven en het stuwraketje waren nodig om de lander te stabiliseren. Het mag een klein wonder heten dat de landing ook zonder werkende verankering toch geslaagd is.
 
Inmiddels is de locatie van de eerste touchdown bekend. Rosetta heeft enkele seconden voor en na de touchdown foto's gemaakt van het landingsgebied, en een wolk stof van ongeveer 10 meter doorsnede ontdekt, slechts meters van de berekende landingslocatie. Hartje bulls-eye:
philae_landing_site_navcam_before_after.gif
Bron: Esa
 
Alle data, ook die van Cosac het instrument dat het bodem materiaal moest analyseren, lijkt binnengekomen vlak voordat Philae uitschakelde vanwege stroomgebrek.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#23

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3413 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 16 november 2014 - 23:29

Achteraf zou je willen dat de lander makkelijker vindbaar was, ook in een diepe kuil, zonder energiegebruik voor de lander. Stel dat de randen van de lander waren beplakt met retroflectortape, zou Rosetta de lander dan met een bescheiden schijnwerper, laser of zonnespiegel kunnen detecteren, aan de nachtzijde van de komeet?


#24

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 november 2014 - 01:40

Dat had een mijns inziens haalbare optie geweest. Een richting onafhankelijke halve bolreflector zoals voor baanmarkering gebruikt wordt op het dak zou dan wel moeten volstaan, want als de Zon midden achter de komeet zit valt die reflectie op de gitzwarte achtergrond van de komeet wel op bij voldoende sluitertijd. Maar niemand had vermoed dat een dergelijke zoektocht nodig zou zijn. Als Philae al zou stuiteren, dan was ze verloren was de gedachte.

 

Nu hebben ze een aantal metingen met de Consert 90 MHz zender gedaan. Dit instrument wordt gebruikt om een tomografie van de komeetkern te maken, maar werd nu ingezet om via triangulatie de positie van Philae tot in een gebied van ongeveer een hectare vast te stellen. Op dit moment bevindt Rosetta zich op 30 km hoogte, en Philae zou ongeveer 1 pixel groot zijn op te maken foto's. Ik neem aan dat men binnenkort Rosetta zal laten dalen tot pakweg 10 of wat minder kilometer, dan zou Philae voldoende pixels moeten achterlaten.

 

Philae terugvinden is wel van belang omdat met uit de precieze situatie wellicht op kan maken of in de komende maanden de hoop dat er gedurende langere tijd voldoende zonlicht op de zonnecellen komt gerechtvaardigd is. Eerder meldde ik dat er 60 Watt-uur per dag nodig is om de accu tot nul graden Celsius op te warmen, en dus meer energie om hem op te laden en apparatuur aan het werk te zetten. Dat is op zich correct in de huidige situatie. Maar het zal ook zo zijn dat als P67 dichter bij de Zon komt er meer zonnewarmte door de isolatie heendringt, en dan gaat de accutemperatuur vanzelf omhoog. Hoeveel is ongewis, maar in gunstige omstandigheden zou het samen met meer zonne-energie op de panelen wellicht genoeg kunnen zijn om te kunnen booten. Nu is 67P op ruim 3 AE (een AE is de gemiddelde afstand Aarde-Zon, ruwweg 150 miljoen kilometer) afstand van de Zon. Het minimum (perihelium) is 1,3 AE en daar zou pakweg 5 keer zoveel energie van de Zon worden ontvangen. Als de belichting van de zonnepanelen dan ook wat gunstiger wordt (wat onbekend is), dan is er misschien wat hoop.

 

Inmiddels is er weer wat informatie binnengekomen, zoals deze grafiek van de magnetometer Romap, die de drie pieken vertoont bij de achtereenvolgende touchdown's:

 

touchdowns.jpg

Bron: Esa/Igep

 

Ook is de eerder geposte animatie van de 1e landingszone uitgebreid met de locatie van Philae en haar schaduw op het oppervlak:

 

Touchdown_w_shadow.gif

Bron: Esa

 

Jammerlijk, maar tegelijk interessant zijn de bevindingen van het Mupus team. Mupus is een naald vol temperatuursensoren en kleine hittebronnen die in de komeet getrild zou worden zodat naast de oppervlaktetemperatuur en het temperatuurverloop wat dieper in de komeet ook de hardheid van het oppervlak, de mechanische weerstand en de thermische geleiding zou kunnen worden gemeten. Helaas bleek in ieder geval de locatie waar men de 35 cm lange naald in de bodem wilde trillen veel harder dan verwacht. Zelfs de meest krachtige mode 4, die naar men wist het instrument kon beschadigen was ontoereikend. Waarschijnlijk is de naald gebroken. Er is alleen een meting gedaan van de oppervlaktetemperatuur. De conclusie is dan ook dat de hardheid ter plekke groter dan 2MPa moet zijn geweest. Het Mupus team was zo vriendelijk om real time hun bevindingen te twitteren, waarvan hier een weergave:

 

Quote

- Hammering started as intended in the lowest power setting of 1 (expecting a fluffy soft surface).
- The depth sensor shows some up and down but no progress. The control loop increased to power setting 2.
- Depth sensor still shows no progress. Control loop goes to power setting 3.

- Still no progress! This means that the stuff is really hard! A very interesting finding, not visible from orbit!
- We have a secret power setting 4. Nicknamed "desperate mode". Beyond the design specs. We activated it.
- About the 'desperate mode' The truly genius designer of the hammer, Jerzy Grygorczuk, always said "be careful with power mode 4".

- And...
- Still no progress. The hammer gave up and failed after 7 minutes. Jerzy was right. We were desperate, activated, were punished.
- Surface must be >2 MPa hard! The comet remains surprising bizarre and uncooperative.
- The loss of subsurface data is sad. The detection of this very hard crust is a great find the orbiter couldn't have done.
- To put this into perspective: MUPUS performed beautifully inside the specifications. The comet failed to cooperate.

 

Ook zijn er meldingen dat de alfadeeltjes spectrometer APXS niet de gewenste metingen heeft kunnen doen. Men mat alleen titanium en koper; het materiaal waarvan de beschermingskap van het instrument van is gemaakt. Als dit inderdaad zo is, is het een nieuwe tegenvaller. Maar er is hiervan geen bevestiging van Esa, dus toch maar even afwachten.

 

Voor een beknopt overzicht van de instrumenten van Philae, zie dit bericht.

 

Ondertussen zijn er weer opnames van de komeet door Rosetta vrijgegeven (klik voor grotere afbeeldingen):

67p 10km hoogte navcam 1.jpg 67p 10km hoogte navcam 2.jpg

Comet_on_18_October_b_NavCam.jpg 67p 10km hoogte navcam 4.jpg

Bron: Esa

 

Er zijn vrijwel cirkelvormige verdiepingen met opstaande rand zichtbaar. Men vermoedt dat dit schoorstenen zijn waaruit gassen zullen worden uitgestoten als 67P dichter bij de Zon komt. De schoorstenen hebben wel wat weg van de 'black smokers' op de oceaanbodem. Jammer dat Philae niet in staat zal zijn zo'n gasuitstoot te fotograferen, dat zou een spectaculair beeld zijn geweest!

 

Het oppervlak blijft verbazen en lijkt in niets op de voorstelling van een gladde bepoederde aardappel die men zich tot voor zeer kort maakte van een komeetkern. Ook de grote hoeveelheid ijs/stof rotsen op de komeetbodem zijn een verrassing. De preciese samenstelling is nog onbekend. De grootste rots 'Cheops' genaamd (onderste foto) is bijna 50 meter in doorsnede.

 

Wellicht is de komeetkern wel wat te vergelijken met een veel te zwart gebakken mislukte oliebol. Aan de buitenzijde een harde teerachtige donkere korst vol pukkels en gaten, van binnen luchtiger want de gemiddelde dichtheid van 0,45 kg/dm3 sluit een massieve ijsmassa uit. En om de analogie te voltooien is op sommige plaatsen een laag al dan niet samengekoekt poedersuiker aanwezig.

Lekker ruiken doet de oliebol ook niet want Rosetta's Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis (ROSINA), heeft diverse gassen aangetoond waaronder ammoniak, formaldehyde, waterstofcyanide, zwaveldioxide, methanol, methaan en koolstofdisulfide.

 

De verbrande kosmische oliebol heeft de geur van rotte eieren in een azijndressing met Amaretto, opgesnoven in een paardenstal.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#25

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 9761 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 november 2014 - 02:37

Eigenlijk vind ik die bevindingen op zich ook wel mooie wetenschap. Het beeld dat kometen een soort sneeuwballen zijn met wat rotsachtige rommel erin lijkt voor dit exemplaar in ieder geval grondig ontkracht. Het ding is zwart, hard en verre van bolvormig. Rosetta zal ongetwijfeld nog veel meer data vergaren zelfs als de lander verloren is waardoor we een beter beeld krijgen van kometen.
Victory through technology

#26

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 november 2014 - 22:32

Inmiddels heeft Esa het traject dat Philae tijdens haar landing en kort na de eerste touchdown heeft afgelegd in kaart gebracht op basis van de foto's van de Osiris camera aan boord van Rosetta. Belangrijkst zijn de twee rechtse inzetjes, het touchdown punt (dat op 15:43, 9 minuten na de 1e touchdown is gefotografeerd. Op diezelfde foto is geheel rechts Philae zichtbaar, die in de 9 minuten tussen touchdown en de foto naar het oosten is gestuiterd.

 

Op basis van deze foto's samen met de eerder genoemde triangulatie is Esa optimistisch de uiteindelijke landingsplaats van Phila snel terug te kunnen vinden. Wellicht te optimistisch naar mijn mening. Philae bevindt zich grotendeels in de schaduw en wordt maar enkele uren per P67 'dag' zeer gedeeltelijk belicht. Het lijkt mij een behoorlijke klus waarbij wederom veel geluk nodig om is de paar pixels die Philae in het zeer geaccidenteerde terrein achterlaat weer terug te vinden.

 

OSIRIS_spots_Philae_drifting_across_the_comet.jpg

Bron:Esa. Klik op de foto voor een grotere weergave.

 

Hier een animated gif, waarin drie foto's van het 1e touchdown punt zijn weergegeven; voor de touchdown, kort daarna waarin de opgeworpen stofwolk zichtbaar is en weer wat later waar de afdrukken van de landingspoten zichtbaar zijn en de stofwolk verdwenen is:

 

bounce1_3frames.gif

Bron: Esa/unmanned spaceflight.

 

Inmiddels meldt de journalist Eric Hand, dat de primary investigator van het Cosac instrument meldt dat Cosac geen bodemmateriaal lijkt heeft ontvangen van de boor SD2. Als dit correct is, waarvoor we de bevestiging van Esa beter af kunnen wachten, is dit opnieuw een tegenvaller.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#27

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 19 november 2014 - 19:17

Problemen bevestigd
Inmiddels is bevestigd dat de alfadeeltjes spectrometer APXS inderdaad problemen had. In de grafieken ziet men titanium en koper, het materiaal waarvan het afsluitdeksel is gemaakt. Maar Esa laat ook doorschemeren dat er meer in de spectra gevonden is, wat er op duidt dat het deksel waarschijnlijk door de schuine stand van Philae gedeeltelijk voor de detectieopening heeft gehangen.
Ook de problemen met Cosac zijn inmiddels bevestigd, de SD2 boor heeft inderdaad geen materiaal aan het instrument kunnen leveren, ook hier kan de schuine stand van Philae de oorzaak zijn.
 
Onder Philae is een zachte bodemlaag van ongeveer 20 cm dikte aanwezig, met daaronder een harde waterijs korst met een temperatuur van minus 153 graden Celsius, waar de Mupus naald niet doorheen gehamerd kon worden.
 
Mediaberichten overdrijven belang 'vondst'
Inmiddels gonst het van de mediaberichten over de organische moleculen "de bouwstenen van leven" (let op de aanhalingstekens) die door Philae op 67P zijn aangetroffen. Er wordt weer stevig gehypet en kritiekloos gekopieerd zonder enige uitleg te geven bij deze beslist niet bijzondere waarneming. Allereerst is het al lang bekend dat kometen organische moleculen huisvesten, en ook Rosetta heeft met haar analyse van de ijle gassen die de komeet uitstoot weken geleden al duidelijk gemaakt dat er organische moleculen op P67 aanwezig zijn.
 
In feite is een organische molecuul niets meer dan een verbinding met koolstof, CO2 bijvoorbeeld. Die verbindingen worden organisch genoemd, omdat leven zoals wij dat kennen gebaseerd is op de vele mogelijke koolstofverbindingen. Dat wil echter beslist niet zeggen dat een organisch molecuul altijd door biochemische processen ontstaat. Het merendeel van de eenvoudiger organische verbindingen (zoals bijvoorbeeld methaan en methanol) ontstaat door heel gewone chemische processen die niets met leven te maken hoeven te hebben.
 
Emily Lakdawalla somt in een van haar posts de verbindingen op die Rosetta in de gassen van 67P heeft aangetroffen:
 

Water (H2O)
Carbon monoxide (CO)
Carbon dioxide (CO2)
Ammonia (NH3)
Methane (CH4)
Methanol (CH3OH)
Formaldehyde (CH2O)
Hydrogen sulphide (H2S)
Hydrogen cyanide (HCN)
Sulphur dioxide (SO2)
Carbon disulphide (CS2)

 
Waaronder dus een aantal organische moleculen.
 
Complexiteit telt
Veel belangrijker zijn echter de complexe organische moleculen, bijvoorbeeld de ingewikkelde aaneenrijging van organische moleculen tot aminozuren waaruit weer de volgende stap naar leven, de eiwitten zijn opgebouwd. Daar is helemaal niets over gemeld. Of complexe moleculen op 67P voorkomen is nu niet bekend. En als ze na een grondige analyse gevonden worden, is het van belang of ze links- of rechtsdraaiend zijn. Beide oriëntaties moeten in gelijke hoeveelheden geproduceerd worden, maar om nog niet opgehelderde redenen bestaat het leven op Aarde voor het overgrote deel uit linksdraaiende organische moleculen.
 
Helaas wreekt het zich nu dat de boor geen materiaal aan Cosac heeft kunnen leveren. Dit instrument was bij uitstek in staat links- en rechtsdraaiende moleculen te onderscheiden.
 
Hoe de complexe linksdraaiende organische moleculen ontstonden op de Aarde is nog steeds een open vraag. Het beroemde Miller-Urey experiment waarbij door elektrische ontladingen in een mengsel van waterdamp, methaan, ammoniak en waterstofgas na korte tijd complexe organische moleculen, inclusief aminozuren, werden gevormd wordt inmiddels als achterhaald beschouwd omdat we de samenstelling van de vroege aardatmosfeer nu beter kennen en die lijkt niet op die bij het Miller-Urey experiment. Bij een realistischer mengsel van stikstof en koolstofdioxide wordt er bij herhaling van de tests geen enkel complexer organisch molecuul gevormd.
 
Er zijn aanwijzingen dat deze juist buiten de Aarde, bijvoorbeeld op kometen, zijn gevormd. Het is mogelijk dat de linkse oriëntatie door een complex samenspel van water en kosmische straling ontstaat. Maar naast de inwerking van kosmische straling op eenvoudiger verbindingen kunnen ook tijdens zeer energierijke inslagen van ruimtepuin op het oppervlak van een komeet of bij de inslag van een komeet zelf op de Aarde complexe organische moleculen ontstaan. In de stofwolken rond jonge zonachtige sterren zijn PAK's aangetoond. Deze Polycyclische aromatische koolstoffen zijn complexer koolstofverbindingen. Als die gemeengoed zijn in protoplanetaire nevels dan is het waarschijnlijk dat kometen, die geacht worden nauwelijks veranderd te zijn sedert het ontstaan van het zonnestelsel, ze ook bevatten.
 
Het onderzoek naar dergelijke macromoleculen is dan ook een van de hoofddoelen van de Rosetta en Philae missie. Zouden deze stoffen (samen met water) door kometen op Aarde kunnen zijn gedeponeerd? Zo ja, dan zal dat elders in het heelal ook gebeurd kunnen zijn, en zijn de allereenvoudigste bouwstenen van leven (en dat is uitdrukkelijk nog niet leven zelf, we hebben het hier niet over panspermie) mogelijk zeer wijdverbreid in het heelal. 
 
Astrobioloog Zita Martins onderzoekt met name de inslaghypothese. Zij maakt een stijf bevroren mengsel van waterijs en verbindingen waarvan het bekend is dat ze op kometen voorkomen, en schiet daar met een gaskanon een kogel met maar liefst 21.000 km per uur op af. De vrijkomende energie blijkt in staat te zijn de eenvoudige organische moleculen te vernietigen waarna de bestanddelen zich in een fractie van een seconde aaneen kunnen rijgen tot veel complexer verbindingen, waaronder aminozuren. Kometen die inslaan op de vroege Aarde zouden dan niet alleen water gebracht hebben, maar ook deze moleculen hier gebracht hebben of tijdens de inslag aangemaakt hebben. Het wetenschappelijk paper hierover vind je in de bijlage. 
 
Wetenschappelijk paper van Zita Martins, Imperial College Londen: Bijlage  shock-synthesis-of-amino-acids-from-impacting-cometary-and-icy-planet-surface-analogues.pdf   2,48MB   161 maal gedownload
 
Of kometen het water op Aarde gebracht hebben is een ander hoofdonderdeel van de missie. Daarover, en over een waarschijnlijk belangrijker ontdekking waarover de media tot nu toe zwijgen, in het vervolg wat meer.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#28

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 november 2014 - 00:42

Dat kometen water bevatten mag nauwelijks een verrassing heten, daarvoor hoeven we geen ruimtesondes voor op weg te sturen. Veel interessanter is de verhouding tussen de twee 'soorten' water, gewoon- en zwaar water:
 
Gewoon water bestaat uit twee waterstof- en een zuurstof atoom (H2O). Waterstof (Hydrogenium) wordt ook wel protium of 1H genoemd. Waterstof is het eenvoudigste element, met slechts een proton in de kern.
Een isotoop van een element heeft vrijwel dezelfde chemische eigenschappen, maar heeft een afwijkend aantal neutronen in de kern. 
Deuterium of 2H heeft naast het proton ook een neutron in de kern, en is dus een isotoop van waterstof. Het is door dat neutron wat zwaarder dan protium. Zwaar water bestaat uit twee deuteriumatomen en een zuurstofatoom. D2O wordt wel gebruikt als chemische notatie voor zwaar water.
 
Protium Deuterium.jpg
 
Deuterium is vlak na de oerknal ontstaan, en de toch al zeer geringe hoeveelheid daarvan is in de loop van de miljarden jaren afgenomen omdat deuterium in de kernen van sterren wordt vernietigd. De verhouding deuterium-waterstof (D-H) in de Melkweg is ongeveer 17.10-6:1. Pakweg 1 deuteriumatoom op iedere 60.000 waterstofatomen.
 
In het zonnestelsel varieert de D-H verhouding door allerlei oorzaken die hier onbeschreven blijven, zie daarvoor het bijgevoegde wetenschappelijk paper. Wat van belang is, is dat hoe verder van de Zon af, hoe hoger de D-H verhouding wordt. En dat geeft ons een gereedschap om te onderzoeken waar het water op Aarde vandaan kan zijn gekomen.
 
De D-H ratio op Aarde is 150.10–6:1, en is voorzover bekend nauwelijks veranderd in de loop van de miljarden jaren. Onze oceanen bevatten dus een vrij nauwkeurig bepaalde en door de millennia heen stabiele verhouding zwaar-gewoon water. Als we kunnen aantonen dat de D-H verhouding in meteorieten of kometen overeenkomt met die in het oceaanwater, dan hebben we een aanwijzing dat ons water (deels) daar vandaan gekomen kan zijn (en daarmee mogelijk ook de complexer organische moleculen van het vorige bericht).
 
In een nieuwstopic van dit forum (klik)  werd het al eerder besproken; meteorieten ipv kometen zouden verantwoordelijk kunnen zijn voor een deel van ons zeewater. Dat houdt wel steek, want er wordt verwacht dat de D-H verhouding in kometen pakweg 300.10 –6:1 is, veel hoger dan op Aarde, terwijl deze ratio in het gebied tussen Mars en Jupiter (waar de honderdduizenden planetoïden zich ophouden) redelijk overeenkomt met die in onze oceanen.
 
Vorig jaar werd onderzoek gepubliceerd m.b.t. de D-H verhouding in de komeet Hartley-2, en die verhouding kwam zeer goed overeen met die van het water op Aarde. Daarmee hadden kometen weer een voorsprong als mogelijke waterleveranciers. 
 
Mogelijk interessante meting
Een lange inleiding om het mogelijke belang van een andere meting door het Rosina instrument van Rosetta te onderstrepen:
Volgens nog niet bevestigde berichten van ROSINA principal investigator Kathrin Altwegg is de D-H verhouding in de gassen van 67P 'veel hoger' dan die op Aarde, en als dat officieel bevestigd wordt kan er toch weer serieus gedacht worden aan meteorieten als (gedeeltelijke) bron. 
 
Verklaring (?)
Hoe het kan dat twee kometen, beiden van de zogenaamde Jupiter familie, een zo verschillende D-H verhouding hebben is wellicht (maar dit is een hypothese die voor mijn rekening komt) als volgt te verklaren:
 
Kometen komen voornamelijk voor in twee gebieden, de Kuipergordel en de Oortwolk.
Die naar de Nederlander Gerard Kuiper genoemde gordel ligt voorbij de baan van Neptunus. Pluto is een Kuipergordel object samen met 100.000 andere objecten, vaak met een komeetachtige samenstelling.
 
De nimmer waargenomen Oortwolk ligt op pakweg duizend keer zo grote afstand als de Kuipergordel, tot een lichtjaar van de Zon af! Het bestaan van deze wolk met mogelijk biljoenen kometen werd door de Nederlander Jan Oort gepostuleerd. In deze Oortwolk zou de D-H verhouding hoger moeten zijn dan in de Kuipergordel. Objecten in de Oortwolk zijn zo ver weg dat de zwaartekrachtsinvloed van de Zon zeer gering is. Een passerende ster, getijdenwerking van de Melkweg en dergelijke kunnen af en toe een van die talrijke kometen in de richting van de grote planeten sturen.
 
Jupiter heeft door zijn grote massa (meer dan het dubbele van alle andere planeten bij elkaar) een sterke invloed op de baan van een komeet die te dicht in zijn buurt komt. Dat gold bijvoorbeeld voor 67P, die voor 1959 niet dichter bij de Zon kwam dan 4 miljard kilometer, maar na een close encounter met Jupiter in februari 1959 een baanverandering onderging, waardoor deze afstand slonk tot 190 miljoen kilometer. Er bestaat een flinke groep van kometen met banen waarvan het aphelium in de buurt ligt van Jupiter, de Jupiter familie.
 
Mogelijk is Hartley2 dus een ingevangen Kuipergordel object, terwijl 67P een losgeslagen Oortwolk object is dat door Jupiter tot een veel kleinere omloopbaan is gedwongen. Maar deze hypothese is dus geheel en alleen voor mijn rekening. Een gevolgtrekking zou kunnen zijn dat tijdens het kosmisch biljart in het vroege zonnestelsel er heel wat meer vermengd is geraakt dan voorheen werd gedacht.
 
Meer lezen: 
Dit forum: klik
Hartley-2: klik
Kuipergordel: klik
Oortwolk: klik
Wetenschappelijk artikel over deuterium in het Zonnestelsel: Bijlage  Deuterium.pdf   260,47K   291 maal gedownload

Motus inter corpora relativus tantum est.

#29

tempelier

    tempelier


  • >1k berichten
  • 2213 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 november 2014 - 19:16

Ook van zuurstof zijn er stabiele isotopen is die verhouding niet van belang?

Veranderd door tempelier, 20 november 2014 - 19:16

In de wiskunde zijn er geen Koninklijke wegen Majesteit.

#30

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6245 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 november 2014 - 14:41

Goede vraag, maar hoe het precies zit met een eventuele afstandsafhankelijke gradiënt van zuurstofisotoopverhoudingen in het zonnestelsel weet ik niet.

 

Zuurstof is niet zoals waterstof en helium een element dat al vanaf kort na de oerknal in een min of meer stabiele concentratie bestaat. Het wordt immers in verschillende mate geproduceerd binnen sterren, en de hoeveelheid zuurstof moet dus in de loop van miljarden jaren toegenomen zijn. Je mag tevens verwachten dat de concentratie binnen de Melkweg nogal locatieafhankelijk is, en dat blijkt ook uit de grote zuurstofconcentraties die vrijkomen bij ontploffende sterren. Welke gevolgen dat precies heeft voor de 16-17-18O isotoopverhoudingen binnen protoplanetaire wolken is mij niet bekend.

 

Giotto heeft destijds gesnuffeld aan de gassen van de komeet Halley, en de 16O-18O isotoopverhoudingen gemeten. Die was 470-520:1. De verhouding hier op Aarde is ongeveer 500:1. Vrijwel gelijk dus, maar daar kan je voor zover mij bekend niet de conclusie uit trekken dat het zuurstof op Aarde en van Halley van ongeveer dezelfde afstand uit de vroege protoplanetaire wolk komt. 

 

De instrumenten aan boord van Rosetta en Philae zijn geschikt om ook de isotoopverhoudingen van zuurstof vast te stellen, dus mocht daar iets relevants uit komen, dan horen we het vast van de specialisten op dit gebied.

Motus inter corpora relativus tantum est.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures