Kometer, hvor kommer de fra?

Det er ikke så rart at menneskenes forhold til kometer har vært preget av usikkerhet og frykt. Kometer kan plutselig komme til syne, dominere nattehimmelen med sine lange haler, for så å forsvinne for alltid. Etterhvert har frykt blitt erstattet av nysgjerrighet. Hva er kometer?

Et gjennombrudd kom i 1950.

Da foreslo Fred Whipple at det i senteret av den store gass-skyen var et lite og isete legeme. Når så disse legemene nærmet seg Sola, ble isen varmet opp og forvandlet til gass.

Gassen drar med seg støv liggende på den lille kometkjernens overflate, og komethalene blir til. Da en hel armada av romsonder passerte kometen 1P/Halley i 1986, kunne man endelig bekrefte teorien.

Joda, i senteret av all aktiviteten var det et lite, isete og mørkt objekt. Den europeiske romorganisasjonen ESAs første sonde som beveget seg utenfor Jordas umiddelbare nærhet, Giotto, hadde gjort jobben sin. Men hvor kommer så kometene fra?

Helt i begynnelsen var Sola omgitt av en tåke av gass og støv. Friksjonen fra gassen gjorde etterhvert at støvet samlet seg i kilometerstore objekter, planetesimaler.

Planetesimalene igjen klenget seg til hverandre i en løpsk prosess styrt av gravitasjon. Planetene ble født. Noen planetesimaler virret allikevel fritt rundt i området mellom Jupiter og Neptun. Etterhvert ble de kastet ut i lange ovale baner. De kom faktisk så langt ut at passerende stjerner løftet planetesimalenes baner ut av Solsystemet.

På den måten ble det dannet en kuleformet sky rundt Sola av små objekter, i en avstand som tilsvarer ca. tusen ganger avstanden mellom den ytterste planeten Neptun og Sola. Det forstod Jan Oort i 1950, og skyen kalles derfor for Oorts sky.

På samme måte som forbipasserende stjerner løfter banene ut av Solsystemet, kan stjerner som kommer for nærme skyen sende planetesimalene inn mot Solsystemet igjen. En ferd som kan ta hundretusenvis av år.

I dag ser vi disse objektene som såkalte langperiodiske kometer, og de kommer fra alle retninger. Det er nettopp dette som gjør kometene så interessante. Kometer er etter alt å dømme en av de mest primitive byggeklossene i vårt Solsystem, og vil kunne fortelle oss om prosessene som rådet for 4.6 milliarder år siden, da Solsystemet ble dannet.

Men det finnes også en type kometer som kommer tilbake til Sola med bare noen få års mellomrom. Hvor kommer disse kortperiodiske kometene fra? I 1992 ble det første lille objektet bortenfor Neptuns bane oppdaget, i det såkalte Kuiperbeltet.

Det antas at disse objektene etterhvert sendes innover i Solsytemet for så å ende opp som aktive kometer innenfor Jupiters bane. Når de befinner seg i overgangsområdet mellom Jupiter og Neptun, kalles de Kentaurer.

Ble de kortperiodiske kometene dannet bortenfor Neptuns bane, og var dermed forskånet for de mer voldsomme prosessene lengre inn i Solsystemet? Er disse kometene enda mer primitive enn langperiodiske kometer? Ikke ifølge nyere og mer enhetlig forskning.

Helt siden 80-tallet har det vært kjent at vekselvirkningen mellom kjempeplanetene og planetesimalene i starten gjorde at Neptun migrerte utover i Solsystemet. Mens Neptuns bane ble større og større, spredte den planetesimalene foran seg, og dannet det vi i dag kaller Sprednings-skiven (Scattered Disk). Men noen planetesimaler ble også fanget inn i det man kaller dynamiske resonanser med Neptun.

I praksis betyr det at Neptun virket som en feiekost som feier planetesimalene foran seg etterhvert som Neptun migrerte utover. Disse legemene danner det man i dag kaller det klassiske Kuiperbeltet.

Teorien forklarer godt hvorfor Kuiperbeltet stopper så brått ved en dynamisk resonans med Neptun, hvordan Sprednings-skiven ble til, hvorfor banene til Jupiter, Saturn og Uranus er så ovale og, ikke minst, hvorfor det indre av Solsystemet gjennomgikk et kraftig bombardement av kometer og asteroider ca. 700 millioner år etter begynnelsen.

Selv om kometene altså ikke ble dannet langt utenfor planetene er de, i egenskap av å være en av de mest primitive byggeklossene i Solsystemet, svært interessante. De siste årene har det vært mye diskusjon om støvet som NASA-sonden Stardust plukket opp fra den kortperiodiske kometen 81P/Wild 2. Hvorfor?

Rommet mellom stjernene består av enkle atomer og støv som hovedsakelig kommer fra en bestemt type stjerner, novaer og supernovaer. Her blir støvet bombardert av kosmisk partikkelstråling. Dette gjør at støvet skifter fase fra en krystallinsk til en amorf struktur.

Til sammenligning er som kjent snøen utenfor krystallinsk. Da denne interstellare skyen av gass og støv kollapset for å danne Soltåken, gjennomgikk støvet en rekke oppvarmingsprosesser: stråling fra den unge Sola, gass-friksjon og såkalt gass-sjokk. Prosessene var mer voldsomme jo nærmere Sola støvet kom, og innenfor en viss avstand skifter støvet fase til krystallinsk igjen.

Når så Stardust ikke kunne påvise amorfe silikater fra 81P/Wild 2, kan det bety at Soltåken var turbulent med stor grad av sammenblanding mellom de innerste og ytterste områdene. Dette kan passe godt med teorien ovenfor hvor de ytterste objektene i det tidlige Solsystemet ikke var så langt ute som man tidligere har trodd.

Jorden ble dannet i et område av Soltåken der det var for varmt for vann å kondensere. Hvor kommer så verdenshavene fra? Ofte får man høre at kometer som har kollidert med Jorda er årsaken.

Beregninger viser derimot at kilden til verdenshavene er planetlignende objekter fra det ytre asteroidebeltet. Disse inneholder hydrerte mineraler som ble sendt inn mot Jorda da gasskjempene Jupiter og Saturn ble dannet. Det er helt i tråd med mengden av såkalt deuterium i verdenshavene.

Det lille antallet kometer man har målt deuterium i, viser derimot et nivå som er dobbelt så høyt som det i havene her på Jorda. Men siste ord er ikke sagt i denne saken.

Oppstemt av suksessen med romsonden Giotto som passerte 1P/Halley, planla ESA et nytt oppdrag der de ikke bare skulle følge en komet på nært hold over lang tid, men også lande på den. Romsonden, som ble skutt opp i 2004, vil nå målkometen 67P/Churyumov-Gerasimenko i 2014.

Å sende en romsonde inn i bane rundt en liten kometkjerne, og ikke minst lande på den, vil kreve ny forståelse innen dynamikk og navigasjon. Til sammenligning er asteroiden Eros, som NASA-sonden NEAR landet på for noen år siden, tusen ganger mer massiv en kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Celest mekanikk-gruppen ved Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo, jobber derfor med disse problemene. Arbeidet er finansiert av Norges forskningsråd.

Referanser:

Eggen, E., 25.01.2008, Ikke stjernestøv likevel, forskning.no

Festou, M.C. et al., 2004, Comets II, The University of Arizona Press

Gomes, R. et al. 2005, Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets, Nature, 435, 466

Morbidelli, A. et al., 2000, Source regions and timescales for the delivery of water to the Earth, Meteoritics & Planetary Science, 35, 1309

Morbidelli, A. et al., 2004, How Neptune pushed the Boundaries of Our Solar System, Science, 306, 1302

Tsiganis, K. et al., 2005, Origin of the orbital architecture of the giant planets of the Solar System, Nature, 435, 459

Powered by Labrador CMS