גרעין שביט

גרעין השביט הוא חלקו הפנימי, המוצק של שביט. הגרעין מורכב מסלע, אבק וגזים קפואים, וגודלו בין 1 ק"מ לעשרות ק"מ בודדים. גרעין השביט מורכב מחלקים שווים בערך של קרח נדיף, אבק סיליקט דק וחומרים אורגניים. הקרח מורכב בעיקר מקרח מים (כ-80 אחוז מסך הקרח) אך כולל גם פחמן חד-חמצני, פחמן דו-חמצני, פורמלדהיד ומתנול קפואים. ככל הידוע, קוטרם של רוב גרעיני השביט אינו גדול מ-16 קילומטרים. השביטים הגדולים ביותר שהתקרבו לשמש מעבר למסלולו של שבתאי: כיירון (כ-230 ק"מ), C/2002 VQ94 (LINEAR) (כ-100 ק"מ), השביט של 1729 (כ-100 ק"מ), הייל-בופ (כ-60 ק"מ), 29P (כ-60 ק"מ) ו-109P/Swift–Tuttle (כ-26 ק"מ). לשביט האלי גרעין בצורת תפוח אדמה, שגודלו (15 × 8 × 8 ק"מ) והוא מכיל כמויות שוות בערך של קרח ואבק. במהלך מסעה בספטמבר 2001, חללית Deep Space 1 צפתה בגרעין של השביט בורלי (אנ') ומצאה שגודלו כמחצית מגודלו (8×4×4 ק"מ) של גרעין השביט האלי. גם הגרעין של בורלי היה בצורת תפוח אדמה, ושטח הפנים שלו שחור כהה. כמו השביט של האלי, השביט בורלי שחרר גז רק מאזורים מצומצמים שבהם חורים בשטחו החיצוני חשפו את הקרח לאור השמש. קוטר גרעין השביט הייל-בופ הוערך ב-60 ± 20 ק"מ. הייל-בופ נראה בהיר לעין בלתי מזוינת, מכיוון שהגרעין הגדול במידה חריגה שלו פלט כמויות גדולות של אבק וגז. קוטרו של הגרעין של P/2007 R5 (אנ') הוא כנראה רק כ-100–200 מטר קטריהם של הקנטאורים הגדולים ביותר שמסווגים גם כשביטים, מוערכים ב-250 ק"מ עד 300  ק"מ. שלושה מהגדולים ביותר יכללו את צ'ריקלו (כ-258 ק"מ), כיירון (כ-230 ק"מ), ו-(523727) 2014 NW65 (אנ') (כ-220 ק"מ). לשביטים המוכרים צפיפות ממוצעת של כ-0.6 גרם לסמ"ק. להלן רשימה של מספר שביטים שיש עבורם אומדני גודל, צפיפות ומסה. בעבר סברו שהגרעין מורכב בעיקר מקרח מים. על פי מודל זה, אבק נפלט כאשר הקרח מתאדה. בהתאם, כ-80% מהרכב השביט האלי, יהיה קרח מים, ופחמן חד-חמצני קפוא מהווה עוד כ-15%. חלק גדול מהשאר הוא פחמן דו-חמצני, מתאן ואמוניה קפואים. מדענים סבורים שכוכבי שביט אחרים דומים מבחינה כימית לשביט האלי. גם הגרעין של השביט של האלי הוא שחור כהה. מדענים חושבים כי פני השטח של השביט, ואולי רוב השביטים האחרים, מכוסים בקרום שחור של אבק וסלע המכסה את רוב הקרח. שביטים אלה משחררים גז רק כאשר חורים בקרום זה מסתובבים לכיוון השמש, וחושפים את הקרח הפנימי לקרינת השמש. הנחה זו הוכחה כנאיבית. התברר כי הרכב הקומה, הילת הגז העוטפת את הגרעין, אינו מייצג את הרכב הגרעין, מכיוון שהיא מועשרת בגזים נדיפים, ומדוללת בחומרים אורגניים כבדים. וככל הנראה אחוז החומר הסלעי בגרעין גבוה בהרבה ממה שסברו תחילה; ההערכות האחרונות מראות כי המים הם אולי רק 20-30% מהמסה בגרעינים טיפוסיים. במקום זאת, שביטים עשויים בעיקר מחומרים אורגניים ומינרלים. שכיחות הדאוטריום בקרח השביט ניתנת למדידה באמצעות שיטות ספקטרוסקופיות. התגלה כי בשביטים היחס בין שכיחות הדאוטריום למימן גבוה פי 2–3 מהיחס במי האוקיינוסים של כדור הארץ. לפיכך לא סביר שהמים על פני כדור הארץ הגיעו משביטים. בכוכב השביט צ'וריומוב-גרסימנקו חלק מאדי המים הנוצרים עלולים לברוח מהגרעין, אך 80% מהם מתעבים מחדש בשכבות מתחת לפני השטח. תצפית זו מרמזת על כך שהשכבות הדקות העשירות בקרח שנחשפות קרוב לפני השטח עשויות להיות תוצאה של פעילות השביט והאבולוציה, ושהשיכוב לא מתרחש בהכרח בשלב מוקדם בהיסטוריה של היווצרות השביט. מדידות שבוצעו על ידי הנחתת פיליי על צ'וריומוב-גרסימנקו, מצביעות על כך ששכבת האבק עשויה להיות בעובי של עד 20 ס"מ. מתחת לשכבה זו קרח קשה, או תערובת של קרח ואבק. נראה שהנקבוביות גדלה לכיוון מרכז השביט. בעוד שרוב המדענים חשבו שכל העדויות הצביעו על כך שמבנה הגרעינים של שביטים הוא ערימות שברים של כוכבי לכת קרח קטנים יותר מדור קודם, משימת רוזטה הפריכה את התיאוריה הזו. התאחיזה של גרעין השביט עלולה להיות רופפת, כפי שמתברר ממספר מקרים בהם התפרקו שביטים למספר חלקים. שביטים שהתפרקו כוללים את שביט ביאלה ב-1846,שומייקר לוי 9 ב-1992, ו73P/Schwassmann–Wachmann (אנ') מ-1995 עד 2006. ההיסטוריון היווני אפורוס דיווח על התפצלות של שביט בחורף 372–373 לפני הספירה. שביטים מתפרקים כתוצאה של מתח תרמי, לחץ גז פנימי, כוחות גאות או פגיעה. השביטים 42P/Neujmin ו-53P/Van Biesbroeck הם ככל הנראה שברים של שביט אב שהתפרק לשניים. ניתוח נומרי של מסלוליהם הראה ששני השביטים חלפו בינואר 1850 בסמוך לצדק, ושלפני 1850 שני המסלולים היו כמעט זהים. גרעיני שביט הם מהעצמים האפלים ביותר הקיימים במערכת השמש. הגשושית ג'וטו גלתה שגרעין השביט האלי מחזיר כ-4% מהאור הנופל עליו, וחלל עמוק 1 גילה שמשטחו של השביט בורלי מחזיר רק 2.5–3.0% מהאור הנופל עליו; לשם השוואה, אספלט טרי מחזיר כ-7% מהאור הנופל עליו. נהוג לחשוב שתרכובות אורגניות מורכבות מהוות את החומר הכהה על פני גרעין השביט. חימום השמש מאדה תרכובות נדיפות, ומותיר חומרים אורגניים בעלי שרשראות מולקולריות ארוכות, הנוטים להיות כהים מאוד, כמו זפת או נפט גולמי. האלבדו הנמוך של פני השביט מאפשר לו לספוג את החום הדרוש כדי לגרום להמראת הגזים של השביט. המשימה הראשונה שהתקרבה לגרעין שביט הייתה הגשושית ג'וטו. ב-1986 חלפה ג'וטו במרחק 596 ק"מ מגרעין השביט האלי. זו הייתה הפעם הראשונה שגרעין שביט צולם מקרבה כזו. הנתונים הראו לראשונה את סילוני הגז הפורצים מגרעין השביט, את פני השטח הכהים ואת התרכובות האורגניות. במהלך הטיסה, נפגעה ג'וטו לפחות 12,000 פעמים מחלקיקים, כולל פגיעה של שבר של 1 גרם, שגרם לאובדן זמני של התקשורת עם יחידת הבקרה בדרמשטאדט. חישוב מראה כי האלי פולט כשלושה טונות של חומר בשנייה, משבעה סילונים, מה שגורם לו להתנדנד לאורך פרקי זמן ארוכים. בשנת 1990 חלפה ג'וטו במרחק של כ-200 ק"מ מגרעיון השביט גריג-סקילרופ. הגשושית רוזטה והנחתת פיליי גילו שלגרעין צ'וריומוב-גרסימנקו אין שדה מגנטי, מה שמרמז שייתכן שמגנטיות לא מילאה תפקיד בהיווצרות מוקדמת של פלנטסימלים. מדיה וקבצים בנושא גרעין שביט בוויקישיתוף גרעין השביט של האלי (15×8×8 ק"מ) Nucleus of Comet Wild 2 (5.5×4.0×3.3 ק"מ) Yeomans, Donald K. (2005). "Comets (World Book Online Reference Center 125580)". NASA. אורכב מ-המקור ב-29 באפריל 2005. נבדק ב-20 בנובמבר 2007. {{cite web}}: (עזרה) "What Have We Learned About Halley's Comet?". Astronomical Society of the Pacific (No. 6 – Fall 1986). 1986. נבדק ב-14 בדצמבר 2008. {{cite web}}: (עזרה) Weaver, H. A.; Stern, S.A.; Parker, J. Wm. (2003). "Hubble Space Telescope STIS Observations of Comet 19P/BORRELLY during the Deep Space 1 Encounter". The Astronomical Journal. 126 (1): 444–451. Bibcode:2003AJ....126..444W. doi:10.1086/375752. נבדק ב-14 בדצמבר 2008. {{cite journal}}: (עזרה) Fernández, Yanga R. (2002). "The Nucleus of Comet Hale-Bopp (C/1995 O1): Size and Activity". Earth, Moon, and Planets. 89 (1): 3–25. Bibcode:2002EM&P...89....3F. doi:10.1023/A:1021545031431. "SOHO's new catch: its first officially periodic comet". European Space Agency. 25 בספטמבר 2007. נבדק ב-20 בנובמבר 2007. {{cite web}}: (עזרה) D. T. Britt; G. J. Consol-magno SJ; W. J. Merline (2006). "Small Body Density and Porosity: New Data, New Insights" (PDF). Lunar and Planetary Science XXXVII. אורכב מ-המקור (PDF) ב-17 בדצמבר 2008. נבדק ב-14 בדצמבר 2008. {{cite web}}: (עזרה) RZ Sagdeev; PE Elyasberg; VI Moroz. (1988). "Is the nucleus of Comet Halley a low density body?". Nature. 331 (6153): 240–242. Bibcode:1988Natur.331..240S. doi:10.1038/331240a0. "Comet 9P/Tempel 1". The Planetary Society. אורכב מ-המקור ב-9 בפברואר 2006. נבדק ב-15 בדצמבר 2008. {{cite web}}: (עזרה) "Comet 81P/Wild 2". The Planetary Society. אורכב מ-המקור ב-6 בינואר 2009. נבדק ב-20 בנובמבר 2007. {{cite web}}: (עזרה) Baldwin, Emily (6 באוקטובר 2014). "Measuring Comet 67P/C-G". European Space Agency. נבדק ב-16 בנובמבר 2014. {{cite web}}: (עזרה) Wood, J A (דצמ' 1986). "Comet nucleus models: a review.". ESA Proceedings of an ESA workshop on the Comet Nucleus Sample Return Mission. ESA. pp. 123–31. water-ice as the predominant constituent {{cite book}}: (עזרה) Bischoff, D; Gundlach, B; Neuhaus, M; Blum, J (פבר' 2019). "Experiments on cometary activity: ejection of dust aggregates from a sublimating water-ice surface". Mon. Not. R. Astron. Soc. 483 (1): 1202–10. arXiv:1811.09397. Bibcode:2019MNRAS.483.1202B. doi:10.1093/mnras/sty3182. In the past, it was believed that comets are dirty snowballs and that the dust is ejected when the ice retreats." "...it has become evident that comets have a much higher dust-to-ice ratio than previously thought {{cite journal}}: (עזרה) Bockelée-Morvan, D; Biver, N (במאי 2017). "The composition of cometary ices". Philos. Trans. R. Soc. A. 375 (2097). Bibcode:2017RSPTA.37560252B. doi:10.1098/rsta.2016.0252. PMID 28554972. Molecular abundances are measured in cometary atmospheres. The extent to which they are representative of the nucleus composition has been the subject of many theoretical studies. {{cite journal}}: (עזרה) O'D. Alexander, C; McKeegan, K; Altwegg, K (פבר' 2019). "Water Reservoirs in Small Planetary Bodies: Meteorites, Asteroids, and Comets". Space Science Reviews. 214 (1): 36. doi:10.1007/s11214-018-0474-9. PMC 6398961. PMID 30842688. While the coma is clearly heterogeneous in composition, no firm statement can be made about the compositional heterogeneity of the nucleus at any given time." "what can be measured in their comas remotely may not be representative of their bulk compositions. {{cite journal}}: (עזרה) A'Hearn, M (במאי 2017). "Comets: looking ahead". Philos. Trans. R. Soc. A. 375 (2097). Bibcode:2017RSPTA.37560261A. doi:10.1098/rsta.2016.0261. PMC 5454229. PMID 28554980. our understanding has been evolving more toward mostly rock {{cite journal}}: (עזרה) Jewitt, D; Chizmadia, L; Grimm, R; Prialnik, D (2007). "Water in the Small Bodies of the Solar System". Protostars and Planets V. University of Arizona Press. pp. 863–78. Recent estimates... show that water is less important, perhaps carrying only 20-30% of the mass in typical nuclei (Sykes et al., 1986). Fulle, M; Della Corte, V; Rotundi, A; Green, S; Accolla, M; Colangeli, L; Ferrari, M; Ivanovski, S; Sordini, R; Zakharov, V (2017). "The dust-to-ices ratio in comets and Kuiper belt objects". Mon. Not. R. Astron. Soc. 469: S45-49. Bibcode:2017MNRAS.469S..45F. doi:10.1093/mnras/stx983. Filacchione, G; Groussin, O; Herny, C; Kappel, D; Mottola, S; Oklay, N; Pommerol, A; Wright, I; Yoldi, Z; Ciarniello, M; Moroz, L (2019). "Comet 67P/CG Nucleus Composition and Comparison to Other Comets" (PDF). Space Science Reviews. 215 (1): Article number 19. Bibcode:2019SSRv..215...19F. doi:10.1007/s11214-019-0580-3. a predominance of organic materials and minerals. Borenstein, Seth (10 בדצמבר 2014). "The mystery of where Earth's water came from deepens". Excite News. Associated Press. נבדק ב-14 בדצמבר 2014. {{cite news}}: (עזרה) Agle, D. C.; Bauer, Markus (10 בדצמבר 2014). "Rosetta Instrument Reignites Debate on Earth's Oceans". NASA. נבדק ב-10 בדצמבר 2014. {{cite web}}: (עזרה) Mumma, M. J.; Disanti, M. A.; dello Russo, N.; Fomenkova, M.; Magee-Sauer, K.; Kaminski, C. D.; Xie, D.X. (1996). "Detection of Abundant Ethane and Methane, Along with Carbon Monoxide and Water, in Comet C/1996 B2 Hyakutake: Evidence for Interstellar Origin". Science. 272 (5266): 1310–1314. Bibcode:1996Sci...272.1310M. doi:10.1126/science.272.5266.1310. PMID 8650540. S2CID 27362518. Filacchione, Gianrico; Capaccioni, Fabrizio; Taylor, Matt (13 בינואר 2016). "Exposed ice on Rosetta's comet confirmed as water" (הודעה לעיתונות). European Space Agency. אורכב מ-המקור ב-18 בינואר 2016. נבדק ב-14 בינואר 2016. {{cite press release}}: (עזרה) Filacchione, G.; de Sanctis, M. C.; Capaccioni, F.; Raponi, A.; Tosi, F.; et al. (13 בינואר 2016). "Exposed water ice on the nucleus of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko". Nature. 529 (7586): 368–372. Bibcode:2016Natur.529..368F. doi:10.1038/nature16190. PMID 26760209. {{cite journal}}: (עזרה) Baldwin, Emily (18 בנובמבר 2014). "Philae settles in dust-covered ice". European Space Agency. נבדק ב-18 בדצמבר 2014. {{cite web}}: (עזרה) Krishna Swamy, K. S. (במאי 1997). Physics of Comets. World Scientific Series in Astronomy and Astrophysics, Volume 2 (2nd ed.). World Scientific. p. 364. ISBN 981-02-2632-2. {{cite book}}: (עזרה) Khan, Amina (31 ביולי 2015). "After a bounce, Rosetta". Los Angeles Times. נבדק ב-22 בינואר 2016. {{cite news}}: (עזרה) "Rosetta's frequently asked questions". European Space Agency. 2015. נבדק ב-22 בינואר 2016. {{cite web}}: (עזרה) JPL Public Information Office. "Comet Shoemaker-Levy Background". JPL/NASA. נבדק ב-25 באוקטובר 2008. {{cite web}}: (עזרה) Whitney Clavin (10 במאי 2006). "Spitzer Telescope Sees Trail of Comet Crumbs". Spitzer Space Telescope at Caltech. נבדק ב-25 באוקטובר 2008. {{cite web}}: (עזרה) Donald K. Yeomans (1998). "Great Comets in History". Jet Propulsion Laboratory. נבדק ב-15 במרץ 2007. {{cite web}}: (עזרה) H. Boehnhardt. "Split Comets" (PDF). Lunar and Planetary Institute (Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg). נבדק ב-25 באוקטובר 2008. {{cite web}}: (עזרה) J. Pittichova; K.J. Meech; G.B. Valsecch; E.M. Pittich (1–6 בספטמבר 2003). "Are Comets 42P/Neujmin 3 and 53P/Van Biesbroeck Parts of one Comet?". Bulletin of the American Astronomical Society, 35 #4. אורכב מ-המקור ב-13 באוגוסט 2009. {{cite web}}: (עזרה) "Comet May Be the Darkest Object Yet Seen". The New York Times. 14 בדצמבר 2001. נבדק ב-9 במאי 2011. {{cite web}}: (עזרה) esa. "Giotto overview". European Space Agency. Organic compounds (usually referred to as organics) does not imply life, it is just a class of chemicals: see Organic chemistry. J. A. M. McDonnell; et al. (15 במאי 1986). "Dust density and mass distribution near comet Halley from Giotto observations". Nature. 321: 338–341. Bibcode:1986Natur.321..338M. doi:10.1038/321338a0. {{cite journal}}: (עזרה) "ESA Science & Technology: Halley". ESA. 10 במרץ 2006. נבדק ב-22 בפברואר 2009. {{cite web}}: (עזרה) Bauer, Markus (14 באפריל 2015). "Rosetta and Philae Find Comet Not Magnetised". European Space Agency. נבדק ב-14 באפריל 2015. {{cite news}}: (עזרה) Schiermeier, Quirin (14 באפריל 2015). "Rosetta's comet has no magnetic field". Nature. doi:10.1038/nature.2015.17327. {{cite journal}}: (עזרה)