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Seasonal erosion and restoration of the dust cover on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko as observed by OSIRIS onboard Rosetta

Hu, X. und Shi, X. und Sierks, H. und Fulle, M. und Blum, J. und Keller, H. U. und Kührt, Ekkehard und Davidsson, B. J. R. und Güttler, C. und Gundlach, B. und Pajola, M. und Bodewits, D. und Vincent, Jean-Baptiste und Oklay, Nilda und Massironi, M. und Fornasier, S. und Tubiana, C. und Groussin, O. und Boudreault, S. und Höfner, S. und Mottola, Stefano und Barbieri, C. und Lamy, P. und Rodrigo, R. und Koschny, D. und Rickmann, H. und A'Hearn, M. F. und Agarwal, J. und Barucci, A. und Bertaux, J.-L. und Bertini, I. und Cremonese, G. und Da Deppo, V. und Debei, S. und De Cecco, M. und Deller, J. und El-Maarry, M. und Gicquel, A. und Gutierrez-Marques, P. und Gutierrez, P. J. und Hofmann, M. und Hviid, Stubbe und IP, W.-H. und Jorda, L. und Knollenberg, Jörg und Kovacs, Gabor und Kramm, J. R. und Küppers, M. und Lara, L. M. und Lazzarin, M. und Lopez-Moreno, J. J. und Marzari, F. und Naletto, G. und Thomas, N. (2017) Seasonal erosion and restoration of the dust cover on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko as observed by OSIRIS onboard Rosetta. Astronomy & Astrophysics, 604, A114. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/201629910. ISSN 0004-6361.

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Kurzfassung

Context: Dust deposits or dust cover are a prevalent morphology in the northern hemi-nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P). The evolution of the dust deposits was captured by the OSIRIS camera system onboard the Rosetta spacecraft having escorted the comet for over two years. The observations shed light on the fundamental role of cometary activity in shaping and transforming the surface morphology. Aims. We aim to present OSIRIS observations of surface changes over the dust deposits before and after perihelion. The distribution of changes and a timeline of their occurrence are provided. We perform a data analysis to quantify the surface changes and investigate their correlation to water activity from the dust deposits.We further discuss how the results of our investigation are related to other findings from the Rosetta mission. Methods. Surface changes were detected via systematic comparison of images, and quantified using shape-from-shading technique. Thermal models were applied to estimate the erosion of water ice in response to the increasing insolation over the areas where surface changes occurred. Modeling results were used for the interpretation of the observed surface changes. Results. Surface changes discussed here were concentrated at mid-latitudes, between about 20°N and 40°N, marking a global transition from the dust-covered to rugged terrains. The changes were distributed in open areas exposed to ample solar illumination and likely subject to enhanced surface erosion before perihelion. The occurrence of changes followed the southward migration of the sub-solar point across the latitudes of their distribution. The erosion at locations of most changes was at least about 0:5 m, but most likely did not exceed several meters. The erosive features before perihelion had given way to a fresh, smooth cover of dust deposits after perihelion, suggesting that the dust deposits had been globally restored by at least about 1 m with ejecta from the intensely illuminated southern hemi-nucleus around perihelion, when the north was inactive during polar night. Conclusions. The erosion and restoration of the northern dust deposits are morphological expressions of seasonality on 67P. Based on observations and thermal modeling results, it is inferred that the dust deposits contained a few percent of water ice in mass on average. Local inhomogeneity in water abundance at spatial scales below tens of meters is likely. We suspect that dust ejected from the deposits may not have escaped the comet in bulk. That is, at least half of the ejected mass was afloat in the inner-coma or/and redeposited over other areas of the nucleus.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/116092/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Seasonal erosion and restoration of the dust cover on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko as observed by OSIRIS onboard Rosetta
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hu, X.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg 3, 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shi, X.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von- liebig-weg, 3 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sierks, H.max-planck-institut für sonnensystemforschung, katlenburg-lindau, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fulle, M.inaf - osservatorio astronomico di trieste, trieste, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blum, J.institut für geophysik und extraterrestrische physik (igep), technische universität braunschweig, mendelssohnstr. 3, 38106 braunschweig, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keller, H. U.horst.keller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kührt, EkkehardEkkehard.Kuehrt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Davidsson, B. J. R.jpl, PasadenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Güttler, C.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg 3, 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gundlach, B.institut für geophysik und extraterrestrische physik (igep), technische universität braunschweig, mendelssohnstr. 3, 38106 braunschweig, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pajola, M.cisas - center for studies and activities for space, university of padovaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bodewits, D.department for astronomy, university of maryland, college park, md 20742-2421, usaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vincent, Jean-BaptisteJean-Baptiste.Vincent (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6575-3079NICHT SPEZIFIZIERT
Oklay, NildaNilda.OklayVincent (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4909-9692NICHT SPEZIFIZIERT
Massironi, M.dipartimento di geoscienze, università di padova, padua, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fornasier, S.lesia, obs. de paris, cnrs, univ paris 06, univ. paris-diderot, 5 place j. janssen, 92195 meudon, franceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tubiana, C.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg 3, 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Groussin, O.laboratoire d'astrophysique de marseille, franceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boudreault, S.max-planck institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg, 2 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Höfner, S.max-planck-institut für sonnensystemforschung, göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mottola, StefanoStefano.Mottola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0457-3872NICHT SPEZIFIZIERT
Barbieri, C.department of physics and astronomy, padova university, vicolo dell’osservatorio 3, 35122, padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lamy, P.laboratoire d'astronomie spatiale, marseille, franceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodrigo, R.instituto de astrofísica de andalucía – csic, granada, spainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koschny, D.research and scientific support department, european space agency, 2201 noordwijk, the netherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rickmann, H.pas space research center, bartycka , polandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
A'Hearn, M. F.university of maryland, college park, md 20742, usaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Agarwal, J.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg 3, 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barucci, A.lesia observatoire de paris, meudon, franceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bertaux, J.-L.laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales, cnrs/uvsq/upmc, 11 boulevard d’alembert, 78280 guyancourt, franceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bertini, I.dipartimento di astronomia, università di padova, padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cremonese, G.osservatorio astronomico, padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Da Deppo, V.consiglio nazionale delle ricerche-istituto nazionale per la fisica della materia, luxor, padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Debei, S.università di padova, center of studies and activities of space (cisas) "g.colombo", padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Cecco, M.università di padova, center of studies and activities of space (cisas) "g.colombo", padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deller, J.max-planck institut für sonnensystemforschung, goettingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
El-Maarry, M.SWRI, BoulderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gicquel, A.max-planck institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg 3, d-37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gutierrez-Marques, P.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg 3, 37077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gutierrez, P. J.instituto de astrofísica de andalucía – csic, granada, spainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hofmann, M.max-planck institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg, 3 d-37077 goettingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hviid, StubbeStubbe.Hviid (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
IP, W.-H.nationa central univ., institute of astronomy, chung-li, taiwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jorda, L.laboratoire d'astrophysique de marseille, franceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knollenberg, JörgJoerg.Knollenberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kovacs, Gabormax-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg, 3, 37077, göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kramm, J. R.max-planck-institut für sonnensystemforschung, justus-von-liebig-weg, 337077 göttingen, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Küppers, M.esa/esac, po box 78, 28691 villanueva de la cañada, spainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lara, L. M.instituto de astrofisica de andalucia, csic, granada, spainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lazzarin, M.university of padova, department of physics and astronomy, vicolo dell'osservatorio 3, 35122 padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lopez-Moreno, J. J.instituto de astrofisica de andalucia csic, glorieta de la astronomia, 18008, granada, spainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marzari, F.department of physics and astronomy "g. galilei", university of padova, vic. osservatorio 3, 35122 padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naletto, G.department of information engineering - university of padova, via gradenigo 6, 35131 padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.physikalisches institut, sidlerstrasse 5, university of bern, ch-3012 bern, switzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2017
Erschienen in:Astronomy & Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:604
DOI:10.1051/0004-6361/201629910
Seitenbereich:A114
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Rosetta, comets,67P/Churyumov-Gerasimenko, thermal modeling, erosion
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ROSETTA Instrumente (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Asteroiden und Kometen
Hinterlegt von: Kührt, Dr.rer.nat. Ekkehard
Hinterlegt am:27 Nov 2017 10:12
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:49

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