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Comparison of a pebbles-based model with the observed evolution of the water and carbon dioxide outgassing of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko

Ciarniello, Mauro und Fulle, M und Tosi, F und Mottola, Stefano und Capaccioni, F und Bockelee-Morvan, D. und Longobardo, A und Raponi, A und Filacchione, G und Rinaldi, G und Rotundi, A und De Sanctis, M C und Formisano, M und Magni, G (2023) Comparison of a pebbles-based model with the observed evolution of the water and carbon dioxide outgassing of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 523 (4). Oxford University Press. doi: 10.1093/mnras/stad1663. ISSN 0035-8711.

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Offizielle URL: https://academic.oup.com/mnras/article/523/4/5841/7198564

Kurzfassung

The Rosetta mission escorted comet 67P/Churyumov-Gerasimenko for approximately two years including the perihelion passage (1.24 au, August 2015), allowing us to monitor the seasonal evolution of the water and carbon dioxide loss rates. Here, we model 67P/Churyumov-Gerasimenko water and carbon dioxide production as measured by the Rosina experiment during the entire escort phase by applying theWater-ice-Enriched Block (WEB) model, namely a structural and activity model for a nucleus made of pebbles. Furthermore, we compare the surface temperature distribution inferred by VIRTIS-M observations in August 2014 (≈3.5 au inbound, northern summer) with the expected temperatures from our simulations in the nucleus’ northern hemisphere, investigating the relevance of self-illumination effects in the comet "neck" and assessing the active area extent during the northern summer. Our simulations imply that: 1) water production at perihelion is mostly from the dehydration of water-poor pebbles, continuously exposed by CO2-driven erosion; 2) at large heliocentric distances outbound the water loss rate is dominated by the self-cleaning of fallout deposits; 3) the outbound steep decrease of the water production curve with heliocentric distance results from the progressive reduction of the nucleus water-active area, as predicted by the proposed model; 4) in August 2014 the water production is dominated by distributed sources, originating in the active "neck"; 5) distributed sources originating in water-ice-rich exposures dominate the water production approximately up to the inbound equinox; 6) the time evolution of the CO2 loss rate during the Rosetta escort phase is consistent with the WEB model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195705/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Bisher nur online erschienen.
Titel:Comparison of a pebbles-based model with the observed evolution of the water and carbon dioxide outgassing of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ciarniello, MauroIAPS-INAF, via Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, Italy, email: mauro.ciarniello (at) iaps.inaf.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fulle, MINAF Osservatorio Astronomico di Trieste, Via Tiepolo 11, 34143 Trieste, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, FIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, Italyhttps://orcid.org/0000-0003-4002-2434NICHT SPEZIFIZIERT
Mottola, StefanoStefano.Mottola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0457-3872NICHT SPEZIFIZIERT
Capaccioni, FIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bockelee-Morvan, D.LESIA Observatoire de Paris, Meudon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Longobardo, AIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raponi, AIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, Italyhttps://orcid.org/0000-0003-4996-0099NICHT SPEZIFIZIERT
Filacchione, GIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, Italyhttps://orcid.org/0000-0001-9567-0055NICHT SPEZIFIZIERT
Rinaldi, GIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, Italyhttps://orcid.org/0000-0002-2968-0455NICHT SPEZIFIZIERT
Rotundi, AIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Sanctis, M CIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Formisano, MIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Magni, GIAPS-INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00133, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Juni 2023
Erschienen in:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:523
DOI:10.1093/mnras/stad1663
Verlag:Oxford University Press
ISSN:0035-8711
Status:veröffentlicht
Stichwörter:comets, 67P/Churyumov-Gerasimenko, analytical methods, numerical methods, space vehicles
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 - CO-I Beteiligungen
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie
Hinterlegt von: Mottola, Dr.phys. Stefano
Hinterlegt am:28 Jun 2023 07:42
Letzte Änderung:16 Dez 2024 12:35

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