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Gravitational slopes, geomorphology and material strengths of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from OSIRIS observations

Groussin, O. und Jorda, L. und Auger, A.-T. und Kührt, E. und Gaskell, R. und Capanna, C. und Scholten, F. und Preusker, Frank und Lamy, P. und Hviid, S. und Knollenberg, J. und Keller, U. und Hüttig, C. und Sierks, H. und Barbieri, C. und Rodrigo, R. und Koschny, D. und Rickman, H. und A’Hearn, M. F. und Agarwal, J. und Barucci, M. A. und Bertaux, J.-L. und Bertini, I. und Boudreault, S. und Cremonese, G. und Da Deppo, V. und Davidsson, B. und Debei, S. und De Cecco, M. und El-Maarry, M. R. und Fornasier, S. und Fulle, M. und Gutiérrez, P. J. und Güttler, C. und Ip, W.-H. und Kramm, J.-R. und Küppers, M. und Lazzarin, M. und Lara, L. M. und Lopez Moreno, J. J. und Marchi, S. und Marzari, F. und Massironi, M. und Michalik, H. und Naletto, G. und Oklay, N. und Pommerol, A. und Pajola, M. und Thomas, N. und Toth, I. und Tubiana, C. und Vincent, J.-B. (2015) Gravitational slopes, geomorphology and material strengths of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from OSIRIS observations. Astronomy & Astrophysics, 583, A32. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/201526379. ISSN 0004-6361.

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Kurzfassung

Aims. We study the link between gravitational slopes and surface morphology on the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko and provide constraints on the mechanical properties of the cometary material (tensile, shear and compressive strengths). Methods. We computed the gravitational slopes for five regions on the nucleus, representative of the different morphologies observed on the surface (Imhotep, Ash, Seth, Hathor and Agilkia), using two shape models computed from OSIRIS images by the stereo-photoclinometry (SPC) and stereo-photogrammetry (SPG) techniques. We estimated the tensile strength, shear strength and compressive strength using different surface morphologies (overhangs, collapsed structures, boulders, cliffs, Philae’s footprint) and mechanical considerations. Results. The different regions show a similar general pattern in terms of relationship between gravitational slopes and terrain morphology: i) low slopes terrains (0 – 20°) are covered by a fine material and contain a few large (>10 m) and isolated boulders, ii) intermediate slope terrains (20 – 45°) are mainly fallen consolidated materials and debris fields, with numerous intermediate size boulders from <1 m to 10 m for the majority of them and iii) high slope terrains (45 – 90°) are cliffs exposing a consolidated material and do not show boulders or fine materials. The best range for the tensile strength of overhangs is 3 – 15 Pa (upper limit of 150 Pa), 4 – 30 Pa for the shear strength of fine surface materials and boulders and 30 – 150 Pa for the compressive strength of overhangs (upper limit of 1500 Pa). The strength-to-gravity ratio is similar for 67P and weak rocks on Earth. Due to the low compressive strength, the interior of the nucleus may have been compressed sufficiently to initiate diagenesis, which could have contributed to the formation of layers. Our value for the tensile strength is comparable to that of dust aggregates formed by gravitational instability (Skorov & Blum 2012) and tends to favour a formation of comets by pebble accretion in a region of higher concentration of particles like vortices (e.g., Johansen et al. 2014).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/97241/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Gravitational slopes, geomorphology and material strengths of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from OSIRIS observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Groussin, O.Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, France, e-mail: olivier.groussin (at) lam.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jorda, L.Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Auger, A.-T.Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kührt, E.ekkehard.kuehrt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gaskell, R.Planetary Science Institute, Tucson (AZ), USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Capanna, C.Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scholten, F.frank.scholten (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Preusker, Frankfrank.preusker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9005-4202NICHT SPEZIFIZIERT
Lamy, P.Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hviid, S.stubbe.hviid (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knollenberg, J.joerg.knollenberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keller, U.Institute of Planetary Research, DLR, Rutherfordstrasse 2, 12489, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hüttig, C.christian.huettig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-3621-7000NICHT SPEZIFIZIERT
Sierks, H.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barbieri, C.Department of Physics and Astronomy, Padova University, Vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodrigo, R.Centro de Astrobiologia (INTA-CSIC), 28691 Villanueva de la Canada, Madrid, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koschny, D.Scientific Support Office, European Space Agency, 2201, Noordwijk, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rickman, H.Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Box 516, 75120, Uppsala, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
A’Hearn, M. F.Department of Astronomy, University of Maryland, College Park, MD, 20742-2421, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Agarwal, J.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barucci, M. A.LESIA, Obs. de Paris, CNRS, Univ Paris 06, Univ. Paris-Diderot, 5 place J. Janssen, 92195 Meudon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bertaux, J.-L.LATMOS, CNRS/UVSQ/IPSL, 11 boulevard d’Alembert, 78280, Guyancourt, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bertini, I.Centro di Ateneo di Studi ed Attività Spaziali, "Giuseppe Colombo" (CISAS), University of Padova, via Venezia 15, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boudreault, S.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cremonese, G.Department of Mech. Engineering University of Padova, via Venezia 1, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Da Deppo, V.CNR-IFN UOS Padova LUXOR, via Trasea 7, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Davidsson, B.Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Box 516, 75120, Uppsala, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Debei, S.Department of Mech. Engineering University of Padova, via Venezia 1, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Cecco, M.UNITN, Universit di Trento, via Mesiano, 77, 38100 Trento, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
El-Maarry, M. R.Physikalisches Institut, Sidlerstr. 5, University of Bern, CH-3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fornasier, S.LESIA, Obs. de Paris, CNRS, Univ Paris 06, Univ. Paris-Diderot, 5 place J. Janssen, 92195 Meudon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fulle, M.INAF - Osservatorio Astronomico, Via Tiepolo 11, 34143, Trieste, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gutiérrez, P. J.Instituto de Astrofisica de Andalucía (CSIC), Glorieta de la As- tronomía s/n, 18008 Granada, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Güttler, C.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ip, W.-H.Institute for Space Science, Nat. Central Univ., 300 Chung Da Rd., 32054, Chung-Li, TaiwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kramm, J.-R.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Küppers, M.Operations Department, European Space Astronomy Centre/ESA,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lazzarin, M.Department of Physics and Astronomy, Padova University, Vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lara, L. M.Instituto de Astrofisica de Andalucía (CSIC), Glorieta de la As- tronomía s/n, 18008 Granada, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lopez Moreno, J. J.Instituto de Astrofisica de Andalucía (CSIC), Glorieta de la As- tronomía s/n, 18008 Granada, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marchi, S.Southwest Research Institute, 1050 Walnut St., Boulder, CO 80302, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marzari, F.Department of Physics and Astronomy, Padova University, Vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Massironi, M.Centro di Ateneo di Studi ed Attività Spaziali, "Giuseppe Colombo" (CISAS), University of Padova, via Venezia 15, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michalik, H.Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der TU Braun- schweig, Hans-Sommer-Str. 66, 38106 Braunschweig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naletto, G.Centro di Ateneo di Studi ed Attività Spaziali, "Giuseppe Colombo" (CISAS), University of Padova, via Venezia 15, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oklay, N.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pommerol, A.Physikalisches Institut, Sidlerstr. 5, University of Bern, CH-3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pajola, M.Centro di Ateneo di Studi ed Attività Spaziali, "Giuseppe Colombo" (CISAS), University of Padova, via Venezia 15, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.Physikalisches Institut, Sidlerstr. 5, University of Bern, CH-3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Toth, I.Konkoly Observatory, Budapest H-1525, P.O. Box 67, HungaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tubiana, C.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vincent, J.-B.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Astronomy & Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:583
DOI:10.1051/0004-6361/201526379
Seitenbereich:A32
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:67P/Churyumov-Gerasimenko, Comets, Accretion, accretion disks, data analysis
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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
Institut für Planetenforschung > Planetare Sensorsysteme
Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie
Hinterlegt von: Bründl, Tara-Marie
Hinterlegt am:08 Dez 2015 13:25
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:22

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