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Insolation, Erosion, and Morphology of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Keller, H. U. und Mottola, S. und Davidsson, B. und Schröder, S.E. und Skorov, Y. und Kührt, E. und Groussin, O. und Pajola, M. und Hviid, S. und Preusker, Frank und Scholten, F. und A’Hearn, M. F. und Sierks, H. und Barbieri, C. und Lamy, P. und Rodrigo, R. und Koschny, D. und Rickman, H. und Barucci, M. A. und Bertaux, J. L. und Bertini, I. und Cremonese, G. und Da Deppo, V. und Debei, S. und De Cecco, M. und Fornasier, S. und Fulle, M. und Gutiérrez, P. J. und Ip, W.-H. und Jorda, L. und Knollenberg, J. und Kramm, J. R. und Küppers, M. und Lara, L. M. und Lazzarin, M. und Lopez Moreno, J. J. und Marzari, F. und Michalik, H. und Naletto, G. und Sabau, L. und Thomas, N. und Vincent, J.-B. und Wenzel, K.-P. und Agarwal, J. und Güttler, C. und Oklay, N. und Tubiana, C.
(2015)
Insolation, Erosion, and Morphology of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Astronomy and Astrophysics, 583, A34.
EDP Sciences.
doi: 10.1051/0004-6361/201525964.
ISSN 0004-6361.
Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen. KurzfassungContext. The complex shape of 67P and its oblique rotation axis cause pronounced seasonal effects. Irradiation and hence activity vary strongly.
Aims. We investigate the insolation of the cometary surface in order to predict the sublimation of water ice. The strongly varying erosion levels are correlated with the topography and morphology of the present cometary surface and its evolution.
Methods. The insolation as a function of heliocentric distance and diurnal (spin dependent) variation is calculated using >105 facets of a detailed digital terrain model. Shading, but also illumination and thermal radiation by facets in the field of view of a specific facet are iteratively taken into account. We use a two layer model of a thin porous dust cover above an icy surface to calculate the water sublimation, presuming steady state and a uniform surface. A model, that includes the history of warming and cooling due to thermal inertia, is restricted to a much simpler shape model but allows us to test various distributions of active areas.
Results. Sublimation from a dirty ice surface yields maximum erosion. A thin dust cover of 50 µm yields similar rates at perihelion. Only about 6% of the surface need to be active to match the observed water production rates at perihelion. A dust layer of 1 mm thickness suppresses the activity by a factor 4 to 5. Erosion on the south side can reach more than 10 m per orbit at active spots. The energy input to the concave neck area (Hapi) during northern summer is enhanced by about 50% due to self-illumination. Here surface temperatures reach maximum values along the foot of the Hathor wall. Integrated over the whole orbit this area receives the least energy input. Based on the detailed shape model the simulations identify “hot spots” in depressions and larger pits in good correlation with observed dust activity. ¾ of the total sublimation is produced while the sub-solar latitude is south, resulting in a distinct dichotomy in activity and morphology.
Conclusions. The northern areas display a much rougher morphology than what is seen on Imhotep, an area at the equator that will be fully illuminated when 67P is closer to the Sun. Self-illumination in concave regions enhance the energy input and hence erosion. This explains the early activity observed at Hapi. Cliffs are more prone to erosion than horizontal often dust covered areas which leads to surface planation. Local activity can only persist if the forming cliff walls are eroding. Comet 67P has not only two lobes but also two distinct sides. Transport of material from the south to the north is probable. The morphology of the Imhotep plain should be typical for the terrains on the yet unseen south. elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/97272/ |
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag |
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Titel: | Insolation, Erosion, and Morphology of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko |
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Autoren: | Autoren | Institution oder E-Mail-Adresse | Autoren-ORCID-iD | ORCID Put Code |
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Keller, H. U. | Institute of Planetary Research, DLR, Rutherfordstrasse 2, 12489 Berlin, Germany, keller (at) mps.mpg.de | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Mottola, S. | stefano.mottola (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0002-0457-3872 | NICHT SPEZIFIZIERT | Davidsson, B. | Institute of Planetary Research, DLR, Rutherfordstrasse 2, 12489 Berlin, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Schröder, S.E. | stefanus.schroeder (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0003-0323-8324 | NICHT SPEZIFIZIERT | Skorov, Y. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Kührt, E. | ekkehard.kuehrt (at) dlr.de | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Groussin, O. | Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astro- physique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Pajola, M. | Center of Studies and Activities for Space (CISAS) “G. Colombo”, University of Padova, Via Venezia 15, 35131 Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Hviid, S. | stubbe.hviid (at) dlr.de | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Preusker, Frank | frank.preusker (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0001-9005-4202 | NICHT SPEZIFIZIERT | Scholten, F. | frank.scholten (at) dlr.de | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | A’Hearn, M. F. | Department for Astronomy, University of Maryland, College Park, MD 20742-2421, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Sierks, H. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Barbieri, C. | University of Padova, Department of Physics and Astronomy, vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lamy, P. | Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astro- physique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Rodrigo, R. | International Space Science Institute, Hallerstraße 6, 3012 Bern, Switzerland | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Koschny, D. | Research and Scientific Support Department, European Space Agency, 2201 Noordwijk, The Netherlands | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Rickman, H. | Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, 75120 Uppsala, Sweden | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Barucci, M. A. | LESIA, Obs. de Paris, CNRS, Univ Paris 06, Univ. Paris-Diderot, 5 Place J. Janssen, 92195 Meudon, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bertaux, J. L. | LATMOS, CNRS/UVSQ/IPSL, 11 Boulevard d’Alembert, 78280 Guyancourt, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bertini, I. | Center of Studies and Activities for Space (CISAS) “G. Colombo”, University of Padova, Via Venezia 15, 35131 Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Cremonese, G. | University of Padova, Department of Physics and Astronomy, vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Da Deppo, V. | CNR–IFN UOS Padova LUXOR, Via Trasea 7, 35131 Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Debei, S. | Department of Mechanical Engineering – University of Padova, Via Venezia 1, 35131 Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | De Cecco, M. | UNITN, Università di Trento, Via Mesiano, 77, 38100 Trento, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Fornasier, S. | LESIA, Obs. de Paris, CNRS, Univ Paris 06, Univ. Paris-Diderot, 5 Place J. Janssen, 92195 Meudon, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Fulle, M. | INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, via Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Gutiérrez, P. J. | Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, 18080 Granada, Spain | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Ip, W.-H. | Institute for Space Science, National Central University, 32054 Chung-Li, Taiwan | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Jorda, L. | Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astro- physique de Marseille) UMR 7326, 13388, Marseille, France | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Knollenberg, J. | joerg.knollenberg (at) dlr.de | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Kramm, J. R. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Küppers, M. | ESA/ESAC, PO Box 78, 28691 Villanueva de la Cañada, Spain | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lara, L. M. | Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, 18080 Granada, Spain | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lazzarin, M. | University of Padova, Department of Physics and Astronomy, vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lopez Moreno, J. J. | Instituto de Astrofísica de Andalucía – CSIC, 18080 Granada, Spain | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Marzari, F. | University of Padova, Department of Physics and Astronomy, vicolo dell’Osservatorio 3, 35122, Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Michalik, H. | Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze, 38106 Braunschweig, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Naletto, G. | Department of Information Engineering - University of Padova, Via Gradenigo 6, 35131 Padova, Italy | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Sabau, L. | Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, 28850 Torrejón de Ardoz, Spain | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Thomas, N. | Physikalisches Institut, Sidlerstrasse 5, University of Bern, CH-3012 Bern, Switzerland | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Vincent, J.-B. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Wenzel, K.-P. | Research and Scientific Support Department, European Space Agency, 2201 Noordwijk, The Netherlands | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Agarwal, J. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Güttler, C. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Oklay, N. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Tubiana, C. | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 337077 Göttingen, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT |
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Datum: | 2015 |
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Erschienen in: | Astronomy and Astrophysics |
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Referierte Publikation: | Ja |
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Open Access: | Nein |
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Gold Open Access: | Nein |
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In SCOPUS: | Ja |
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In ISI Web of Science: | Ja |
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Band: | 583 |
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DOI: | 10.1051/0004-6361/201525964 |
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Seitenbereich: | A34 |
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Verlag: | EDP Sciences |
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ISSN: | 0004-6361 |
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Status: | veröffentlicht |
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Stichwörter: | comets, comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, Space vehicles, Rosetta, numerical |
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HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr |
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HGF - Programm: | Raumfahrt |
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HGF - Programmthema: | Erforschung des Weltraums |
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DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt |
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DLR - Forschungsgebiet: | R EW - Erforschung des Weltraums |
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Projekt ROSETTA Instrumente (alt) |
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Standort: |
Berlin-Adlershof
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Institute & Einrichtungen: | Institut für Planetenforschung > Asteroiden und Kometen Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie Institut für Planetenforschung > Planetengeologie |
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Hinterlegt von: |
Bründl, Tara-Marie
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Hinterlegt am: | 08 Dez 2015 13:29 |
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Letzte Änderung: | 27 Nov 2023 14:10 |
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