Изображение предоставлено: Unsplash/CC0 Public Domain
В чем разница между астероидом и кометой? Комета — это, по сути, грязный ледяной шар, состоящий из камня и льда. Классический образ — яркая «звезда» на ночном небе с длинным изогнутым хвостом, уходящим в космос. Это происходит, когда они приближаются к Солнцу и начинают выбрасывать газы и пыль. Обычно это продолжается до тех пор, пока не останется ничего, кроме камней, или пока они не рассыпятся в пыль.
Астероиды, с другой стороны, — это в первую очередь просто камни. Они могут напоминать вам Ганса Соло, пилотирующего «Тысячелетний сокол» через невероятно плотное «поле астероидов», спасаясь от роя TIE-истребителей, но в основном они просто молча вращаются вокруг Солнца и занимаются своими делами.
Но эти два космических объекта не всегда являются взаимоисключающими, как можно предположить. Я хотел бы познакомить вас с Фаэтоном, «скалистой кометой», стирающей границы между астероидом и кометой, и объяснить, почему на этот увлекательный объект стоит обратить внимание в ближайшие годы.
Фаэтон был случайно открыт в 1983 году двумя астрономами из Университета Лестера Саймоном Грином и Джоном Дэвисом. Они обнаружили это, анализируя изображения, полученные космическим телескопом под названием Инфракрасный астрономический спутник (Ирас), когда он вращался вокруг Солнца. Вскоре после этого другие астрономы поняли, что Фаэтон является источником ежегодного метеорного потока Геминиды — одного из самых ярких метеорных потоков в календаре Земли.
Каждый декабрь, когда наша планета пересекает пылевой след Фаэтона, мы наблюдаем блестящее зрелище, когда его пылинки сгорают в нашей атмосфере. Но поведение Фаэтона отличается от поведения других объектов, ответственных за метеорный дождь.
В отличие от типичных комет, которые выбрасывают большое количество пыли при нагревании вблизи Солнца, Фаэтон сегодня, похоже, не выделяет достаточно пыли, чтобы объяснить появление Геминид. Отсутствие значительных выбросов пыли создает интересную проблему.
Орбита Фаэтона приближает его к Солнцу, намного ближе, чем Меркурий, наша самая внутренняя планета. При самом близком сближении (так называемом перигелии) температура ее поверхности достигает экстремальных значений около 730°C.
Можно было бы ожидать, что такая сильная жара удалит все летучие вещества с поверхности Фаэтона. Это должно либо обнажать свежие, ненагретые слои и выделять огромное количество пыли и газа каждый раз, когда оно приближается к Солнцу, либо образовывать голую корку, которая защищает богатую летучими веществами внутреннюю часть от дальнейшего нагрева, в результате чего не выделяется ни газ, ни пыль.
Однако, судя по всему, ни один из этих процессов не происходит. Вместо этого Фаэтон продолжает проявлять кометную активность, выбрасывая газ, но не сопровождая его пылевым облаком. Таким образом, она не теряет никаких слоев, и загадка заключается в том, почему одна и та же кора может продолжать извергать летучие газы каждый раз, когда ее нагревает солнце.
Наш эксперимент
Я руководил исследованием, недавно опубликованным в журнале Nature Communications, целью которого было разгадать эту загадку, моделируя интенсивное солнечное нагревание, которое Фаэтон испытывает во время своего перигелия.
Мы использовали обломки редкой группы метеоритов, называемых CM-хондритами, которые содержат глины, которые, как считается, по составу схожи с Фаэтоном. Эти осколки несколько раз нагревались в бескислородной среде, чтобы имитировать циклы жара-холод/день-ночь, которые происходят на Фаэтоне, когда он приближается к Солнцу.
Результаты оказались удивительными. В отличие от других летучих веществ, которые обычно теряются после нескольких циклов нагрева, небольшие количества серосодержащих газов, содержащихся в метеоритах, выделялись медленно в течение многих циклов.
Это говорит о том, что даже после многочисленных пролетов вблизи Солнца Фаэтон все еще имеет достаточно газа, чтобы производить кометную активность в каждом перигелии.
Но как это могло сработать? Наша теория состоит в том, что по мере нагревания поверхности Фаэтона минералы сульфида железа в его недрах разлагаются на газы, такие как диоксид серы. Однако, поскольку поверхностные слои Фаэтона относительно непроницаемы, эти газы не могут выйти быстро. Вместо этого они собираются под поверхностью, например, в порах и трещинах.
По мере вращения Фаэтона, которое длится почти четыре часа, день сменяется ночью, а земля остывает. Некоторые из захваченных газов могут «реагировать в ответ» и образовывать соединения нового поколения. Когда ночь снова сменяется днем и снова начинается потепление, они разлагаются, и цикл повторяется.
Почему это важно
Эти результаты носят не только академический характер, но также имеют значение для миссии Destiny+ Японского космического агентства (Jaxa), запуск которой запланирован на конец этого десятилетия. Этот космический корабль пролетит мимо Фаэтона и изучит его с помощью двух мультиспектральных камер и пылеанализатора. Мы надеемся, что он соберет частицы, которые дадут дополнительные ключи к разгадке состава этого загадочного объекта.
В любом случае, теория нашей исследовательской группы о процессах газовыделения Фаэтона будет иметь решающее значение для интерпретации данных. Если мы правы, это изменит представление ученых о солнечном потеплении как о геологическом процессе, что сделает его актуальным не только для комет, но и для астероидов.
Важно то, что Фаэтон не одинок. Мимо Солнца на расстоянии 0,20 астрономической единицы (почти 30 миллионов километров) пролетают около 95 астероидов. Все, что мы узнаем от Фаэтона, также может дать нам представление об их поведении и долгосрочной стабильности.
Наконец, вам может быть интересно, какое отношение все это имеет к метеорному потоку Геминиды. Скорее всего, Фаэтон выбросил пыль много лет назад. Это создало бы полосу обломков, которая создает поток Геминид каждый раз, когда частицы вступают в контакт с атмосферой Земли. Когда мы говорим о подарках, которые продолжают приносить радость, трудно придумать лучший пример.
Информация от: Разговором
