Температуры оценены на одной суточной тепловой толще под недрами и на поверхности Фаэтона во время прохождения перигелия. Обратите внимание, что вращение Фаэтона каждые ~3,6 часа вызывает изменения температуры на каждой широте, которые окрашены в соответствии с легендой. Нижний температурный диапазон, при котором образуются газы в результате термического разложения, обозначен горизонтальными линиями. Фото: Природная астрономия (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02091-w
Астероид Фаэтон диаметром пять километров уже давно озадачивает исследователей. Хвост, похожий на комету, виден в течение нескольких дней, когда астероид проходит ближе всего к Солнцу на своей орбите.
Однако хвосты комет обычно образуются в результате испарения льда и углекислого газа, что не может объяснить этот хвост. Хвост должен быть виден уже на расстоянии Юпитера от Солнца.
Когда поверхностный слой астероида распадается, оторвавшийся гравий и пыль продолжают двигаться по той же орбите и при встрече с Землей порождают скопление падающих звезд. Фаэтон вызывает метеорный поток Геминиды, который также появляется в небе Финляндии каждый год примерно в середине декабря. По крайней мере, согласно преобладающей гипотезе, потому что именно в этот момент Земля пересекает путь астероида.
До сих пор теории о том, что происходит на поверхности Фаэтона вблизи Солнца, оставались чисто гипотетическими. Что исходит от астероида? Как? Ответ на загадку удалось найти, разобравшись в составе Фаэтона.
Группа редких метеоритов, состоящая из шести известных метеоритов.
В недавнем исследовании, опубликованном исследователями из Хельсинкского университета в журнале Nature Astronomy, инфракрасный спектр Фаэтона, ранее измеренный космическим телескопом НАСА «Спитцер», повторно анализируется и сравнивается с инфракрасными спектрами метеоритов, измеренными в лабораториях.
Исследователи обнаружили, что спектр Фаэтона точно соответствует определенному типу метеорита, так называемому углеродистому хондриту CY. Это очень редкий тип метеорита, известно всего шесть экземпляров.
Астероиды также можно изучать, извлекая образцы из космоса, но метеориты можно изучать без дорогостоящих космических миссий. Астероиды Рюгу и Бенну, цели недавних миссий JAXA и НАСА по возврату образцов, принадлежат к метеоритам CI и CM.
Все три типа метеоритов происходят с момента зарождения Солнечной системы и частично похожи друг на друга, но только группа CY демонстрирует признаки высыхания и термического разложения из-за недавнего нагрева.
Все три группы демонстрируют признаки изменений, произошедших на ранней стадии эволюции Солнечной системы, когда вода соединяется с другими молекулами, образуя слоистые силикатные и карбонатные минералы. Однако метеориты типа CY отличаются от других высоким содержанием сульфида железа, что позволяет предположить их собственное происхождение.
Постдокторант Эрик МакЛеннан держит в руках очень редкий тип метеорита, так называемый углеродистый хондрит CY. Известно всего шесть экземпляров одного типа. Образец предоставлен Музеем естественной истории в Лондоне. Кредит: Сьюзен Хейккинен
Спектр Фаэтона совпадает со спектрами углеродистых хондритов CY.
Анализ инфракрасного спектра Фаэтона показал, что астероид состоит как минимум из оливина, карбонатов, сульфидов железа и оксидных минералов. Все эти минералы подтверждают связь с метеоритами CY, особенно сульфид железа. Карбонаты предполагают изменения содержания воды, соответствующие примитивному составу, тогда как оливин является продуктом термического разложения слоистых силикатов при экстремальных температурах.
В ходе исследования удалось с помощью теплового моделирования показать, какие температуры преобладают на поверхности астероида и когда определенные минералы разрушаются и выделяют газы. Когда Фаэтон проходит близко к Солнцу, температура его поверхности повышается примерно до 800°C. Группа метеоритов CY хорошо этому соответствует. При одинаковых температурах карбонаты выделяют углекислый газ, слоистые силикаты выделяют водяной пар, а сульфиды выделяют сернистый газ.
Согласно исследованию, все минералы, идентифицированные на Фаэтоне, по-видимому, соответствуют минералам метеоритов типа CY. Исключение составили лишь оксиды портландит и брусит, которые в метеоритах не обнаружены. Однако эти минералы могут образовываться при нагревании карбонатов и их разрушении в присутствии водяного пара.
Хвост и метеоритный дождь получили объяснение
Состав астероидов и температура объяснили образование газа вблизи Солнца, но объясняют ли они также пыль и гравий, образующие метеоры Геминиды? Было ли у астероида достаточное давление, чтобы поднять пыль и камни с поверхности астероида?
Исследователи использовали экспериментальные данные других исследований в сочетании со своими тепловыми моделями и на их основе подсчитали, что, когда астероид проходит ближе всего к Солнцу, из минеральной структуры астероида выделяется газ, что может вызвать разрушение породы. сломаться. Кроме того, давление, создаваемое углекислым газом и водяным паром, достаточно велико, чтобы поднять мелкие частицы пыли с поверхности астероида.
«Выбросы натрия могут объяснить слабый хвост, который мы наблюдаем вблизи Солнца, а термическое разложение может объяснить, как пыль и гравий выбрасываются из Фаэтона», — говорит ведущий автор исследования, научный сотрудник Эрик МакЛеннан из Университета Хельсинки.
«Было здорово видеть, как каждый из обнаруженных минералов встал на свое место, а также объяснил поведение астероида», — говорит доцент Микаэль Гранвик из Хельсинкского университета.
Информация от: Хельсинкским университетом
