Астероиды являются остатками формирования нашей Солнечной системы, и хотя многие из них можно найти в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера, некоторые нет. Одним из таких объектов является астероид (162173) Рюгу, околоземный астероид шириной 1 км, предположительно возникший в поясе астероидов. Однако с тех пор он пересек орбиту Земли, расположенную в 300 миллионах км от нашей планеты.
Астероид постоянно подвергается бомбардировке космическими обломками, и новое исследование, опубликованное в «Астрофизическом журнале», показало, что даже микроскопические частицы могут оказывать разрушительное воздействие.
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запустило космический корабль «Хаябуса-2» для проведения дистанционного зондирования и сбора образцов на астероиде в 2018 и 2019 годах. Лабораторные работы с этими образцами выявили отчетливую картину дегидратации филлосиликатов (листовидных силикатных минералов, таких как магний- богатый серпентин и сапонит), в результате чего связи между входящими в него атомами кислорода и водорода разрываются.
Примечательно, что доктор Дайго Сёдзи из JAXA отмечает, что микроскопические метеороиды (микрометеороиды) размером всего 2 нанометра способны нанести ущерб Рюгу. Это связано с тем, что частицы ускоряются до высоких скоростей магнитными полями плазмы солнечного ветра, которая в основном состоит из протонов, достигающих скоростей ~ 400 км/с.
Вычислительное моделирование молекулярной динамики использовалось для оценки взаимодействий атомов кремнезема, магния, кислорода и водорода, входящих в состав серпентина, поскольку химические реакции происходят в субнаносекундных временных масштабах (в этих экспериментах происходят в течение одной триллионной доли секунды) — слишком быстро, чтобы их можно было наблюдать невооруженным глазом. глаз.
Доктор Сёдзи идентифицировал около 200 кислородно-водородных связей, разрывающихся при столкновении комет со скоростью ~20 км/с, но это число значительно возросло до 2000 разорванных кислородно-водородных связей (выброшенных атомов), когда наноразмерные частицы пыли столкнулись с скорость ~300 км/с. Ударный кратер, образовавшийся при более низкой скорости, имел размер всего 4,4 нанометра (для справки: средний диаметр человеческого волоса составляет 90 000 нанометров).
Еще одним фактором, изученным в ходе экспериментов, было влияние температуры на выветривание Рюгу. Температура поверхности астероида ежедневно колеблется от ~ 310 до ~ 340 Кельвина (приблизительно 37–67 ° C) и достигает всего 200 Кельвина (-73 ° C), когда он не подвергается воздействию солнечного света.
Тем не менее, результаты не показали существенных изменений в обезвоживании минералов: вместо этого доктор Сёдзи определил кинетическую энергию ударников как индуктор химических реакций, когда температура превышала 1000 Кельвинов (~ 727 ° C). Это важный фактор, поскольку серпентин становится нестабильным при температуре выше 600 ° C, что приводит к разрыву связей.
Несмотря на все это, диссоциированные атомы на самом деле могут рекомбинироваться с образованием воды и силанольной функциональной группы (объединяющей кремнезем, кислород и водород), что в конечном итоге может помочь компенсировать обезвоживание, вызванное выбросом атомов во время микробомбардировки астероидов.