В чем разница между астероидом и кометой? Комета - это, по сути, грязный ледяной шар, состоящий из камня и льда. Классическое изображение - яркая "звезда" в ночном небе с длинным изогнутым хвостом, уходящим в космос. Вот что происходит, когда они приближаются к Солнцу и начинают выделять газы и пыль. Обычно это продолжается до тех пор, пока не останется ничего, кроме камня, или пока они не превратятся в пыль.
Астероиды, с другой стороны, в основном представляют собой просто камни. Они могут вызвать в воображении образы Ханса Соло, ведущего "Тысячелетний сокол" через невероятно плотное "астероидное поле", чтобы спастись от роя истребителей TIE, но в основном они просто спокойно вращаются вокруг Солнца, занимаясь своими делами.
Однако эти два космических объекта не всегда являются взаимоисключающими, как можно было бы предположить. Позвольте мне представить Фаэтон, "каменную комету", которая стирает границы между астероидом и кометой, и позвольте мне рассказать вам, почему стоит обратить внимание на этот удивительный объект в ближайшие годы.
Фаэтон был открыт случайно в 1983 году двумя астрономами из Лестерского университета Саймоном Грином и Джоном Дэвисом. Они обнаружили его на орбите Солнца, анализируя изображения, полученные космическим телескопом под названием Infrared Astronomical Satellite (Iras). Вскоре после этого другие астрономы признали, что Фаэтон является источником ежегодного метеорного потока Геминид — одного из самых ярких метеорных явлений в земном календаре.
Каждый декабрь, когда наша планета пересекает пыльный след, оставленный Фаэтоном, мы становимся свидетелями великолепного зрелища, когда его пылинки сгорают в нашей атмосфере. Однако поведение Фаэтона не похоже ни на какие другие объекты, вызывающие метеорный поток.
В отличие от типичных комет, которые при нагревании вблизи Солнца выбрасывают значительное количество пыли, Фаэтон, по-видимому, не выделяет сегодня достаточного количества пыли, чтобы объяснить появление геминид. Отсутствие значительных выбросов пыли создает интересную проблему.
Благодаря своей орбите Фаэтон находится очень близко к Солнцу, намного ближе, чем Меркурий, наша самая близкая планета. В момент наибольшего сближения (называемого перигелием) температура его поверхности достигает экстремальных значений - около 730°C.
Можно было бы ожидать, что такая сильная жара уничтожит все летучие вещества, присутствующие на поверхности Фаэтона. Это должно либо обнажать свежие, не прогретые слои и выбрасывать огромное количество пыли и газа каждый раз, когда он проходит близко к солнцу, либо образовывать голую корку, которая защищает богатую летучими веществами внутреннюю часть от дальнейшего нагрева, что приводит к отсутствию выделения газа или пыли.
Однако, похоже, что ни один из этих процессов не происходит. Вместо этого Фаэтон продолжает проявлять кометоподобную активность, испуская газ, но не сопровождая его пылевым облаком. Поэтому остается загадкой, почему одна и та же земная кора может выделять летучие газы каждый раз, когда она нагревается солнцем.
Наш эксперимент
Я руководил недавно опубликованным исследованием в журнале Nature Communications, направленным на решение этой загадки путем моделирования интенсивного солнечного нагрева, который испытывает Фаэтон во время своего перигелия.
Мы использовали обломки редкой группы метеоритов, называемых хондритами CM, которые содержат глины, которые, как полагают, схожи по составу с Фаэтоном. Их многократно нагревали в бескислородной среде, имитируя циклы "тепло-холод"/"день-ночь", которые происходят на Фаэтоне, когда он находится близко к Солнцу.
Результаты оказались неожиданными. В отличие от других летучих веществ, которые обычно теряются после нескольких циклов нагревания, небольшое количество сернистых газов, содержащихся в метеоритах, высвобождалось медленно, в течение многих циклов.
Это говорит о том, что даже после многочисленных сближений с Солнцем у Фаэтона остается достаточно газа, чтобы генерировать кометоподобную активность в течение каждого перигелия.
Но как это может работать? Согласно нашей теории, когда поверхность Фаэтона нагревается, содержащиеся в его недрах минералы, содержащие сульфид железа, распадаются на газы, такие как диоксид серы. Однако, поскольку поверхностные слои Фаэтона относительно непроницаемы, эти газы не могут быстро испариться. Вместо этого они накапливаются под поверхностью, например, в поровых пространствах и трещинах.
По мере вращения Фаэтона, которое занимает чуть менее четырех часов, день сменяется ночью, а подземные слои охлаждаются. Некоторые из захваченных газов способны вступать в "обратную реакцию" с образованием соединений нового поколения. Когда ночь снова сменяется днем и отопление возобновляется, они разлагаются, и цикл повторяется.
Почему это важно
Эти результаты носят не только научный характер, но и имеют значение для миссии Японского космического агентства (Jaxa) Destiny+, запуск которой запланирован на конец этого десятилетия. Этот космический зонд пролетит мимо Фаэтона и изучит его с помощью двух мультиспектральных камер и анализатора пыли. Мы надеемся, что он соберет частицы, которые дадут дополнительные сведения о составе этого загадочного объекта.
В любом случае, теория нашей исследовательской группы о процессах газовыделения Фаэтона будет иметь решающее значение для интерпретации полученных данных. Если мы докажем свою правоту, это изменит представление ученых о солнечном нагреве как о геологическом процессе, сделав его применимым не только к кометам, но и к астероидам.
Важно отметить, что Фаэтон не одинок. Существует около 95 астероидов, которые пролетают в пределах 0,20 астрономических единиц (почти 19 миллионов миль) от Солнца. Все, что мы узнаем о Фаэтоне, также может дать представление об их поведении и долгосрочной стабильности.
Наконец, вам, возможно, интересно, как все это связано с метеорным потоком Геминид. Скорее всего, Фаэтон испускал пыль много лет назад. Это могло привести к образованию полосы обломков, которая создает поток Геминид каждый раз, когда частицы вступают в контакт с атмосферой Земли. Когда мы говорим о подарках, которые продолжают дарить, трудно придумать лучший пример.
