Астероид Фаэтон, диаметр которого составляет пять километров, долгое время озадачивал исследователей. Похожий на комету хвост виден в течение нескольких дней, когда астероид проходит по своей орбите ближе всего к солнцу.
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 разрушается, отделившийся гравий и пыль продолжают двигаться по той же орбите и порождают скопление падающих звезд при столкновении с Землей. Фаэтон вызывает метеорный поток Геминид, 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 отрывается от астероида? Как? Ответ на загадку был найден благодаря пониманию состава Фаэтона.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy исследователями из Хельсинкского университета, инфракрасный спектр Фаэтона, ранее измеренный космическим телескопом НАСА "Спитцер", повторно проанализирован и сравнен с инфракрасными спектрами метеоритов, измеренными в лабораториях.
Исследователи обнаружили, что спектр Фаэтона в точности соответствует определенному типу метеоритов, так называемому САЙ-углеродистому хондриту. Это очень редкий тип метеоритов, о которых известно всего шесть образцов.
Астероиды также можно изучать, извлекая образцы из космоса, но метеориты можно изучать без дорогостоящих космических полетов. Астероиды Рюгу и Бенну, цели недавних миссий JAXA и НАСА по возвращению образцов, принадлежат к метеоритам CI и CM.
Все три типа метеоритов происходят из 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 во время ранней эволюции Солнечной системы, когда вода соединялась с другими молекулами, образуя филлосиликатные и карбонатные минералы. Однако метеориты типа CY отличаются от других из-за высокого содержания сульфида железа, что наводит на мысль об их собственном происхождении.
Анализ инфракрасного спектра Фаэтона показал, что астероид состоял по меньшей мере из оливина, карбонатов, сульфидов железа и оксидных минералов. Все эти минералы поддерживали связь с метеоритами CY, особенно сульфид железа. Карбонаты предполагают изменения в содержании воды, которые соответствуют первоначальному составу, в то время как оливин является продуктом термического разложения филлосиликатов при экстремальных температурах.
В ходе исследования с помощью теплового моделирования удалось 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 подходит под эту категорию. При сходных температурах карбонаты выделяют углекислый газ, филлосиликаты - водяной пар, а сульфиды - газообразную серу.
Согласно исследованию, все минералы, обнаруженные на Фаэтоне, по-видимому, соответствуют минералам метеоритов типа CY. Единственными исключениями были оксиды портландит и брусит, которые не были обнаружены в метеоритах. Однако эти минералы могут образовываться при нагревании карбонатов и разрушаться в присутствии водяного пара.
Хвост и метеорный поток получают объяснение
Исследователи использовали экспериментальные данные других исследований в сочетании со своими тепловыми моделями, и, основываясь на них, было подсчитано, что, когда астероид проходит ближе всего к солнцу, из минеральной структуры астероида выделяется газ, который может вызвать разрушение породы. Кроме того, давление, создаваемое углекислым газом и водяным паром, достаточно велико, чтобы поднимать мелкие частицы пыли с поверхности астероида.
"Выброс натрия может объяснить слабый хвост, который мы наблюдаем вблизи Солнца, а термическое разложение может объяснить, как из Фаэтона выделяются пыль и гравий", - говорит ведущий автор исследования, постдокторант Эрик Макленнан из Хельсинкского университета.
"Было здорово видеть, как каждый из обнаруженных минералов, казалось, встал на свое место, а также объяснить поведение астероида", - говорит доцент Микаэль Гранвик из Хельсинкского университета.
Источник: Nature Astronomy, Университет Хельсинки
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
На изображении:
Температуры, оцененные на одной суточной глубине термической оболочки под недрами и поверхностью Фаэтона во время прохождения перигелия. Обратите внимание, что вращение Фаэтона каждые ~ 3,6 часа вызывает колебания температуры на каждой широте, которые окрашены в соответствии с условными обозначениями. Горизонтальными линиями обозначен нижний температурный диапазон, при котором образуются газы в результате термического разложения.
Дополнительные материалы
