Астероид Рюгу, скорее всего, связующее звено в планетарной формации

Москва, 17:45, 17 Мар 2020, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Солнечная система сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Многочисленные фрагменты, свидетельствующие об этой ранней эпохе, вращаются вокруг Солнца как астероиды.

Примерно три четверти из них — богатые углеродом астероиды С-типа, такие как 162173 Рюгу, который был целью японской миссии Хаябуса-2 в 2018 и 2019 годах. В настоящее время космический корабль находится на обратном пути на Землю.

Многие ученые, в том числе исследователи планет из Немецкого аэрокосмического центра, интенсивно изучали эту космическую «груду обломков», которая имеет диаметр почти 1 километр и может приблизиться к Земле. Инфракрасные изображения, полученные Хаябуса-2, теперь опубликованы в научном журнале Nature. Они показывают, что астероид состоит почти полностью из высокопористого материала.

Рюгу был сформирован в основном из фрагментов родительского тела, которое было разбито от ударов. Высокая пористость и связанная с этим низкая механическая прочность фрагментов породы, составляющих Рюгу, гарантируют, что такие тела распадаются на многочисленные фрагменты при входе в атмосферу Земли. По этой причине богатые углеродом метеориты очень редко встречаются на Земле, и земная атмосфера довольно надежно защищает от них.

Тепловое поведение показывает плотность астероида

Нагрев поверхности астероида Рюгу

Это исследование глобальных свойств Рюгу подтверждает и дополняет выводы, полученные во время полета на Хаябуса-2.

«Хрупкие, высокопористые астероиды, такие как Рюгу, вероятно, являются связующим звеном в эволюции космической пыли в массивные небесные тела», — говорит Матиас Гротт. «Это закрывает пробел в нашем понимании формирования планет, поскольку мы едва ли когда-либо могли обнаружить такой материал в метеоритах, найденных на Земле».

Осенью 2018 года ученые, работающие с сотрудником японского космического агентства JAXA Тацуаки Окада, проанализировали температуру поверхности астероида в нескольких сериях измерений, выполненных с помощью тепловизора ​​на борту Хаябуса-2. Эти измерения были сделаны в диапазоне длин волн от 8 до 12 микрометров в течение дневных и ночных циклов. В процессе обнаружилось, что, за очень немногими исключениями, поверхность нагревается очень быстро при воздействии солнечного света.

«Быстрое потепление после восхода солнца, примерно от минус 43 градусов Цельсия до плюс 27 градусов Цельсия, говорит о том, что составляющие части астероида имеют как низкую плотность, так и высокую пористость», — объясняет Гротт.

Около 1% валунов на поверхности были холоднее и более похожи на метеориты, найденные на Земле.

«Это могут быть более массивные фрагменты изнутри исходного родительского тела, или они могут быть получены из других источников и упали на Рюгу», — добавляет Йорн Хелберт, который также является автором исследования.

От планетезималей до планет

Хрупкая пористая структура астероидов С-типа может быть похожа на структуру планетезималей, которые образовались в первичной солнечной туманности и нарастали во время многочисленных столкновений с образованием планет. Большая часть коллапсирующей массы до солнечного облака газа и пыли накапливалась на молодом Солнце. Когда критическая масса была достигнута, в ее ядре начался процесс тепловыделения ядерного синтеза.

Оставшаяся пыль, лед и газ накапливаются во вращающемся аккреционном диске вокруг вновь образовавшейся звезды. Под действием силы тяжести первые планетарные зародыши или планетезимали были сформированы на этом диске примерно 4,5 миллиарда лет назад.

Планеты и их луны сформировались из этих планетезималей после сравнительно короткого периода, возможно, всего 10 миллионов лет. Многие второстепенные тела — астероиды и кометы — остались. Они не смогли агломерировать с образованием дополнительных планет из-за гравитационных возмущений, особенно вызванных Юпитером — безусловно самой большой и самой массивной планеты.

Однако процессы, имевшие место в начале истории Солнечной системы, еще не до конца понятны. Многие теории основаны на моделях и еще не подтверждены наблюдениями, отчасти потому, что следы этих ранних времен редки.

«Поэтому исследования по этому вопросу в первую очередь зависят от внеземного вещества, которое достигает Земли из глубин солнечной системы в форме метеоритов», — объясняет Хелберт. «Он содержит компоненты от времени, когда Солнце и планеты были сформированы. Кроме того, нам нужны миссии, такие как Хаябуса-2, чтобы посетить второстепенные тела, которые сформировались на ранних стадиях солнечной системы».

Пористые камни на Рюгу

Летом 2019 года результаты миссии по посадке MASCOT показали, что посадочная площадка на Рюгу была в основном заполнена большими, высокопористыми и хрупкими валунами.

«Опубликованные результаты являются подтверждением результатов исследований с помощью радиометра DLR MARA на MASCOT», — сказал Матиас Гротт. «Теперь было показано, что порода, анализируемая MARA, является типичной для всей поверхности астероида. Это также подтверждает, что фрагменты обычных астероидов С-типа, таких как Рюгу, вероятно, легко распадаются из-за низкой внутренней прочности при входе в атмосферу Земли».

3 октября 2018 года спускаемый модуль MASCOT приземлился на Рюгу в свободном падении. После приземления он «отскочил» еще на несколько метров, прежде чем остановился. МОдуль перемещался по поверхности с помощью вращающегося поворотного рычага. Это позволило повернуть MASCOT на «правую» сторону и даже совершать прыжки на поверхности астероида из-за низкого гравитационного притяжения Рюгу. В общей сложности MASCOT проводил эксперименты на Рюгу в течение примерно 17 часов.

Образцы астероида Рюгу сейчас на пути к Земле

Зонд Хаябуса-2 с орбиты нанёс на карту астероид с высоким разрешением, а позже получил образцы первичного тела с двух посадочных площадок.

В настоящее время они запечатаны в транспортную капсулу и летят к Земле на космическом корабле. Капсула должна приземлиться в Австралии в конце 2020 года. До сих пор исследователи предполагают, что материал Рюгу химически подобен материалу хондритных метеоритов, которые также находятся на Земле.

Хондриты — это небольшие каменные сферы размером с миллиметр, которые образовались в исконной солнечной туманности 4,5 миллиарда лет назад и считаются строительными блоками планетарного образования.

Однако до сих пор ученые не могут исключить возможность того, что они сделаны из богатого углеродом материала, такого как найденный на комете 67P / Чурюмова-Герасименко в рамках миссии ESA Rosetta с посадочным аппаратом Philae. Анализы образцов из Рюгу с нетерпением ожидаются.