spacebg covers

Колко стар е астероидът "Рюго"
Мисия: Hayabusa 2


Една от важните научни цели на мисията „Хаябуса 2“ е да определи възрастта на астероидът „Рюго“. Теорията е, че това е много древен въглероден астероид, който се е формирал още преди образуването на Земята. В последствие точно от такива тела като него се е формирала нашата и останалите скалисти планети.  

Това е добра теория, но тя трябва да се докаже. Като първа стъпка е, определянето на точната възраст на Рюго и как този астероид се е променил във времето. Това са важни но трудни за отговор въпроси. Най-напред определянето на възрастта на небесните тела се извършва като се преброят размерите и гъстотата на кратерите. Сравняването на получените числа с очакваната скорост на въздействия, дава възрастта на наблюдаваната повърхност.

Това важи най-вече за безатмосферните големи тела, като Луната или Меркурий, на които падащите метеорити го правят по „стандартния“ начин. На тях метеоритното тяло се сблъсква с безкрайна и твърда скалиста повърхност на която формира точно определена дупка в зависимост от неговата маса и скорост. След това, достатъчно силната гравитация привлича изхвърления материал и той се насипва около новия кратер, заличавайки всички по-дребни кратери. В различните епохи, въздействията са различни. Общо взето колкото по-старо е тялото, толкова повече големи кратери се забелязват спрямо броя на малките. Така преброявайки кратерите може да се правят изводи за възрастта на повърхността.

Но когато става въпрос за астероиди оценяването на възрастта по този начин може да е много несигурно. Най-напред съществуват неясноти относно плътността на материала. Докато на големите тела скалите са с приблизително еднаква плътност навсякъде, на астероидите този показател може доста да варира. Всъщност съществуват астероиди с доста рехави вътрешности, други с прекалено плътни. Някои са със смесен състав, една част от тях е рехава и несвързана, подобно на купчина чакъл, друга част е съставена от големи камъни долепени един до друг, трета може да е плътна скала. Формирането на кратери в такива различаващи се повърхности ще става всеки път по различен начин. Например тяло което формира сравнително малък кратер на Луната може да образува значително по-голям на астероид. Оказва се обаче, че и обратното е вярно, тяло което формира голям кратер на обширна скалиста повърхност може да формира съвсем малък и неправилен кратер на астероид. Разчитайки само на броя на кратерите ще поставим астероида в друга епоха от действителната.

Другото нещо е, че астероидите почти не притежават гравитация, която да задържи отлитащите от ударите отломки. Например гравитацията на астероидът Рюго е само 0.00001 част от земната. Заради това, учените очакват, че формирането на всеки по-голям кратер няма да запълва по-малките около него, което също внася несигурност във възрастта.

Оказва се, че и това не е точно така. Ако астероидът е изграден от големи несвързани камъни, с диаметри до няколко десетки метри, тогава едно сравнително силно въздействие което ще формира голям кратер на скалиста повърхност може просто само да размести астероидните конгломерати, образувайки сравнително малък кратер с неправилна форма. Енергията на удара ще се неутрализира бързо от гравитационното привличане на отделните скални късове. Слабата гравитация не е гаранция че всеки път при силен удар ще се формира голям кратер.

Изводът е, че на малките безатмосферни тела формирането на кратери е различно, спрямо големите такива и не може да се разчита за точно определяне на възрастите от този показател. Конкретно за Рюго се смята, че той се е родил в астероидния пояс. Там ако съдим по броя на кратерите, е съществувал от 6 до 200 милиона години. Това е доста несигурно, но след този период е напуснал тази зона и се е отправил към вътрешната слънчева система, където почти не изпитва въздействия. Тази несигурност се дължи на това, че не се знае как материалът от повърхността на астероида реагира на ударите.

Това са изображения на SCI кратера. В ляво (A) е районът преди удара, фотографиран от височина 1.72 км. С MB е обозначен камъкът „Лиджима“, SB е камъкът „Окамото“. Другата снимка (B) е същото място след удара. В (С) образувалият се кратер е маркиран с жълтия полукръг, а бялото поле е областта показана на снимка (D) на която е отбелязана малката яма. Credit: Jaha

 

За да се изясни този важен въпрос, мисията „Хаябуса 2“ извърши нещо много специално – образува изкуствен кратер на неговата повърхност.

SCI е меден снаряд с тегло 2 кг, който удари повърхността на Рюго със скорост 2 км/сек. Основният космически кораб не е присъствал на мястото на удара, но сблъсъкът е наблюдаван от подвижната камера „DCAM3“. Три седмици по-късно новият кратер е фотографиран и от бордовата камера „ONC-T“, когато космическият кораб се е спуснал на 1,7 км над мястото на удара.

Видяното точно се вписва с теориите. Кратерът не е симетричен. Изглежда повърхността е изградена от големи каменни блокове, които не са позволили образуването на правилен кратер. Въздействието от SCI е преместило десетки от тези скали, включително и един 5 метров камък, който е избутан 3 метра на северозапад от първоначалното си положение. Въпреки това, камъкът „Окамото“ на юг е останал неподвижен и е блокирал растежа на кратера. Резултатът е полукръгъл кратер с изтичане на енергията в посока северозапад.

Новият кратер е с диаметър 14,5 м. Ако го измерим заедно с образувания ръб размерът е 17,6 метра или той е седем пъти по-голям от кратер, който ще се образува на Земята от същия снаряд. В близост до мястото на удара се е образувала и малка яма, което предполага, че Рюго може да притежава слоеста структура, като отдолу е по-твърдия слой съдържащ ямата, покрит с по-рехав повърхностен материал.

Това са DCAM3 изображения на въздействието. Credit: JAHA

 

DCAM3 наблюденията са предоставили две жизненоважни улики за определяне на силите формиращи кратера. Най-напред завесата от изхвърления материал не е отлетяла в космоса според очакванията, а е останала прикрепена към земята. Второто важно нещо е, че материалът поне частично е отложен върху ръба на кратера. И двете неща показват, че гравитацията не е мним наблюдател и тя макар и слаба оказва въздействие при формирането на кратери. Това всъщност е доста добра новина. Включването на гравитацията от експеримента означава, че моделите описващи образуването на кратери върху астероиди се доближават до стандартните.

От ляво (A) е DCAM3 изображение създадено по време на въздействието. Виждат се четири отделни лъча изхвърлен материал. В средата (B) е оптично изображение на мястото на удара. Показани са посоките на лъчите. (С) е промяна в отразяващата способност преди и след въздействието. Смята се, че по-тъмните региони показват материал изкопан под повърхността. Credit: JAHA

 

Изчисленията показват, че ако включим гравитацията SCI трябва да генерира кратер с радиус 6.9 - 7.7m. Това се вписва идеално с истинския видим радиус от 7,3 метра.

По този начин, ако размера на кратерите по повърхността на Рюго се определят и от гравитацията, тогава несигурността на възрастта на повърхността на астероида се стеснява. Експериментът SCI предполага, че Рюгу е останал в астероидния пояс между 6,4 и 11,4 милиона години, през което време е търпял множество удари. След това неговата орбита се е променила и той е навлязъл във вътрешната Слънчева система, където се е превърнал в близко земен астероид (NEA). В тази по-празна част от пространството сблъсъците стават далеч по-рядко и съответно става трудно да се прецени отминаването на времето. Тази миграция още един път внася несигурност в определянето на възрастта, но грубо казано, оценките са, че той се е превърнал в близкоземен астероид преди около 10 милиона години.

Рюго е С-тип астероид, което означава че е предимно скалист с по-високо съдържание на въглерод. Смята се, че точно такива астероиди са образували вътрешните планети като много отдавна вътрешната слънчева система е представлявала рояк от такива тела. Специално този някак си е оцелял и не е влязъл в състава на някоя планета. Как точно го е направил, дали е бил винаги във вътрешната слънчева система или се е заселил съвсем наскоро е нещото което интересува учените. Определянето на неговата истинска възраст е само началото от разнищването на историята на този завладяващ астероид, но за съжаление трудностите започват от самото начало. Предстои много работа, особено след доставянето на пробите.


  • 167
  • 0
  • Mar 24, 2020

Коментар
Подобни публикации