Кубанский государственный технологический университет

Метеориты — все-таки осколки астероидов

25-01-2012
Фото астероида Итокава, полученное камерой AMICA (Asteroid Multiband Imaging Camera) с борта зонда «Хаябуса». Стрелкой показано движение зонда над поверхностью астероида, а квадратиком — место взятия проб грунта. Во время сближения спектрометр NIRS получил детальные спектры гладкой темной области Сагамихара и каменистой области Цукуба (обе названы в честь японских городов). Изображение с сайта www.physorg.com

Всем известно, что метеориты — это осколки астероидов.

Однако до недавнего времени полученные с Земли отражательные спектры многих астероидов в ближнем инфракрасном диапазоне значительно отличались от спектров найденных на Земле метеоритов, что заставляло специалистов сомневаться в том, в чем уже не сомневается ни один школьник. Исследование ученых, работающих по программе «Хаябуса», объяснило эту разницу и подтвердило устоявшееся мнение. В этом им помогли данные спектрального анализа, проведенного при помощи бортового спектрометра зонда «Хаябуса» во время его сближения с астероидом Итокава.

Межпланетный аппарат «Хаябуса» (Hayabusa) отправился на встречу с астероидом с космодрома Кагосима (Япония) 9 мая 2003 года. Его задачей было взять пробы грунта с астероида и доставить на Землю. Первоначально аппарат хотели направить к астероиду 1989 ML, но из-за неуверенности в надежной работе его ионных двигателей ученые решили выбрать более подходящий вариант — астероид 25143 Итокава (Itokawa), названного в честь зачинателя японской космической промышленности Хидео Итокавы (Hideo Itokawa). Во время полета, кроме капризного ионного двигателя, аппарат ожидало другое испытание — сильная солнечная вспышка. Она нарушила работу солнечных батарей, что снизило до минимума маневренность аппарата. Из-за этого массивный космический корабль массой 0,5 тонн достиг астероида лишь в сентябре вместо расчетной даты в середине 2005 года.

В конце ноября 2005 года аппарату удалось взять пробы грунта, но эта попытка едва не закончилась катастрофой и «Хаябуса» чуть не остался навечно на астероиде. А произошло следующее. Зонд медленно приближался к Итокаве, и, согласно программе спуска, на последних метрах, оставшихся до поверхности, датчик препятствий подал сигнал для включения двигателей торможения. При этом космический зонд должен был зависнуть над астероидом, собрать пробы грунта, а затем удалиться от него. Но двигатели не включились. Аппарат слегка ударился (на скорости 10 см/сек) о поверхность астероида, спружинил и подпрыгнул на высоту 20 метров. Описав за 20 минут закономерную баллистическую траекторию, «Хаябуса» вновь упал на поверхность и на этот раз остался на месте падения. Через некоторое время после падения на астероид двигатели аппарата получили запрограммированную команду на включение и «Хаябуса» вновь поднялся в космическое пространство.

Зонд «Хаябуса» (слева) и тень от него на астероиде Итокава (справа). Изображение и фото с сайта www.universetoday.com

Несмотря на весь драматизм событий, зонду всё же удалось собрать образцы грунта. Аппарат находился на поверхности Итокавы достаточно времени, чтобы в специальный контейнер попали частицы другого мира. Образцы грунта, преодолев расстояние почти в 300 миллионов километров, будут доставлены на Землю в июне 2007 года.

Но уже сейчас, благодаря спектрометру для ближнего инфракрасного диапазона NIRS (Near-Infrared Spectrometer), установленному на борту «Хаябусы», удалось получить и проанализировать спектры поверхностного грунта Итокавы. Оказалось, что малые астероиды тоже подвержены космическому выветриванию.

Цветной снимок астероида Гаспра. Обратите внимание на красные области. Изображение с сайта www.universetoday.com

В течение миллионов лет потоки частиц высокой энергии заставляют «испаряться» поверхность астероидов. В результате на поверхности образуется тонкий слой породы с немного другим химическим составом и, соответственно, отличными от остальной части астероида оптическими свойствами. Именно поверхностный слой астероида и регистрирует спектрограф. Наиболее выветренные области имеют тенденцию приобретать красноватый оттенок. Это весьма важный факт для работы инфракрасных спектрометров, которые чувствительны к ближней инфракрасной области спектра, так как эта область находится ближе всего к красной области видимого спектра.

Величину такого выветривания попытался оценить Такахиро Хирои (Takahiro Hiroi) из Университета Брауна (Brown University, Провиденс, США) вместе с другими специалистами, работающими по программе «Хаябуса». Результаты этого исследования вышли в последнем номере журнала Nature. Ученые проанализировали десятки недавно упавших метеоритов, выставленные в различных музеях. Часть образцов они отбраковали, поскольку их окисление, вызванное воздействие влаги и воздуха, изменяет химический состав и создает своеобразные помехи при сравнении с химическим составом астероида. У оставшихся подходящих образцов они сравнили отражательные спектры в ближнем инфракрасном диапазоне со спектрами, полученными при наблюдениях астероида Итокава. Наиболее любопытными оказались спектры сравнения с метеоритом Alta'ameem, найденном в Ираке 20 августа 1977 года, в котором присутствует нанофазное металлическое железо npFe°.

Сравнительные графики содержания железа на избранных участках поверхности астероида Итокава и в метеорите Alta'ameem, полученные при анализе спектров ближней инфракрасной области, взятых спектрометром NIRS. Просматривается прямая аналогия содержания железа. Изображение с сайта www.physorg.com

Анализируя спектры от темной и светлой областей на поверхности астероида и от метеорита Alta'ameem, Хирои смог оценить разрушительные эффекты космических частиц. Сопоставление этих спектров позволило уточнить, что самые выветренное (темные и красные) места на Итокаве содержит около 0,069% металлического железа, а менее выветренные (светлые и голубые) — около 0,031%. Но так как Alta'ameem принадлежит к LL-хондритам (с очень низким содержанием железа), то есть к классу, который представляет всего 10% обычных метеоритов-хондритов, Хирои считает, что вблизи орбиты Земли должно быть много астероидов, подобным по своему химическому составу метеоритам более многочисленного L- и H-типа. Прародителями многих метеоритов и являются эти астероиды.

Сведения о космическом «выветривании» под влиянием внешних воздействий из космического пространства ранее были получены для спутников других планет и больших астероидов, но такое экспериментальное подтверждение для небольших малых планет, подобных 550-метровому астероиду Итокава, — новый шаг в изучении эволюции Солнечной системы.

Источники: 1) Asteroids and meteorites reveal family resemblance // PhysOrg.com, 13.09.2006. 2) Пресс-релиз Университета Брауна, 07.09.2006.

См. также: Takahiro Hiroi et al. Developing space weathering on the asteroid 25143 Itokawa // Nature. 2006. V. 443. P. 56-58 (7 September 2006).

Александр Козловский, Астрогалактика

См. также подборку новостей о «Хаябусе» на «Элементах». ‹‹