NASA's Lucy виявляє хиткий, горіхоподібний астероїд - Наука NASA

Навіть маленькі астероїди ведуть складні життя. Під час свого пролітного проходження біля астероїда Дональдйохансон минулого року, космічний апарат NASA Lucy виявив, що астероїд є хитким, горіхоподібним тілом, яке зазнало великої активності за свою відносно коротку історію. Утворений внаслідок злиття фрагментів після насильницької колізії 155 мільйонів років тому, астероїд був трансформований малими, але незворотними силами радіації Сонця, зберігаючи при цьому ознаки короткочасної присутності рідкої води в його віддаленому минулому.

Летючи через головний пояс астероїдів до однієї з груп троянських астероїдів Юпітера, космічний апарат Lucy зібрав перші детальні зображення та інші дані про Дональдйохансон 20 квітня 2025 року, коли він пролетів на відстані 650 миль від астероїда. Дані показали, що, замість того щоб обертатися просто навколо однієї осі, як більшість інших астероїдів і планет, Дональдйохансон має більш складне обертання навколо двох осей. Вчені також побачили горіхоподібну форму Дональдйохансона та кратери і гребені на його поверхні.

Зустріч Lucy з астероїдом була запланована як генеральна репетиція для космічного апарата та команди місії перед його основними зустрічами з астероїдами, які почнуться з пролітного проходження Lucy біля троянського астероїда Еврібатес 12 серпня 2027 року. Інструменти працювали як очікувалося, і, як бонус, вчені отримали рідкісну можливість вивчити раніше невивчену астероїд з близької відстані та порівняти його з двома астероїдами зі схожими складами, але різними історіями: Бенну, метою місії NASA OSIRIS-REx з повернення зразків, і Рюгу, місцем місії JAXA (Японське агентство аерокосмічних досліджень) Hayabusa2.

Ось що команда вчених Lucy дізналася досі з зустрічі з Дональдйохансоном, як повідомляється 18 червня в журналі Science.

За допомогою наземних телескопів спостерігачі бачили коливання в світлі, яке відбиває Дональдйохансон, регулярні патерни піків і долин, типові для подовженого об'єкта, що обертається раз на 10,5 земних днів. Але дані Lucy виявили інший патерн: Дональдйохансон, здається, обертається як хиткий топ. Автори статті повідомили, що астероїд обертається навколо своєї осі раз на 10,5 земних днів і хитко коливається вперед і назад навколо своєї довгої осі раз на 26,5 днів.

Хоча наземні спостереження натякали на подовжену форму Дональдйохансона, проліт Lucy виявив "білобатну" структуру: два лобуси, з'єднані шиєю, як горіх. Ці лобуси, ймовірно, є двома фрагментами від колізії астероїдів, які ніжно злилися разом під впливом їхньої взаємної гравітації.

Дональдйохансон, ймовірно, обертався принаймні в 10 разів швидше, коли він утворився, сповільнившись до своєї поточної швидкості за останні 20-60 мільйонів років, оцінює команда. У міру сповільнення баланс між центробіжною силою, що відштовхує речі, і гравітацією, що притягує речі, змінився, і вільний кам'янистий матеріал зсувся вниз по схилам, створюючи зношений вигляд багатьох кратерів, як показали зображення з проліту.

Автори статті стверджують, що сповільнення обертання астероїда, ймовірно, викликане тонким наслідком сонячного нагрівання, відомим як ефект YORP. Кожна частина нагрітої сонцем поверхні астероїда випромінює тепло у вигляді інфрачервоного світла, і це випромінювання надає невелику силу віддачі поверхні. Оскільки форма астероїда не симетрична, це призводить до чистого моменту, або скручування, яке може змінити обертання астероїда. Таким чином, YORP може сповільнювати обертання астероїдів або прискорювати їх, як у випадку з Бенну (раз на чотири години) і Рюгу (раз приблизно кожні сім годин), які, ймовірно, раніше оберталися набагато повільніше, ніж сьогодні.

Коли Lucy пролетіла повз Дональдйохансона зі швидкістю 30,000 миль на годину, вона зафіксувала сигнатури багатих залізом глиняних мінералів на поверхні. Ці глини, напевно, утворилися в далекому минулому за допомогою рідкої води. Однак експозиція, ймовірно, була короткочасною, зробили висновок вчені Lucy, оскільки залізо в глинах має тенденцію замінюватися іншими елементами, такими як магній, коли вода затримується.

Дійсно, вчені бачили магній-багаті глини на Бенну і Рюгу, що свідчило про тривалу експозицію води, можливо, що тривала мільйони років, коли вони ще були частиною більших астероїдів.

Ця різниця в історії експозиції води та інші характеристики можуть означати, що батьківські тіла цих астероїдів утворилися в різний час або в різних регіонах сонячної системи, перш ніж переміститися до головного пояса.

Вважається, що Дональдйохансон складається з кам'янистих залишків більшого астероїда, багатого вуглецем і водою, який зіткнувся з іншим об'єктом у головному поясі астероїдів. Бенну і Рюгу, ймовірно, утворилися таким же чином і в одному й тому ж регіоні.

Але Дональдйохансон відрізняється. Йому 155 мільйонів років, він значно молодший за Бенну і Рюгу, які утворилися 1-2 мільярди років тому. Дональдйохансон також залишався в поясі астероїдів з моменту свого народження, тоді як його блукаючі родичі мігрували в орбіти навколо Сонця, які наближають їх до орбіти Землі приблизно раз на рік (що зробило їх ідеальними близькими цілями для місій повернення зразків).

"Для вчених корисно порівнювати Дональдйохансона з астероїдами, такими як Бенну і Рюгу, які, здавалося б, є схожими астероїдами, оскільки кожна тонка різниця є ще однією підказкою до нашої історії походження," - сказала Симона Марчі, заступник головного дослідника Lucy і головний автор дослідження в офісі Південно-західного дослідницького інституту в Боулдері, штат Колорадо.

"Коли ми почнемо дізнаватися більше про Троянців, абсолютно іншу популяцію космічних каменів з дуже різними історіями, наше розуміння формування сонячної системи, безумовно, буде поставлено під загрозу," - додала Марчі.

Названий на честь скам'янілого скелета предка людини, виявленого в Ефіопії в 1974 році, місія NASA Lucy стане першою місією, яка досліджуватиме троянські астероїди Юпітера, популяцію добре збережених космічних каменів, які утворилися на ранніх етапах історії нашої сонячної системи і можуть допомогти вченим зрозуміти, як планети формувалися і переміщалися, перш ніж осісти в своїй теперішній конфігурації.

Завантажте графіки історії з Наукової візуалізаційної студії NASA.