Фаэтон считается околоземным астероидом, однако его странные свойства выделяют это небесное тело среди остальных астероидов и приближают Фаэтон к кометам. Что же общего у этого астероида с кометами, и почему при сближении с Солнцем он обзаводится пылевым хвостом? Давайте разбираться в нашей статье.
Фаэтон входит в группу самых многочисленных астероидов, пересекающих орбиту Земли, — Аполлонов (не путайте его с гипотетическим планетным телом Фаэтон, который, по устаревшей гипотезе, существовал в районе Главного пояса астероидов, но был разрушен). Первая отличительная особенность этого тела — его орбита. Большинство астероидов движется по круговой орбите, в то время как Фаэтон — по вытянутой эллиптической, что более характерно для комет. Также, в отличие от других астероидов, он пересекает орбиты всех планет земной группы: Марса, Земли, Венеры и Меркурия.
Во-вторых, траектория движения Фаэтона приближает его к Солнцу сильнее остальных Аполлонов. Точка перигелия находится на расстоянии всего 21 миллион километров от Солнца, что в два раза меньше, чем перигелий Меркурия. В этот момент астероид становится ярче и обзаводится пылевым хвостом, что внешне делает его похожим на комету.
И в-третьих, по общепринятой теории Фаэтон ответственен за возникновение ежегодного метеорного потока Геминиды, когда пылевые частицы астероида сгорают в атмосфере Земли. Такой вывод следует из схожести орбитальных параметров Фаэтона с параметрами метеорного потока. При этом источники всех остальных метеоритных дождей, наблюдаемых в атмосфере Земли, — кометы. Наша планета проходит через поток пылевых частиц, выброшенных Фаэтоном и рассредоточенных по его орбите, раз в год — в декабре.
Несмотря на сходство с кометами, инфракрасный анализ астероида выявил его каменистый состав. Однако внешние признаки и поведение загадочного небесного тела даже натолкнули учёных на мысль, что Фаэтон — «бывшая» (или выродившаяся) комета, с поверхности которой все ледяные частицы испарились либо оказались запечатаны под толстым слоем пыли.
Как бы то ни было, на поверхности Фаэтона льда нет. Но тогда откуда у него появляется хвост? В чём причина выброса пылевых частиц?
Признаки кометной активности у астероидов Главного пояса астрономы уже обнаруживали. Такая активность может быть обусловлена какой-либо из трёх причин: столкновением с микрометеоритами, разрушением в результате слишком быстрой раскрутки вокруг собственной оси или наличием подповерхностного водяного льда.
Может быть, под поверхностью астероида находятся залежи замороженных летучих веществ — воды, углекислого газа или оксида углерода? Однако на траектории движения Фаэтона, очень близко проходящей от Солнца, ледяные частицы давно бы начали испаряться, в то время как астероид проявляет признаки кометной активности только вблизи перигелия, где температура его поверхности поднимается до 1023 кельвинов, что примерно в 10 раз выше температуры сублимации льда. Следовательно, причина активности астероида не связана со льдом.
Возможно, что минеральные силикаты в составе астероида содержат воду. Однако процесс её испарения в таком случае начался бы при температуре ниже 873 кельвинов, что тоже меньше, чем температура нагрева Фаэтона. Кроме того, в прошлом году учёные с помощью спектрального анализа подтвердили ошибочность этого предположения: в составе астероида отсутствуют гидратированные силикаты, но содержатся богатые натрием минералы содалит и нефелин.
Фаэтон не претерпевал столкновений или разрушений, но, может быть, фрагменты каменных частиц, которые выбрасывает астероид, образуются в результате трещин из-за сильного нагрева астероида? Это могло бы объяснить увеличение яркости небесного тела, а также возникновение метеорного потока, наблюдаемого с Земли. Однако только лишь воздействие экстремальных температур не сможет придать частицам пыли достаточной скорости, чтобы покинуть поверхность астероида и образовать хвост.
Недавно астрономы выдвинули предположение, что причиной кометной активности Фаэтона может быть натрий, который обладает высокой летучестью. Учёные провели теплофизическое моделирование, а также лабораторные исследования, в ходе которых нагревали образцы метеорита Альенде, упавшего на Землю в середине прошлого века и представляющего собой углеродистый хондрит.
В составе Альенде оксид натрия составляет менее половины процента, что на несколько порядков меньше содержания водяного льда в кометах. Следовательно, и активность астероида, которую может породить натрий, будет существенно ниже кометной активности.
Образцы метеорита подвергли нагреву в диапазоне температур от 573 до 1073 кельвинов. Наибольшие потери натрия зарегистрировали при максимальной температуре, однако нагрев происходил в печи в обычной среде, а не в вакууме.
Таким образом, результаты теоретических и практических исследований подтвердили важную роль паров натрия в кометной активности Фаэтона. В момент максимального приближения астероида к Солнцу минералы, содержащие натрий, нагреваются и начинают частично разрушаться, при этом натрий испаряется. Если бы натрий находился только на поверхности небесного тела, то его запасы давно бы истощились, поэтому залежи натрия есть и в недрах астероида.
Такие астероиды как Фаэтон обладают слабой гравитацией, поэтому для выброса пылевых частиц не требуется большого количества натрия, а весь процесс высвобождения не носит взрывной характер и представляет собой постоянное «шипение» пара через трещины в поверхности.
Ещё одним подтверждением причастности натрия стало отсутствие этого элемента у наблюдаемого с Земли метеорного потока Геминид. Во время сгорания в атмосфере частицы излучают свет. Для натрия характерен оранжевый оттенок, однако у Геминид его почти нет. Это объясняется тем, что в момент выброса пылевые частицы, которые впоследствии становятся Геминидами, уже обеднены натрием, поскольку именно его испарение и привело к возникновению пылевого хвоста.
В дальнейшем, чтобы подтвердить выводы, сделанные в ходе исследования, учёным необходимо провести эксперименты с образцами метеоритов, близких к Фаэтону по своему составу. Кроме того, чтобы на практике оценить влияние натрия на возникновение кометной активности у астероида, Японское агентство аэрокосмических исследований планирует в 2024 году запустить космический аппарат DESTINY +, который осуществит пролёт у Фаэтона в 2028 году, оказавшись на расстоянии около 500 километров от астероида.
Автор: Алина Нестерова
Источники: iopscience.iop.org, edition.cnn.com, earthsky.org, www.jpl.nasa.gov, universemagazine.com, ru.wikipedia.org
