Поверхность Луны усеяна кратерами, которые образовались в результате метеоритной бомбардировки. Но что, если крупные фрагменты отколовшихся лунных пород во время таких катаклизмов были выброшены в межпланетное пространство? Тогда эти осколки до сих пор «путешествуют» по Солнечной системе, скрываясь среди астероидов. Возможно, учёные обнаружили один из таких фрагментов совсем недалеко от Земли.
Под подозрение попал квазиспутник нашей планеты — астероид Камоалева, который относится к очень немногочисленному и наименее изученному подклассу околоземных объектов. Их уникальность заключается в том, что под воздействием гравитации нашей планеты эти небесные тела движутся вокруг Солнца синхронно с Землёй, то есть с периодом обращения в 1 год. При этом квазиспутники не обращаются вокруг неё, хотя и остаются поблизости.
Орбиты этих объектов более вытянутые, чем у Земли, поэтому большую часть времени они проводят внутри и за пределами орбиты планеты, попеременно то отставая от неё, то опережая. По сути, квазиспутники совершают постоянные петли вокруг Земли в противоположном ей, ретроградном, направлении. Такое движение приводит к тому, что они не попадают в сферу Хилла — пространство вокруг небесного тела, где его гравитация может захватить и удерживать «настоящий» спутник на орбите.
Камоалева находится относительно недалеко от Земли: максимально он отдаляется от нашей планеты на 100 расстояний от Земли до Луны (38,4 миллиона километров), а приближается — на 38 (или 14,5 миллиона километров). Это делает его потенциально опасным астероидом, представляющим угрозу столкновения с Землёй.
Несмотря на близкое расположение, астероид трудно наблюдать и изучать, поскольку он маленький — приблизительно 46-58 метров в поперечнике, и тусклый — его яркость в 4 миллиона раз меньше самой тусклой звезды, которую можно увидеть человеческим глазом. Кроме того, наклон его орбиты и постоянное «петляющее» движение вокруг планеты приводят к тому, что Камоалева появляется в ночном небе с достаточной для наблюдения яркостью только один раз в год — в апреле, в течение нескольких недель.
Камоалева обнаружили в 2016 году. Он стал пятым известным квазиспутником — ближайшим к Земле и самым маленьким. Также учёные определили, что астероид сопровождает Землю около 100 лет, но он не будет долго оставаться на этой орбите — через 300 лет траектория движения изменится. Однако по сравнению с другими квазиспутниками присутствие Камоалева в окрестностях Земли наиболее долгосрочное.
Пятилетние наблюдения показали, что Камоалева по большей части похож на любой другой околоземный астероид. На это указывают его типичные блеск, скорость вращения вокруг своей оси и поверхностная структура. Однако спектральный анализ астероида показал необычный результат.
Изначально полученные спектры Камоалева соответствовали силикатным астероидам, но последующее детальное изучение выявило оливин и пироксен — минералы, входящие в состав лунного реголита. Кроме того, общий спектр оказался несовместим с типичными характеристиками околоземных астероидов и метеоритов, упавших на Землю. Такое отклонение может объясняться высоким содержанием металлов в составе астероида. Другая возможная причина — космическое выветривание, при котором материалы поверхности астероида меняются в результате столкновений с микрометеоритами или под воздействием частиц солнечного ветра.
Однако эти гипотезы учёным ещё только предстоит проверить. А вот с образцами лунных пород, собранных в ходе программы Apollo 14, уже сейчас обнаружилось близкое спектральное соответствие. В связи с этим астрономы предположили, что Камоалева может быть обломком Луны, выброшенным в космос в результате удара астероида.
Необычные спектральные характеристики стали не единственным доводом в пользу лунного происхождения астероида. Орбита Камоалева похожа на земную, а наклонение плоскости его орбиты отличается всего на 7 градусов. Но как астероид сюда попал? Учёные предположили четыре возможных варианта.
Если небесное тело принадлежит к общей популяции околоземных астероидов, то на текущую орбиту оно было захвачено гравитацией планеты. Однако параметры его орбиты, схожие с земной, нетипичны для таких захваченных объектов. Маловероятно, что один из околоземных астероидов мог самопроизвольно переместиться на квазиспутниковую траекторию движения.
Согласно другому предположению, Камоалева может относиться к ещё не обнаруженной категории троянских астероидов Земли. Предполагается, что они расположены аналогично «троянцам» Юпитера — на одной орбите с планетой вблизи гравитационно стабильных точек Лагранжа L4 и L5 системы Земля-Солнце, где гравитация двух небесных тел уравновешивается. Троянские астероиды должны постоянно находиться в 60 градусах впереди и позади нашей планеты относительно линии Земля-Солнце.
Третий вариант предполагает, что Камоалева — фрагмент более крупного астероида, разрушенного в результате гравитационного взаимодействия Земли и Луны. Астрономы даже выявили три небесных тела, каждое из которых могло бы быть «родительским» околоземным объектом: 2020 PN 1 , 2020 PP1 и 2020 KZ2.
Четвёртое и наиболее подходящее объяснение заключается в том, что Камоалева образовался в результате ударного выброса с лунной поверхности. На это указывает и невысокая скорость движения астероида относительно Земли — в 5-10 раз меньше по сравнению с типичными околоземными объектами. Кроме того, на Земле обнаружено более 480 лунных метеоритов, что позволяет предположить, что фрагменты Луны часто перемещаются в околоземном пространстве. Таким образом, Камоалева может стать первым обнаруженным небесным телом, отколовшимся от естественного спутника Земли.
Астрономы предполагают, что астероид мог образоваться в результате крупного столкновения метеорита с Луной от 100 тысяч до 500 лет назад. Однако, только изучив образец самого астероида, учёные смогут выяснить, из какой области поверхности Луны он происходит, когда произошёл выброс и каков состав этого объекта.
В 2024 году Китайское национальное космическое управление планирует запустить космический аппарат Zhenghe (Чжэнхэ), чтобы собрать образцы Камоалева и доставить их на Землю, а затем исследовать комету главного Пояса 133P/Elst-Pizarro (Эльста-Писарро). Некоторые научные инструменты космического аппарата разрабатывает российский Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН).
Автор: Алина Нестерова
Источники: www.nature.com, skyandtelescope.org, phys.org, www.sciencealert.com, www.space.com, www.popsci.com, earthsky.org, www.cnet.com, ssd.jpl.nasa.gov, ru.wikipedia.org, ru.wikipedia.org