Астероид Фаэтон, диаметр которого составляет пять километров, долгое время озадачивал исследователей. Похожий на комету хвост виден в течение нескольких дней, когда астероид проходит ближе всего к Солнцу во время своей орбиты. Однако хвосты комет обычно образуются в результате испарения льда и углекислого газа, что не может объяснить этот хвост.

Загадочный хвост

Хвосты комет обычно образуются в результате испарения льда и углекислого газа, что не может объяснить этот хвост.

Когда поверхностный слой астероида разрушается, отделившиеся гравий и пыль продолжают двигаться по той же орбите и при столкновении с Землей образуют скопление падающих звезд. Фаэтон вызывает метеорный поток Геминид, который появляется в небе каждый год примерно в середине декабря. По крайней мере, согласно преобладающей гипотезе, потому что именно в это время Земля пересекает траекторию астероида.

До сих пор теории о том, что происходит на поверхности Фаэтона вблизи Солнца, оставались чисто гипотетическими. Что отделяется от астероида? Как? Ответ на загадку был найден благодаря пониманию состава Фаэтона.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy исследователями из Университета Хельсинки, инфракрасный спектр Фаэтона, ранее измеренный космическим телескопом НАСА «Спитцер», повторно проанализирован и сравнен с инфракрасными спектрами метеоритов, измеренными в лабораториях.

Исследователи обнаружили, что спектр Фаэтона в точности соответствует определенному типу метеорита, так называемому углеродистому хондриту CY. Это очень редкий тип метеорита, о котором известно всего шесть экземпляров.

Астероиды также можно изучать путем получения образцов из космоса, но метеориты можно изучать и без дорогостоящих космических полетов. Так, астероиды Рюгу и Бенну, цели недавних миссий JAXA и NASA по возвращению образцов, относятся к метеоритам CI и CM.

Все три типа метеоритов происходят от зарождения Солнечной системы и частично похожи друг на друга, но только группа CY демонстрирует признаки высыхания и термического разложения из-за недавнего нагревания.

Все три группы демонстрируют признаки изменений, произошедших на ранних этапах эволюции Солнечной системы, когда вода соединялась с другими молекулами, образуя филлосиликатные и карбонатные минералы. Однако метеориты типа CY отличаются от других высоким содержанием сульфида железа, что позволяет предположить их собственное происхождение.

Спектр Фаэтона совпадает со спектрами углеродистых хондритов типа CY

Анализ инфракрасного спектра Фаэтона показал, что астероид состоял, по крайней мере, из оливина, карбонатов, сульфидов железа и оксидных минералов. Все эти минералы подтверждали связь с метеоритами CY, особенно сульфид железа. Карбонаты предполагали изменения в содержании воды, которые соответствовали примитивному составу, в то время как оливин является продуктом термического разложения филлосиликатов при экстремальных температурах.

В ходе исследования с помощью теплового моделирования удалось показать, какие температуры преобладают на поверхности астероида и когда определенные минералы разрушаются и выделяют газы. Когда Фаэтон проходит близко к Солнцу, температура его поверхности повышается примерно до 800 °C. Группа метеоритов CY хорошо подходит для этого. При одинаковых температурах карбонаты выделяют углекислый газ, филлосиликаты выделяют водяной пар, а сульфиды — газообразную серу.

Согласно исследованию, все минералы, идентифицированные на Фаэтоне, по-видимому, соответствуют минералам метеоритов типа CY. Единственными исключениями были оксиды портландита и брусита, которые не были обнаружены в метеоритах. Однако эти минералы могут образовываться, когда карбонаты нагреваются и разрушаются в присутствии водяного пара.

Хвост и метеорный поток получают объяснение

Состав и температура астероида объяснили образование газа вблизи Солнца, но объясняют ли они также пыль и гравий, образующие метеориты Геминиды? Было ли у астероида достаточное давление, чтобы поднять пыль и камни с поверхности астероида?

Исследователи использовали экспериментальные данные других исследований в сочетании со своими тепловыми моделями, и, основываясь на них, было подсчитано, что, когда астероид проходит ближе всего к Солнцу, из минеральной структуры астероида выделяется газ, который может привести к разрушению породы. Кроме того, давление, создаваемое углекислым газом и водяным паром, достаточно велико, чтобы поднять мелкие частицы пыли с поверхности астероида.

«Выброс натрия может объяснить слабый хвост, который мы наблюдаем вблизи Солнца, а термическое разложение может объяснить, как пыль и гравий выделяются из Фаэтона», — говорит ведущий автор исследования, постдокторский исследователь Эрик Макленнан из Университета Хельсинки.

«Было здорово видеть, как каждый из обнаруженных минералов, казалось, встал на свое место, а также объяснил поведение астероида», — резюмирует доцент Микаэль Гранвик из Университета Хельсинки.