Космос долго считался местом статичным и холодным, где огромные глыбы камней на протяжении миллионов лет летают в пустоте без каких-либо изменений. Однако свежее исследование астрономов из Университета Мэриленда (UMD) рисует совсем другую картину. Оказывается, двойные астероидные системы — это настоящие «космические песочницы», где объекты постоянно взаимодействуют, обмениваясь материалом удивительным образом, напоминающим медленную игру в снежки.
Знаете ли вы, что примерно каждый шестой астероид (а это около 15 %), пролетающий мимо Земли, на самом деле не «одинокий волк»? Это двойные системы, где вокруг большего объекта вращается меньший спутник. Ранее ученые считали, что эти пары просто существуют рядом под действием гравитации, но данные, опубликованные в Planetary Science Journal, доказывают: между ними происходит довольно тесная связь.
Исследовательская группа обнаружила, что астероиды постоянно «перебрасываются» камнями и пылью. Это не катастрофические столкновения, разрывающие небесные тела на куски, а мягкие, почти деликатные прикосновения. Эти «космические поцелуи» постепенно меняют ландшафт обоих тел, превращая их поверхность в динамичную среду, которая постоянно эволюционирует.
Фотодоказательства: веер из пыли и камней
Ключом к открытию стали уникальные кадры, сделанные космическим аппаратом NASA в рамках миссии DART (Double Asteroid Redirection Test) в 2022 году. Перед тем как намеренно врезаться в астероид, спутник Дидима Диморф, аппарат успел передать на Землю чрезвычайно четкие снимки поверхности.
Анализируя эти изображения, профессор Джессика Саншайн и ее команда заметили нечто странное — яркие полосы в форме веера, простиравшиеся по всей поверхности Диморфа. Сначала ученые грешили на дефекты камеры или ошибки в обработке данных. Но после тщательной очистки изображений стало понятно: перед ними — первое в истории визуальное подтверждение естественного переноса вещества с одного астероида на другой.
«Это было похоже на то, как будто кто-то бросал в астероид космические снежки», — делится впечатлениями профессор Саншайн. — Эти полосы — не что иное, как «шрамы» от ударов на низкой скорости, которые оставил материал, прилетевший с соседнего астероида.
Солнечный двигатель
Откуда же берется этот «камень-путешественник»? Ученые объясняют это явление YORP-эффектом (механизм Ярковского — О’Кифа — Радзиевского — Педдека). Это сложный термин для довольно простого процесса: солнечное излучение нагревает неровную поверхность небольшого астероида, заставляя его вращаться все быстрее и быстрее.
Космический телескоп Hubble сфотографировал два хвоста пыли, выброшенные из астероидной системы Дидим-Диморф через несколько дней после того, как космический аппарат DART столкнулся с меньшим астероидом. Источник: NASA, ESA
Когда скорость вращения становится критической, центробежная сила начинает превосходить слабую гравитацию астероида. Осколки скал, пыль и валуны, лежащие на поверхности «родительского» Дидима, просто взлетают в открытый космос. А поскольку рядом находится Диморф, значительная часть этого «мусора» попадает в его гравитационную ловушку и мягко оседает на его поверхности. Таким образом, Солнце выступает в роли невидимого двигателя, раскручивающего астероиды до состояния космических разбрызгивателей.
Детективная работа с пикселями
Обнаружить эти полосы было настоящим вызовом. На оригинальных снимках DART они были почти невидимыми из-за сложного освещения и игры теней от многочисленных валунов. Тони Фарнхем и Хуан Ризос из Университета Мэриленда разработали специальные алгоритмы, чтобы «убрать» лишний свет и тени.
Работу осложнял и сам полет зонда: он приближался к цели почти по прямой линии, из-за чего ракурс и угол освещения почти не менялись. Это создавало иллюзию, что полосы могут быть лишь оптическим эффектом. Однако создание 3D-модели астероида расставило все по своим местам. Чем точнее становилась модель, тем четче проявлялись веерообразные структуры. Они концентрировались вдоль экватора Диморфа — именно там, где по законам физики должен был оказаться материал, выброшенный из Дидима.
Физика «мягких» столкновений
Мы привыкли к космическим скоростям в тысячи км/ч, но в мире двойных астероидов все иначе. Исследование Гаррисона Агрусы показало, что обломки с Дидима путешествовали к спутнику со скоростью всего 30,7 см/с. Это в три раза медленнее, чем обычная прогулка человека по парку.
Именно благодаря такой «черепашьей» скорости образуются уникальные узоры. Вместо того, чтобы выбивать огромные кратеры, камни мягко входят в рыхлую почву (реголит), оставляя длинные лучи отложений. Это не разрушение, а постепенное «наращивание» массы спутника за счет его «старшего брата».
Проверка теории песком
Чтобы окончательно убедиться в своей правоте, ученые под руководством Эстебана Райта провели серию экспериментов на Земле. В Институте физических наук и технологий UMD создали специальную установку: в емкость с песком, перемешанным с окрашенным гравием (имитация поверхности Диморфа), бросали шарики под разными углами.
Высокоскоростные камеры зафиксировали невероятное сходство: когда «пришелец» ударялся о валуны на поверхности, часть материи отклонялась, а другая проникала сквозь щели, образуя именно те веерообразные лучи, которые мы видим на снимках из космоса. Компьютерное моделирование в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора подтвердило эти результаты.
Следующая остановка — миссия Hera
Это открытие кардинально меняет наше понимание того, как защищать Землю от астероидной угрозы. Если мы хотим изменить траекторию астероида, мы должны понимать, насколько он динамичен и как обменивается массой со своими спутниками.
Следующее крупное событие состоится в декабре 2026 года, когда к системе Дидим-Диморф прибудет миссия Европейского космического агентства (ESA) под названием Hera. Она проведет тщательный «осмотр места происшествия» после удара DART. Ученые надеются увидеть те самые полосы, которые, возможно, не были полностью уничтожены взрывом, и получить новые подсказки о том, как работает этот удивительный космический конвейер.
Ранее мы сообщали о том, как Hubble сфотографировал двойной хвост астероида Диморф.
По материалам NASA JPL
