Тайны космических «снежков»: Миссия NASA DART раскрыла неожиданные секреты двойных астероидов

Ученые, анализирующие снимки, полученные в ходе миссии NASA по тестированию технологии перенаправления астероидов (DART), обнаружили первые визуальные доказательства того, что небольшие астероиды обмениваются камнями и пылью в ходе медленного процесса, который меняет их поверхность на протяжении миллионов лет.

Согласно новому исследованию, снимки, сделанные космическим аппаратом DART в конце 2022 года — за мгновения до того, как он преднамеренно врезался в астероид-луну Диморф, — позволили разглядеть на его каменистой поверхности слабые веерообразные полосы.

Исследователи полагают, что эти полосы, скорее всего, образовались из обломков, сорвавшихся с Диморфоса или его бинарного компаньона — более крупного астероида Дидим. Этот материал дрейфовал между двумя телами и осел на поверхность в результате медленных ударов.

«Поначалу мы думали, что с камерой что-то не так, а затем решили, что, возможно, ошибка в нашей обработке изображений», — заявила в своем сообщении ведущий автор исследования Джессика Саншайн из Университета Мэриленда.

Однако дальнейший анализ показал, что полосы соответствуют признакам мягких ударов на низкой скорости от материала, дрейфующего в космосе. «Это как бросать космические снежки», — пояснила Саншайн. «Мы получили первое прямое доказательство недавнего переноса материала в системе двойного астероида».

Результаты этого исследования, описанные в статье, опубликованной 6 марта в журнале The Planetary Science Journal, появились в то же время, когда другая группа ученых подтвердила, что миссия DART не только изменила орбиту Диморфоса вокруг его астероида-компаньона, но и слегка изменила орбиту вращения всей двойной системы вокруг Солнца.

Сдвиг в орбитальной скорости системы составил около 11,7 микрона в секунду, или примерно 1,7 дюйма в час, сообщили исследователи в другой статье, опубликованной 6 марта в журнале Science Advances.

«Со временем такое небольшое изменение в движении астероида может стать решающим фактором между столкновением опасного объекта с нашей планетой и его пролетом мимо», — заявил в отдельном заявлении Рахиль Макадия, исследователь планетарной защиты из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, который руководил работой, опубликованной в Science Advances.

По оценкам ученых, около 15% околоземных астероидов представляют собой двойные системы, где меньший астероид вращается вокруг более крупного компаньона. В таких системах могут происходить удивительно сложные процессы, отчасти потому, что солнечный свет способен постепенно ускорять вращение малых астероидов до тех пор, пока рыхлый материал не начнет отделяться от их поверхности.

Это явление, известное как эффект Ярковского — О'Кифа — Радзиевского — Паддака (YORP-эффект), возникает, когда астероид поглощает солнечный свет и затем переизлучает эту энергию в виде теплового излучения. Это создает крошечную, но постоянную тягу, которая может медленно раскручивать космический камень все быстрее.

Свидетельства этого процесса наблюдались и в других частях Солнечной системы. Например, наблюдения космического аппарата NASA Lucy выявили хребты вокруг экваторов астероида Динкинеш и его спутника Салам — особенности, которые, по мнению ученых, сформировались, когда материал мигрировал и накапливался во время таких раскруток. Похожие хребты видны и вдоль экваторов Диморфоса и Дидима, вероятно, образовавшиеся из материала, сброшенного с вращающихся астероидов и впоследствии осевшего на их поверхность.

В своем новом исследовании команда Джессики Саншайн идентифицировала веерообразные полосы, разработав сложные методы обработки изображений для удаления теней, отбрасываемых валунами, и коррекции неравномерного освещения поверхности.

«Когда мы уточняли нашу 3D-модель луны, веерообразные полосы становились яснее, а не исчезали, — рассказал соавтор исследования Тони Фарнэм, научный сотрудник Университета Мэриленда. — Это подтвердило нам, что мы имеем дело с чем-то реальным».

Команда выяснила, что обломки покидали Дидим со скоростью около 30,7 сантиметра в секунду — настолько медленно, что при ударах они формировали не кратеры, а рыхлые отложения. Ученые также отмечают, что полосы сгруппированы в основном вокруг экватора Диморфоса, что совпадает с моделями, предсказывающими, где с наибольшей вероятностью должен оседать материал, сорвавшийся с Дидима.

Ученые полны энтузиазма увидеть, как теперь выглядит изменившийся Диморфос вблизи. Такая возможность может представиться уже в декабре этого года, когда космический аппарат Hera Европейского космического агентства (ESA) прибудет к системе Диморфос-Дидим.

По словам исследователей, миссия Hera стоимостью 398 миллионов долларов проведет детальный послеударный осмотр Диморфоса и сможет определить, сохранились ли веерообразные полосы после столкновения. Она также может обнаружить новые лучеобразные структуры, созданные валунами, которые были выбиты во время удара аппарата DART. Это даст новые ключи к пониманию того, как эволюционируют астероиды и какие из них могут представлять угрозу для Земли.

«Эти новые детали, появляющиеся в результате нашего исследования, имеют решающее значение для понимания околоземных астероидов и их эволюции, — заявила Саншайн. — Теперь мы знаем, что они гораздо более динамичны, чем считалось ранее, что поможет нам улучшить наши модели и меры планетарной защиты».