0 просмотров

Происхождение астероидов

астероид произведение искусства

Короткими зимами во Флориде и осенью в родной Англии астрофизик Стэнли Дермотт любит гулять. Можно предположить, что это происходит ночью с телескопом в руке. Астрофизики любят звезды, верно? Нет, его больше интересуют материалы, из которых сформировалась наша скалистой планета и другие подобные ей.

«Честно говоря, я не могу сказать, что много знаю о наблюдении за звездами, — говорит Дермотт, почетный профессор астрономического факультета Университета Флориды. «Я не смотрю на небо так, как это делают астрономы».

Не то чтобы он был равнодушен к красоте космоса. Большая часть того, что интересует Дермотта, находится слишком далеко, чтобы его можно было обнаружить с помощью чего-то меньшего, чем крупнейшие в мире телескопы или зонды дальнего космоса, такие как «Вояджер» и «Кассини» НАСА.Итак, когда Дермотт гуляет, он находит время подумать. Его разум заполнен теоретическими вопросами, на которые еще нет ответов, обычно о местах, которые никто не видел.

Как астрофизик-теоретик, некоторые из его открытий были предсказаниями задолго до того, как космические миссии подтвердили их, другие были основаны на загадочных наблюдениях с космических аппаратов, на разгадку которых ушли годы.

Часто встречающийся с рабочими уравнениями в скудно украшенном офисе на втором этаже Космического научного центра UF Брайанта, тихий Дермотт одержим структурой. Орбиты, формы и эволюционные изменения планет, лун и астероидов, которые характеризуют функцию нашей Солнечной системы в спиральной галактике, привлекали его внимание в течение последних 50 лет. Он хочет знать, как Солнечная система движется и меняется со временем.

Статья в тему:  Как мы измеряем массу астероидов

Эксперт по динамике Солнечной системы, он стал соавтором учебника по этому предмету. Он переформулировал структуру Солнечной системы с точки зрения периодов обращения, а не расстояний, что теперь называется законом Дермотта. Он изучил все, от происхождения околосолнечного кольца пыли, которое окружает Солнце, до формы ледяных спутников и состава озер на самом большом спутнике Сатурна.

Теперь он сосредоточился на поясе астероидов: тысячи ледяных скал между Марсом и Юпитером.

В апреле 2018 года астероид мощнее 100 атомных бомб приблизился к Земле ближе, чем наша Луна. Ежегодно на Землю падают тысячи тонн камней. Большинство из них размером с горошину. Мы загадываем на них желания и фильмы о них. У нашего правительства даже есть план, как защитить нас от них. Но что произойдет, если через сеть проскользнет большой, очень большой? Динозавры здесь не для того, чтобы рассказывать нам.

По словам Дермотта, более глубокое понимание истории эволюции астероидов и материалов, из которых они состоят, может оказаться необходимым для защиты Земли и нас самих от астероидов размером со Статую Свободы и более мощных, чем атомные бомбы.

«Эти большие тела проносятся мимо Земли, поэтому, конечно, нас очень беспокоит, сколько их и какие типы материалов в них содержатся», — говорит Дермотт. «Если когда-либо один из них приближается к Земле, и мы хотим отклонить его, нам нужно знать, какова его природа».

Статья в тему:  Как долго астероиды летают в космосе, прежде чем разбиться

Хотя столкновения крупных астероидов случаются редко, они сыграли важную роль в формировании рельефа Земли. Некоторые данные даже предполагают, что они принесли на нашу планету первую первичную жизнь в виде аминокислот. Но и на астероидах жизнь закончилась. Исследования показали, что удар Чиксулуб у современного побережья Мексики, вероятно, вызвал вымирание динозавров, что привело к захвату млекопитающих и, в конечном итоге, людей.

Пояс астероидов, вращающийся между Марсом и Юпитером, содержит сотни тысяч астероидов шириной в милю. По словам Дермотта, эти астероиды летают в космосе по разным орбитам, образуя пересекающуюся паутину. В 1918 году, когда учеными было обнаружено всего 790 астероидов в поясе, японский астроном Хираяма Киётсугу предположил, что некоторые из этих астероидов, позже названных семейными астероидами, имели одинаковые орбиты. Этот аргумент предполагал, что они возникли в результате столкновения с астероидом. По словам Дермотта, Хираяма думал, что после разрушения уцелевшие фрагменты остались на орбите исходного тела.

Происхождение астероидов оставалось спорной загадкой, пока команда Дермотта не обнаружила, что большинство, если не все, астероиды и метеориты возникли в результате раскола горстки малых планет, образовавшихся в период младенчества нашей Солнечной системы. Их исследование, опубликованное в июльском выпуске журнала Nature Astronomy за 2018 год, показало, что по крайней мере 85 процентов из 200 000 астероидов во внутреннем поясе астероидов — основном источнике метеоритов Земли — происходят всего от пяти или шести древних малых планет. Остальные 15 процентов также могут проследить свое происхождение от той же группы первичных тел.

Статья в тему:  Когда к Земле прилетят астероиды

Сегодня у ученых есть данные о более чем 600 000 астероидов в поясе.Проанализировав 200 000 из них, команда Дермотта продемонстрировала, что тип орбиты на самом деле зависит от размера астероида, впервые показав, что все астероиды, а не только те, которые принадлежат к нескольким конкретным семействам, как считалось ранее, возникают в результате расщепления несколько крупных родительских астероидов.

«Это меняет наше понимание происхождения метеоритов, упавших на Землю», — говорит Дермотт. «Эти метеориты, которые являются фрагментами астероидов, приземлившихся на Землю, позволяют ученым изучать состав известных исходных тел в поясе астероидов, и в их составе есть интригующие различия».

Открытие предполагает, что различия в метеоритах, обнаруженных на Земле, появляются из-за эволюционных изменений, которые произошли внутри нескольких крупных тел-предшественников, существовавших более четырех миллиардов лет назад.

«Я не удивлюсь, если мы в конечном итоге проследим происхождение всех астероидов в главном поясе астероидов, а не только во внутреннем поясе, до небольшого числа известных родительских тел», — говорит он.

Дермотт планирует продолжить исследование структуры пояса астероидов, как он это сделал несколько лет назад для изучения кольца пыли вокруг Солнца и таинственного облака, которое преследует Землю.

Пыльное кольцо

Это не первое крупное открытие в карьере Дермотта. В 1994 году команда Дермотта показала, что Земля окружена кольцом околосолнечной пыли. Его команда проследила происхождение кольца до пояса астероидов, где в результате столкновений пыль летела в космос под действием гравитационного притяжения планет. Но они не ожидали также найти колоссальное облако пыли, навсегда застрявшее в кильватерном следе Земли. Когда команда использовала инфракрасный астрономический спутник НАСА — первый космический телескоп для наблюдения за Вселенной в инфракрасном диапазоне — чтобы заглянуть за Землю, они всегда получали более яркий сигнал, чем когда он смотрел вперед. Дермотт и его коллеги обнаружили гравитационное взаимодействие между облаком пыли, частью большего кольца, и Землей.Облако пыли существует потому, что оно гравитационно захвачено орбитой Земли.

Статья в тему:  Где два астероида в воскресенье видели в Айове

Когда ученые впервые начали искать планеты в далеких системах вокруг других звезд, они не могли их увидеть, потому что планеты являются сравнительно небольшими объектами по сравнению с огромными звездами. «Это все равно, что искать светлячка в луче прожектора, — говорит Дермотт.

Замыкающий комок пыли огромен. Он понял, что с помощью инфракрасной технологии легче обнаружить эти горячие колоссальные пылевые облака, чем сами планеты, и это открытие изменило способ, которым ученые ищут планеты в других планетных системах.

Ченнелинг Саган

Несколькими годами ранее, будучи научным сотрудником Корнельского университета в конце 1970-х годов, Дермотт работал с Карлом Саганом, одним из самых популярных астрофизиков всех времен, над изучением возможного наличия морей или озер на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. Титан — туманная, более толстая версия Земли. Густой азотный смог и метановые облака скрыли его полярные озера. В отличие от Земли, Дермотт и Саган утверждали, что озера Титана будут полны нефти.

Дермотт разработал схему приливов и отливов углеводородных озер и определил, как приливы в озерах повлияют на орбиту Луны. В 2004 году миссия «Кассини» подтвердила их предсказание, через восемь лет после смерти Сагана.

«Озера оказались не такими большими, как мы думали, но, по крайней мере, мы знали, что они есть. Это было захватывающе», — говорит Дермотт.

Для каждого из своих крупных открытий Дермотт ценит возможность доведения результатов до общественности — черта Сагана, которой он восхищался.

Статья в тему:  Сколько спутников у Сатурна без астероидов

«У Карла Сагана в то время была неоднозначная репутация. Его положение как ученого было не таким высоким, как его положение в обществе, и я думаю, что это было совершенно неоправданно», — говорит Дермотт. «После того как он умер, его положение в обществе стало еще выше. Он признан одним из величайших коммуникаторов в науке».

За 16 лет работы заведующим кафедрой астрономии UF Дермотт помог повысить международную репутацию центра астрономии мирового класса.Под его руководством UF стал партнером Испании и институтов в Мексике в строительстве 34-футового диаметра Gran Telescopio Canarias, который сейчас является крупнейшим оптическим телескопом в мире. Но больше всего он гордится успехами выпускников UF, которые получили работу в этой области.

Его бывший студент Марк Вятт теперь профессор астрономии в Кембриджском университете. Он продолжил работу по разработке моделей эволюции материала околозвездного диска, в том числе связал глыбы, наблюдаемые в пылевом диске Веги, пятой по яркости звезды на ночном небе, с гравитационным захватом невидимой планеты, похожей на Нептун. Другой ученик Дермотта, изучающий космическую пыль и мусор, Дж. К. Лиоу, в настоящее время является главным научным сотрудником НАСА по орбитальному мусору и руководит программой в Офисе программы НАСА по орбитальному мусору в Космическом центре имени Джонсона.

Когда Дермотт сам был студентом, он помнит, как впервые увидел кольца Сатурна в телескоп. В то время не было ничего лучше, чем впервые увидеть то, что раньше было известно только из учебников. Часто именно этот первоначальный момент благоговения зацеплял новых студентов. Сегодня, по словам Дермотта, учителя планетологии сталкиваются с новым вызовом: Голливуд.

Статья в тему:  Зачем ученые изучают астероиды

«Студенты впечатлены этими видеоэффектами больше, чем они видят в любом фильме о космосе», — говорит он, указывая на то, что пояс астероидов — одно из наиболее часто встречающихся неточных изображений в фильмах.

«Они всегда в поясе астероидов, и все эти камни падают то тут, то там. Дело в том, что это почти невозможно».

Когда космические корабли отправляются на поиски астероидов, им всегда трудно, если не почти невозможно, найти их. Космос он и есть космос — он большой и по большей части пустой. А астероиды находятся на расстоянии друг от друга, на преодоление которого ушли бы месяцы или годы. Но, это было сделано несколько раз.

Эрос, первый обнаруженный околоземный астероид, был также первым астероидом, на который приземлился космический корабль.В 2001 году на поверхность астероида приземлился автоматический зонд Шумейкер. Дермотт говорит, что хотел бы отправиться в космическую миссию, но, вероятно, не на астероид, подобный Эросу. Ближайший из них – шестилетнее путешествие туда и обратно. Наша Луна — самый разумный космический отдых, — говорит он.

На данный момент он довольствуется сбором данных с 600 000 астероидов. Понимание истории эволюции тел, сформировавших нашу раннюю Солнечную систему, помогает астрофизикам-теоретикам ответить на вопросы, связанные с тем, где могут существовать другие планеты, подобные нашей. Но сначала, по его словам, мы должны понять процессы, в результате которых возникла наша родная планета.

Статья в тему:  Empyrion как обнаружить руды на астероидах

Источник:

  • Стэнли Дермотт, заслуженный профессор астрономии

Эта статья изначально была опубликована в Осень 2018 выпуск Исследуйте журнал.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector