[ad_1]
Только четыре космических корабля когда-либо приземлялись на астероид – последний раз в октябре 2020 года, – но ни один из них не заглядывал внутрь одного. Однако понимание внутренней структуры этих космических горных пород имеет решающее значение для ответа на ключевые вопросы, например, о происхождении нашей собственной планеты.
«Астероиды – единственные объекты в нашей Солнечной системе, которые более или менее не изменились с самого начала формирования Солнечной системы», – сказал доктор Фабио Феррари, изучающий динамику астероидов в Университете Берна, Швейцария. «Если мы знаем, что находится внутри астероидов, мы можем многое понять о том, как образовались планеты, как все, что есть в нашей солнечной системе, сформировалось и может развиваться в будущем».
Кроме того, существуют более практические причины знать, что находится внутри астероида, например, добыча материалов для облегчения исследования людьми других небесных тел, а также защита от скалы, привязанной к Земле.
Предстоящая миссия НАСА по тесту двойного перенаправления астероидов (DART), запуск которой ожидается в конце этого года, в 2022 году врежется в астероид-спутник Диморфос диаметром 160 м с целью изменения его орбиты. Эксперимент впервые продемонстрирует, могут ли люди отклонить потенциально опасный астероид.
Но у ученых есть только приблизительные представления о том, как Dimorphos отреагирует на удар, поскольку они очень мало знают как об этом астероиде-луне, так и о его родительском астероиде Didymos.
Чтобы лучше ответить на эти вопросы, ученые изучают, как дистанционно определить, что находится внутри астероида, и определить его тип.
Типы
Есть много типов астероидов. Некоторые из них представляют собой твердые каменные блоки, прочные и прочные, другие представляют собой конгломераты гальки, валунов и песка, продукты многих орбитальных столкновений, удерживаемые вместе только силой гравитации. Есть также редкие металлические астероиды, тяжелые и плотные.
«Чтобы отклонить более плотные монолитные астероиды, вам понадобится более крупный космический корабль, вам нужно будет лететь быстрее», – сказала доктор Ханна Сусорни, научный сотрудник в области планетологии из Бристольского университета, Великобритания. «Астероиды, которые представляют собой просто мешки с материалом – мы называем их грудой обломков – могут, с другой стороны, разлететься на тысячи частей. Эти предметы сами по себе могут стать опасными ».
Доктор Сусорни изучает, какие особенности поверхности астероида могут рассказать о структуре его внутренней части в рамках проекта под названием EROS.
Эта информация может быть полезна для будущих космических горнодобывающих компаний, которые захотят узнать как можно больше о многообещающем астероиде, прежде чем вкладывать средства в дорогостоящую разведочную миссию, а также больше узнать о потенциальных угрозах.
«Есть тысячи околоземных астероидов, траектории которых однажды могут пересечься с траекториями Земли», – сказала она. «Мы посетили лишь несколько из них. Мы почти ничего не знаем о подавляющем большинстве ».
Топография
Доктор Сусорни пытается создать подробные топографические модели двух наиболее хорошо изученных астероидов – Итокава (цель японской миссии Хаябуса-1 в 2005 году) и Эроса (детально нанесенный на карту космическим зондом NEAR Shoemaker в конце 1990-х годов).
«Топография поверхности может нам многое рассказать, – сказал доктор Сусорни. «Если у вас есть астероид из груды обломков, такой как Итокава, который по сути представляет собой просто мешок с пухом, вы не можете ожидать там очень крутых склонов. Песок нельзя удерживать на бесконечном склоне без поддержки. Может твердая скала. Каменистые монолитные астероиды, такие как Эрос, действительно имеют гораздо более выраженные топографические особенности, гораздо более глубокие и крутые кратеры ».
Сусорни хочет взять модели с высоким разрешением, полученные из данных космического корабля, и найти в них параметры, которые затем можно было бы использовать в моделях формы астероидов с гораздо более низким разрешением, созданных на основе наземных радиолокационных наблюдений.
«Разница в разрешении довольно существенная, – признает она. «От десятков до сотен метров в моделях космических аппаратов в высоком разрешении и в километрах от наземных радиолокационных измерений. Но мы обнаружили, что, например, распределение наклона дает нам подсказку. Какая часть астероида плоская, а какая крутая? ‘
Доктор Феррари работает с командой, готовящей миссию DART. В рамках проекта под названием GRAINS он разработал инструмент, который позволяет моделировать внутреннюю часть Dimorphos, ударную цель, а также другие астероиды, заваленные грудой обломков.
«Мы ожидаем, что Диморфос представляет собой груду обломков, потому что мы думаем, что он образовался из вещества, выброшенного главным астероидом Дидимос, когда он очень быстро вращался», – сказал доктор Феррари. Это выброшенное вещество затем повторно аккрецировалось и сформировало Луну. Но у нас нет никаких наблюдений за его внутренностью ».
По образованию аэрокосмический инженер, доктор Феррари позаимствовал решение проблемы астероидов из мира инженерии, из дисциплины, называемой гранулярной динамикой.
«На Земле этот метод можно использовать для изучения таких проблем, как накопление песка или различные промышленные процессы с участием мелких частиц», – сказал доктор Феррари. «Это числовой инструмент, который позволяет нам моделировать взаимодействие между различными частицами (компонентами) – в нашем случае, различными валунами и галькой внутри астероида».
Куча щебня
Исследователи моделируют различные формы и размеры, различный состав валунов и гальки, гравитационные взаимодействия и трение между ними. Они могут запустить тысячи таких симуляций, а затем сравнить их с данными на поверхности об известных астероидах, чтобы понять поведение и состав астероидов из груды обломков.
«Мы можем смотреть на внешнюю форму, изучать различные особенности на поверхности и сравнивать это с нашим моделированием», – сказал д-р Феррари. «Например, у некоторых астероидов есть заметная экваториальная выпуклость», – говорит он, имея в виду утолщение вокруг экватора, которое может появиться в результате вращения астероида.
При моделировании выпуклость может казаться более заметной для одних внутренних структур, чем для других.
Впервые, добавил доктор Феррари, инструмент может работать с несферическими элементами, что значительно повышает точность.
«Сферы ведут себя совсем не так, как угловатые объекты», – сказал он.
Модель предполагает, что в случае Dimorphos удар DART создаст кратер и выбросит много материала с поверхности астероида. Но, по словам доктора Феррари, есть еще много вопросов, в частности размер кратера.
«Кратер может быть не меньше десяти метров, но и шириной до ста метров, что составляет половину размера астероида. Мы действительно не знаем, – сказал доктор Феррари. «Груды щебня – дело сложное. Поскольку они такие свободные, они могли бы просто поглотить удар ».
Что бы ни происходило на Dimorphos, эксперимент предоставит кладезь данных для уточнения будущих симуляций и моделей. Мы можем увидеть, будет ли астероид вести себя так, как мы ожидали, и узнать, как делать более точные прогнозы для будущих миссий, которые живут на Земле, от которых вполне могут зависеть.
Исследование в этой статье финансировалось ЕС. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в социальных сетях.
Эта статья была первоначально опубликована 19 апреля 2021 года.
[ad_2]
Source