В поисках лунного мусора, скрывающегося у Земли

Китай - Информационное агентство Эхбари

В поисках лунного мусора, скрывающегося у Земли

Изрытая кратерами поверхность Луны свидетельствует о том, что это небесное тело часто подвергалось бомбардировкам крупными космическими камнями. Ученые давно предполагали, что такие удары неизбежно будут выбрасывать обломки в космос, некоторые из которых со временем могут быть захвачены на орбиту вокруг Земли, став так называемыми астероидами лунного происхождения (LOA). Несмотря на теоретическую распространенность, фактическое обнаружение этих LOA было на удивление редким, что представляет собой серьезную загадку для астрономов. Новая статья, написанная Исюань Ву и его коллегами из Университета Цинхуа, посвящена причинам этой редкости и исследует, как предстоящие астрономические объекты, в частности Обсерватория Веры Рубин, могут революционизировать поиск этих неуловимых объектов.

Термин "редкий" в науке часто подразумевает малое количество, но не полное отсутствие. Недавнее внимание СМИ привлек астероид 2024 PT5, прозванный "временной Луной", который демонстрирует характеристики, предполагающие лунное происхождение. Другой подтвержденный LOA, Камооалева (Kamo’oalewa), уже запланирован как цель для будущей китайской миссии по возвращению образцов астероидов, что подчеркивает растущий интерес к этим телам. Однако масштабы того, что может там существовать, огромны. Расчеты, представленные в новом исследовании, оценивают, что потенциально 500 000 LOA, каждый диаметром около 5 метров, могут скрываться в окололунном пространстве – области между Землей и Луной.

Важно контекстуализировать это число. Даже 500 000 LOA составят лишь около 1% от общей численности околоземных астероидов (NEA) в этом конкретном диапазоне размеров. Подавляющее большинство NEA происходит из пояса астероидов, расположенного гораздо дальше в Солнечной системе. Эти астероиды обычно выталкиваются на траектории во внутреннюю Солнечную систему посредством гравитационных взаимодействий или столкновений внутри пояса. Ключевым прорывом, подчеркнутым в статье Университета Цинхуа, является разработка метода различения LOA от других NEA без необходимости дорогостоящего и трудоемкого спектрального анализа каждого отдельного объекта. Различительные факторы заключаются в их скорости и направлении подхода относительно Земли.

Исследователи обнаружили, что типичный LOA имеет скорость относительно Земли примерно 12,8 км/с. В отличие от этого, другие типы NEA, особенно те, которые происходят из пояса астероидов, имеют тенденцию к более высоким средним скоростям, около 17,5 км/с. Хотя эта разница в скорости предлагает ценный ключ, она не является безошибочной. Исследование отмечает, что даже при скоростях, достигающих 2,4 км/с, существует значительная 30%-ная вероятность того, что астероид имеет лунное происхождение, что более чем в 30 раз превышает вероятность для случайно выбранного астероида. Дальнейшее различие LOA заключается в их орбитальной траектории; они имеют тенденцию приближаться к Земле с направлений, выровненных с направлением Солнца или противоположных ему, эффективно избегая "переднего" и "заднего" краев орбиты Земли вокруг Солнца.

Эти выводы являются результатом сложных компьютерных моделей, разработанных для симуляции формирования и долгосрочной орбитальной эволюции LOA. Исследователи тщательно смоделировали историю лунных ударов, отслеживая выброшенные частицы на периоды до 100 миллионов лет. Были проведены два различных сценария моделирования: один предполагал стабильную, среднюю частоту ударов за геологическое время, в то время как другой интенсивно фокусировался на последствиях одного крупного ударного события – того, которое создало кратер Джордано Бруно примерно 4 миллиона лет назад. Крайне важно, что модели включали эффект Ярковского. Эта тонкая сила теплового излучения, вызванная анизотропным излучением тепла с поверхности астероида после поглощения солнечного света, действует как неэффективный солнечный парус, постепенно изменяя орбиту астероида в течение огромных временных промежутков.

Симуляции дали отрезвляющие представления о скорости выживания лунных выбросов. Значительная часть, около 25%, упала обратно на Землю в течение первых 100 000 лет, пополнив известную коллекцию лунных метеоритов. За полный 100-миллионный период моделирования лишь небольшая доля, всего 1,6%, первоначальных выбросов осталась в околоземном пространстве. Большинство либо упало обратно на Землю, либо вернулось на Луну, либо было выброшено в более широкий космос. Несмотря на эту низкую скорость выживания, исследователи утверждают, что оставшиеся 1,6% все еще достаточны для объяснения предполагаемой популяции из 500 000 LOA.

Следовательно, основная задача смещается с теоретического прогнозирования на практическое обнаружение. Существующие инструменты обзора неба, такие как Pan-STARRS и ATLAS, не идеально подходят для идентификации этих потенциально слабых и быстро движущихся LOA. Однако предстоящая Обсерватория Веры Рубин, строящаяся в Чили, обещает произвести революцию в этой области. Ее передовые возможности, как ожидается, позволят обнаруживать примерно шесть LOA в год, что представляет собой улучшение на порядок по сравнению с существующими эффективностями обзора. Хотя это и является существенным шагом вперед, это остается относительно небольшим числом по сравнению с огромной популяцией LOA, которые, вероятно, населяют наше космическое соседство.

Тем не менее, начать поиск крайне важно. Исследование Ву и его коллег предоставляет важнейшую основу для идентификации этих объектов, знаменуя собой жизненно важный шаг в понимании истории ударов нашего ближайшего небесного соседа. Более того, изучая LOA, ученые могут получить более глубокое понимание потенциальных опасностей столкновений, которые представляют такие тела для нашей собственной планеты.

Информационное агентство Эхбари