Космический аппарат NASA Lucy раскрывает колеблющийся астероид в форме арахиса

Даже небольшие астероиды ведут сложные жизни. Во время пролета мимо астероида Дональдджаонсон в прошлом году космический аппарат NASA Lucy показал, что астероид представляет собой колеблющееся тело в форме арахиса, которое прошло через множество активностей за свою относительно короткую историю. Сформировавшись как фрагменты после жесткого столкновения 155 миллионов лет назад, астероид был преобразован малой, но неумолимой силой радиации Солнца, при этом сохранив признаки кратковременного присутствия жидкой воды в своем далеком прошлом.

Скоростно проходя через главный астероидный пояс в направлении одной из групп троянских астероидов Юпитера, космический аппарат Lucy собрал первые крупные изображения и другие данные о Дональдджаонсоне 20 апреля 2025 года, когда он прошел в 650 милях от астероида. Данные показали, что, вместо того чтобы вращаться просто вокруг одной оси, как большинство других астероидов и планет, Дональдджаонсон имеет более сложное вращение вокруг двух осей. Ученые также увидели форму арахиса Дональдджаонсона и кратеры и хребты на его поверхности.

Встреча Lucy с астероидом была запланирована как генеральная репетиция для космического аппарата и команды миссии перед основными встречами с астероидами, которые начнутся с пролета Lucy мимо троянского астероида Эврибатес 12 августа 2027 года. Инструменты работали как ожидалось, и, в качестве бонуса, ученые получили редкую возможность изучить ранее неизученный астероид вблизи и сравнить его с двумя астероидами с похожими составами, но разными историями: Бенну, целью миссии NASA OSIRIS-REx по возвращению образцов, и Рюгу, местом миссии JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований) Hayabusa2 по возвращению образцов.

Вот что команда ученых Lucy узнала до сих пор из встречи с Дональдджаонсоном, как сообщалось 18 июня в журнале Science.

С помощью наземных телескопов наблюдатели видели колебания в свете, который отражает Дональдджаонсон, регулярные паттерны пиков и впадин, типичные для удлиненного объекта, вращающегося раз в 10,5 земных дней. Но данные Lucy показали другой паттерн: Дональдджаонсон, похоже, вращается как колеблющаяся юла. Авторы статьи сообщили, что астероид вращается вокруг своей оси раз в 10,5 земных дней и колеблется вперед и назад вокруг своей длинной оси раз в 26,5 дней.

Хотя наблюдения с Земли намекали на удлиненную форму Дональдджаонсона, пролёт Lucy раскрыл "билобатную" структуру: два лобуса, соединенные шеей, как арахис. Эти лобусы, вероятно, являются двумя фрагментами от столкновения астероида, которые мягко соединились впоследствии под действием их взаимной гравитации.

Дональдджаонсон, вероятно, вращался как минимум в 10 раз быстрее, когда он образовался, замедлившись до своей текущей скорости за последние 20-60 миллионов лет, оценивает команда. По мере замедления баланс между центробежной силой, отталкивающей вещи, и гравитацией, притягивающей их, изменился, и рыхлый каменистый материал скатился по склонам, создавая изношенный вид многих кратеров, как показали изображения пролета.

Авторы статьи утверждают, что замедление вращения астероида, вероятно, вызвано тонким следствием солнечного нагрева, известным как эффект YORP. Каждая часть солнечной поверхности астероида, нагретая Солнцем, излучает тепло в виде инфракрасного света, и это излучение передает крошечную реактивную силу на поверхность. Поскольку форма астероида несимметрична, это приводит к чистому моменту, или крутящему моменту, который может изменить вращение астероида. Таким образом, YORP может замедлить вращение астероидов или ускорить его, как в случае с Бенну (раз в четыре часа) и Рюгу (примерно раз в семь часов), которые, вероятно, раньше вращались гораздо медленнее, чем сейчас.

Проходя мимо Дональдджаонсона со скоростью 30 000 миль в час, Lucy зафиксировала сигнатуры железосодержащих глинистых минералов на поверхности. Эти глины, должно быть, образовались в далеком прошлом с помощью жидкой воды. Однако, по мнению ученых Lucy, воздействие должно было быть кратковременным, поскольку железо в глинах, как правило, заменяется другими элементами, такими как магний, по мере того как вода задерживается.

Действительно, ученые увидели магнийсодержащие глины на Бенну и Рюгу, что свидетельствовало о длительном воздействии воды, возможно, продолжавшемся миллионы лет, когда они все еще были частью более крупных астероидов.

Эта разница в истории воздействия воды и другие характеристики могут означать, что родительские тела этих астероидов образовались в разное время или в разных регионах солнечной системы, прежде чем переместиться в главный пояс.

Считается, что Дональдджаонсон состоит из каменных остатков более крупного астероида, богатого углеродом и водой, который столкнулся с другим объектом в главном астероидном поясе. Бенну и Рюгу, как полагают, образовались аналогичным образом и в одном и том же регионе.

Но Дональдджаонсон отличается. Ему 155 миллионов лет, он значительно моложе Бенну и Рюгу, которые образовались 1-2 миллиарда лет назад. Дональдджаонсон также остался в астероидном поясе с момента своего рождения, в то время как его блуждающие кузены мигрировали в орбиты вокруг Солнца, которые приближают их к орбите Земли примерно раз в год (что сделало их идеальными близкими целями для миссий по возврату образцов).

"Сравнение Дональдджаонсона с астероидами, такими как Бенну и Рюгу, которые кажутся схожими, полезно для ученых, потому что каждое тонкое различие — это еще одна подсказка к нашей истории происхождения", — сказала Симона Марчи, заместитель главного исследователя Lucy и ведущий автор исследования в офисе Института юго-западных исследований в Боулдере, штат Колорадо.

"Как только мы начнем узнавать больше о троянцах, совершенно другой популяции космических камней с очень разными историями, наше понимание формирования солнечной системы будет подвергнуто испытанию", — добавила Марчи.

Названный в честь окаменевшего скелета человеческого предка, обнаруженного в Эфиопии в 1974 году, проект NASA Lucy станет первой миссией по исследованию троянских астероидов Юпитера, популяции хорошо сохранившихся космических камней, которые образовались на ранних этапах истории нашей солнечной системы и могут помочь ученым понять, как планеты образовались и перемещались, прежде чем устроиться в своей текущей конфигурации.

Скачайте графику истории из Научной визуализации NASA.