Asteroidy – małe, dynamiczne światy

0

Jeszcze do niedawna panowała powszechna opinia, iż asteroidy są dużymi, niezgrabnymi ciałami, krążącymi po swoich orbitach. Nowe badania wskazują jednak, że są one swoistymi ‘małymi światami’ i wydają na świat poprzez podział mniejsze asteroidy, które rozpoczynają własne życie na orbitach wokół Słońca.

Astronomie wiedzieli, iż małe asteroidy mogą ulegać coraz to szybszej rotacji na skutek oświetlania ich powierzchni przez światło słoneczne, w podobny sposób w jaki wiatr oddziałuje na łopaty wiatraków. Nowe rezultaty badań wskazują, iż szybko rotujące asteroidy mogą ulegać ‘rozszczepieniu’, rozpadając się na dwa fragmenty, które zaczynają wokół siebie orbitować. Takie ‘podwójne asteroidy’ są wbrew pozorom bardzo często spotykanym ewenementem w naszym Układzie Słonecznym. Co ciekawe takie dwa obiekty po pewnym czasie uciekają od siebie, tworząc dwa niezależne światy.

Badacze przestudiowali charakterystki 35 przypadków ‘par asteroid’ – osobnych ciał, które na przestrzeni ostatnich milionów lat zbliżały się do siebie na niewielkie odległości, zazwyczaj kilku kilometrów, z bardzo niedużą prędkością względną. Pomierzona została względna jasność tych obiektów, co wiązało się z ich rozmiarem, natomiast przy wykorzystaniu technik fotometrycznych zdeterminowano prędkości rotacji. Dla astronomów było jasne, iż wyliczenie orbit obiektów z potencjalnej ‘pary asteroid’ nie będzie wystarczającym krokiem przy określaniu genezy ich pochodzenia, stąd wymagane było zastosowanie fotometrii.

Zespół naukowców zwrócił uwagę na fakt, iż w każdej ‘parze asteroid’ zachodziła ciekawa powtarzalna zależność pomiędzy mniejszym i większym obiektem tej pary. Rozmiar mniejszego ciała zawsze był definiowany poniżej 60% wielkości większego obiektu. Dane te pokrywają się dokładnie z podłożem teoretycznym, opracowanym w 2007 roku przez profesora Daniela Scheeres, który bada asteroidy już od ponad dekady. Teoria ta przewiduje, iż jeśli uformuje się podwójna asteroida poprzez ‘rozszczepienie rotacyjne’, wtedy ucieczka obu ciał od siebie jest możliwa, gdy jeden z obiektów jest mniejszy niż 60% wielkości większego składnika. Kiedy jedna z asteroid z pary jest odpowiednio mniejsza, wtedy możliwa staje się ucieczka od orbitalnego tańca wokół siebie, dając tym samym początek własnemu, niezależnemu życiu. Asteroidy w czasie procesu ‘rozszczepiania’ oddzielają się łagodnie od siebie, przy zachowaniu względnie niewielkich prędkości.

Mamy prawdopodobnie do czynienia z najbardziej klarownym dowodem obserwacyjnym, mówiącym iż asteroidy nie są tylko dużymi skałami krążącymi wokół Słońca, przy zachowaniu tego samego wyglądu. Wydają się one teraz małymi światami, mogącymi się nieustannie zmieniać w miarę upływu czasu, czasami dając narodziny mniejszym asteroidom, które zaczynają prowadzić własne życie na orbicie wokół naszej gwiazdy.

W czasie gdy ‘pary asteroid’ zostały po raz pierwszy odkryte w 2008 roku przez Davida Vokrouhlicky z Charles University w Pradze, ich proces formacyjny pozostawał tajemnicą do czasu opisywanych w tym artykule rezultatów badań.

Kiedy formują się podwójne asteroidy, orbity obu ciał wokół siebie są początkowo chaotyczne. Mniejszy obiekt kradnie energię rotacyjną większego ciała, powodując spowolnienie jego prędkości obrotu oraz rozrastanie się orbit obu asteroid. Jeśli mniejszy obiekt jest wystarczająco mały, to istnieje odpowiedni zapas energii na ucieczkę i przejścia obu obiektów na własne orbity wokółsłoneczne.

Do zbierania informacji użyto paru teleskopów rozlokowanych w różnych miejscach naszej planety, przy czym największy udział w badaniach miał 1 metrowy teleskop z obserwatorium Wise Observatory na pustyni Negew (Izrael) oraz duński 1.54-metrowy teleskop z obserwatorium La Silla (Chile).

Asteroidy, które stanowią główną populację tych obiektów w naszym Układzie Słonecznym, skupione są w większości w pasie asteroid mieszczącym się pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza, w odległości około 322 milionów kilometrów od Słońca. Duża ich ilość zawarta jest jednak także poniżej pasa, ku wewnętrznym strefom Układu Słonecznego. Obiekty takie nazywane są NEO – ‘bliskie Ziemi asteroidy’ (near-Earth asteroids). Przypuszcza się, że istnieje około milion asteroid o średnicy większej niż 1 kilometr. Doskonała animacja ukazująca 30 letni proces odkrywania asteroid w ciągu 3 minut, była tematem jednego z naszych niedawnych artykułów. Misja orbitalnego obserwatorium WISE amerykańskiej agencji kosmicznej wykryła 25 tysięcy nieznanych wcześniej asteroid, i to w przeciągu zaledwie 6 miesięcy działalności.

Astronomowie wierzą, iż większość asteroid nie jest zbudowana ze solidnych skał, a raczej stanowi zbieraninę odłamków, które przyjmują najrozmaitsze kształty – począwszy od wielkich kul śnieżnych i psich kości, a kończąc na kształtach przypominających ziemniaki i banany. Wspólną cechą wszystkich tych obiektów jest siła grawitacji, która spaja je w jedność.

Promieniowanie słoneczne padające na asteroidę o średnicy mniejszej niż 10 kilometrów potrafi zmienić wartość jej rotacji na przestrzeni milionów lat. Jest to spowolnione w działaniu zjawisko, które można porównać do reakcji łopat wiatraka na podmuchy wiatru. Efekt ten przyczynia się do coraz szybszej rotacji mniejszych asteroid, prowadząc w kolejnym stopniu do ‘rozszczepiania rotacyjnego’.

W historii astronomii miał miejsce etap, kiedy astronomowie traktowali asteroidy jako swego rodzaju ‘szkodniki’ w naszym Układzie Słonecznym. Jednakże z czasem opinia ta zaczęła zanikać – im więcej się o nich uczymy, tym bardziej nas zaskakują. Asteroid obecnie nie można traktować jako wielkich zbieranin skał, posiadają one dynamiczną zdolność do ewolucji, która uświadamia jak niesamowite procesy mają miejsce w Układzie Słonecznym. Najbardziej zaskakującą informacją płynącą z efektów tego badania, może być rola światła słonecznego, które jak się okazuje jest kluczem przy narodzinach nowych asteroid.

W przeprowadzonych badaniach średnice asteroid zawierały się w przedziale od 1 do 10 kilometrów. Jedną z największych zagadek pozostaje wciąż to, co kryją te obiekty pod powierzchnią. W ostatnim czasie temat asteroid stał się ‘gorący’ – m.in. na skutek powrotu na Ziemię japońskiej sondy Hayabusa w czerwcu tego roku. Statek ten osiadł na asteroidzie Itokawa dwukrotnie w 2005 roku, a następnie 5 lat później – jako pierwszy w historii – powrócił z powrotem w miejsce startu. Wciąż jednak nie wiemy czy w kapsule dostarczonej razem z lądownikiem znalazły się próbki z Itokawy. Raport z badań na ten temat ma się ukazać najszybciej w grudniu tego roku. Naukowcy liczą, że zostały zebrane choćby pojedyncze cząstki, które mogłyby nam powiedzieć więcej o pochodzeniu oraz ewolucji naszego Układu Słonecznego blisko 4.6 miliardów lat temu.

Prezydent USA – Barack Obama, ogłosił w lutym tego roku jak wygląda jego wizja eksploracji kosmosu, eksploracji w której pomijane jest lądowanie na Księżycu, a uwaga skupiona jest wokół lądowania na powierzchni asteroidy NEO w przeciągu najbliższych dwóch dekad. Miałby to być krok milowy na drodze ewentualnego lądowania ludzi na powierzchni Marsa. W związku z tym coraz częściej wspomina się także o bezzałogowej misji na NEO, która stałaby się prekursorem lotu załogowego ludzi. Więcej na ten temat pisaliśmy w jednym z ostatnich artykułów.

Jak przekazuje Peter Pravec z Astronomicznego Instytutu Akademii Nauk Republiki Czeskiej – prowadzący te międzynarodowe badania przy udziale Uniwersytetu Kolorado z Boulder oraz 15 innych instytucji z całego świata, ‘asteroidy są ważnym zagadnieniem, które może umożliwić zrozumienie życia na Ziemi.” Pravec odnosi się także do krateru uderzeniowego Chicxulub, który znajduje się na Półwyspie Jukatan i który powstał najprawdopodobniej przez uderzenie asteroidy 65 milionów lat temu. Skutki tego wydarzenia były dramatyczne – wyginęły dinozaury i zresetowany został zegar ewolucyjny Ziemi. Z kolei na niektórych asteroidach znaleziono ślady aminokwasów, które stanowią cegiełki życia. Przyczyniło się to do spekulacji naukowców nad możliwością sprowadzenia życia na naszą planetę przez asteroidy.

 

Z całą pewnością odpowiedzi na dręczące pytania będą wciąż popychały naukowców do kontynuowania badań oraz projektowania nowych misji, które być może przetrą szlaki pierwszym misjom załogowym.

(University of Colorado)

Share.

Comments are closed.