• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.04.2024, 19:00
Игорь Байдов
2 098

Астрофизики объяснили, как кометы и астероиды превращаются в газоледяные бомбы

❋ 4.7

В недрах объектов пояса Койпера, которые находятся на задворках Солнечной системы, лед может храниться намного дольше, чем ученые предполагали ранее, — на протяжении миллиардов лет. Такие ледяные космические тела не что иное, как «бомба замедленного действия», которая «мощно взрывается» по мере приближения к нашему светилу. Об этом в своей статье рассказали американские ученые. По их мнению, новая работа поможет не только объяснить, почему объекты Койпера внезапно и ярко вспыхивают, когда впервые приближаются к Солнцу, но и полностью изменит сложившееся представление об астероидах и кометах.

Астероид Аррокот
Астероид (486958) Аррокот, он же Ультима Туле. Снимок сделал зонд NASA New Horizons, который посещал этот объект в 2019 году / © NASA, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Southwest Research Institute

Объекты пояса Койпера — части внешней области Солнечной системы, расположенной за орбитой Нептуна, между 30 и 55 астрономическими единицами — представляют собой разнообразную популяцию небольших ледяных тел. Все они содержат в своих недрах различное количество замороженных тугоплавких и летучих материалов. 

Многие из этих объектов достаточно древние: они появились на заре Солнечной системы и избежали «эволюционной обработки». Кроме того, большинство таких тел находится далеко от Солнца, поэтому зачастую не подвергаются сильному тепловому влиянию нашей звезды, а значит, могут сохранять «первичное сырье», оставшееся со времен эпохи формирования планет. 

Не одно десятилетие ученые ломают голову над тем, что со временем происходит со льдом на этих космических камнях и как долго эти объекты могут удерживать свои летучие вещества. Различные численные тепловые модели, которые предлагали исследователи, не могли дать точного ответа на эти вопросы, поскольку не учитывали ряд факторов вроде чувствительности замороженных летучих веществ к температурным диапазонам. Предполагалось, что льды на объектах пояса Койпера должны испаряться даже в отдаленных уголках Солнечной системы, где зафиксированы «слегка теплые» условия.

пояс койпера
Известные объекты пояса Койпера, по данным Центра малых планет. Объекты основного пояса показаны зеленым, рассеянного диска — оранжевым. Четыре внешних планеты имеют голубой цвет. Троянские астероиды Нептуна показаны желтым, Юпитера — розовым. Рассеянные объекты между Солнцем и поясом Койпера известны как кентавры. Масштаб показан в астрономических единицах / © Wiki

Группа американских астрофизиков из Брауновского университета и Института SETI разработала математическую модель для изучения эволюции комет, которую они применили к (486958) Аррокоту — контактно-двойному транснептуновому астероиду из пояса Койпера, открытому телескопом «Хаббл» в 2014 году.   

Модель показала, что Аррокот (он же Ультима Туле) и другие небольшие объекты пояса Койпера могут сохранять свой лед, состоящий из замороженных летучих веществ, на протяжении миллиардов лет, то есть намного дольше, чем считалось ранее. Происходит это с помощью «суперморозильных камер» в их недрах, которые поддерживают летучие вещества в твердом состоянии, пока космические тела находятся на задворках Солнечной системы. Результаты работы опубликованы в журнале Icarus.

Аррокот — один из холодных классических объектов внешней части Солнечной системы, который наше светило существенно никогда не нагревало. Он похож на снеговика, так как состоит из двух частей.  Структура, состав, форма и орбита Аррокота предполагают, что он сохранился почти в первозданном виде со времен формирования Солнечной системы и оставался на своей нынешней орбите с момента образования.

Аррокот
Астероид (486958) Аррокот, сфотографированный зондом NASA New Horizons в 2019 году / © NASA, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Southwest Research Institute

По мнению ряда ученых, химический состав транснептунового астероида может наиболее сильно напоминать химический состав протозвездного и протопланетного дисков, из которых он, скорее всего, сформировался. Эта среда, вероятно, была богата летучими веществами, такими как угарный газ (CO). 

Новая модель показала, что в недрах Аррокота может находиться значительный запас CO. Учитывая внутренние температуры астероида и его теплопроводность, американские астрофизики выяснили, что этот запас должен сохраняться в недрах астероида на протяжении миллиардов лет.

Причина в том, что внутренние низкие температуры астероида не дают газу быстро выйти наружу. Во время процесса сублимации замерзшего СО — то есть перехода из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу — внутри пористой, похожей на губку, породы астероида создается «угарная атмосфера», которая удерживается, даже когда за «бортом» становится относительно тепло.

«Фокус в том, что для перемещения газа к поверхности необходима также сублимация льда, поэтому возникает эффект домино: когда в недрах Аррокота становится холоднее, лед сублимируется гораздо реже, следовательно, к поверхности перемещается меньше газа, когда же становится еще холоднее, этот эффект усиливается. В конце концов холод все просто отключает, в результате остается объект, полный внутри газа, который очень медленно вытекает наружу», — пояснил Сэмюэль Берч (Samuel Birch), один из авторов исследования. 

Ученые отметили, что такой эффект чем-то напоминает «бомбу замедленного действия»: ледяные объекты пояса Койпера сохраняют летучие вещества в своих недрах до того момента, пока достаточно не приблизятся к Солнцу и солнечное излучение их окончательно не разогреет. 

Когда такой объект нагревается, летучие вещества начинают молниеносно «таять». Но глубоко внутри все еще холодно, таким образом, «угарная атмосфера» продолжает удерживаться и создает давление. Это чем-то напоминает бутылку с газировкой, которую встряхнули, прежде чем открыть. В итоге давление резко снижается, происходит «бум», и объект превращается в комету — появляется хвост, в котором регистрируются летучие вещества.

По мнению авторов работы, их открытие поможет объяснить, почему объекты Койпера внезапно и ярко вспыхивают, когда впервые приближаются к Солнцу. Исследователи считают, что в этом поясе могут быть сотни, а то и тысячи таких газоледяных бомб. В любом случае физические модели, которые ученые десятилетиями использовали для описания комет и астероидов, находящихся во внешней области Солнечной системы, придется пересмотреть, отметили американские ученые.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
15 июля, 13:19
Юлия Тарасова

Чемоданы оказались настоящими рассадниками микробов. Как выяснилось, на отдельных частях дорожных сумок может обитать в 58 раз больше бактерий, чем на сиденьях унитазов в общественном туалете.

16 июля, 10:28
Адель Романова

По мнению ученых, наблюдаемые в атмосфере спутника Сатурна Титана сложные органические молекулы могут соединяться в подобия внутриклеточных органелл — везикул. Более того, в дальнейшем эти структуры способны становиться еще более сложными и образовывать не что иное, как протоклетки.

15 июля, 12:45
ПНИПУ

В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

11 июля, 17:47
Денис Яковлев

Международная команда ученых оценила связь между длительностью физической активности, ее интенсивностью, риском смерти от всех причин и вероятностью развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

15 июля, 11:00
НИУ ВШЭ

В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.

17 июня, 16:49
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно