Астероиды ранней Солнечной системы были грязевыми

Мы привыкли к тому, что астероиды – тела твердые, сложенные из железа и минералов. Но так было не всегда: в молодой Солнечной системе молодые астероиды, включавшие воду и пыль, еще не образовали соответствующие твердые соединения, а интенсивная радиация долго поддерживала их в таком состоянии «липкой грязи». К такому выводу пришли Филип Бланд (Philip Bland) и Брайан Трэвис (Bryan Travis); их работу публикует журнал Science Advances, и она позволяет объяснить некоторые важные нюансы состава современных астероидов, а также их отличия от комет.

Метеориты являются одним из основных источников наших данных о составе ранней Солнечной системы. Состав угольных хондритов практически идентичен составу самого Солнца – если «вычесть» из него водород и кислород, то прочие элементы будут присутствовать в точно том же соотношении. Недаром считается, что они образовались из того же газопылевого облака, что и звезда, и планеты, но претерпели с тех пор гораздо меньше изменений. С другой стороны, минеральный состав хондритов говорит, что формирование шло в присутствии воды и при сравнительно низких температурах, около 150 °С.

В случае крупных астероидов, диаметр которых начинается с десятков километров (а таких в ранней Солнечной системе было еще больше, чем сегодня), это создает проблему. Дело в том, что распад содержащихся в них радиоактивных элементов должен создавать достаточно тепла для того, чтобы астероиды нагревались выше температур, при которых идет образование нужных минералов. Для объяснения этого парадокса выдвинут ряд гипотез – например, согласно одной из них, первоначально астероиды были «пористыми», что обеспечивало потерю воды через капилляры и быструю отдачу избытков тепла. Однако в этом случае с водой шла бы и потеря растворенных в ней веществ, и тогда содержание элементов в астероиде изменилось бы.

Бланд и Трэвис предложили иную схему, которая готова решить эти трудности. По их предположению, ранние астероиды еще не были твердыми: тепло радиации поддерживало их в состоянии, напоминающем огромные, многокилометровые комки густой грязи. Моделирование показало, что взвешенные в такой среде твердые частицы сохраняют свой состав нетронутым. При этом за счет конвективного перемешивания тепло отдается достаточно интенсивно, и температура «грязевого астероида» остается достаточно низкой. Постепенно он остывает, превращаясь в такой астероид, каким мы знаем его сегодня.

По словам ученых, такая картина объясняет и важное различие между современными астероидами и кометами. В отличие от первых, кометы в подавляющем большинстве своем находятся дальше от Солнца, более рыхлые и содержат больше водного льда. Бланд и Трэвис считают, что все дело в их происхождении: кометы сформировались позднее, когда в Солнечной системе почти не осталось «свободных» радиоактивных веществ. Даже самые крупные из них не могут растопить себя, обеспечив условия для превращения в каменистые твердые тела.