Fiński zespół odkrył skład asteroidy Phaethon

Asteroida Phaethon, która ma średnicę pięciu kilometrów, od dawna wprawia badaczy w zakłopotanie. Ogon przypominający kometę można zobaczyć przez kilka dni, gdy asteroida podczas swojej orbity przechodzi blisko Słońca.

Jednakże ogony komet powstają zwykle w wyniku odparowania lodu i dwutlenku węgla, co nie może wyjaśnić powstania tego ogona. Ogon powinien być już widoczny w odległości Jowisza od Słońca.

Kiedy warstwa powierzchniowa asteroidy oderwie się, oddzielony żwir i pył w dalszym ciągu podróżują po tej samej orbicie, tworząc gromadę spadających gwiazd, gdy zderzają się z Ziemią. Faeton powoduje rój meteorów Geminidów, który co roku w okolicach połowy grudnia pojawia się także na niebie Finlandii. Przynajmniej według panującej hipotezy, bo dzieje się tak, gdy Ziemia przecina ścieżkę asteroidy.

Do tej pory teorie na temat tego, co dzieje się na powierzchni Faetona w pobliżu Słońca, pozostawały czysto hipotetyczne. Co wychodzi z asteroidy? Jak? Odpowiedź na zagadkę można znaleźć, poznając strukturę Faetona.

Rzadka grupa meteorytów składająca się z sześciu znanych meteorytów

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Astronomy, przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Helsińskiego, widmo w podczerwieni Phaethona mierzone wcześniej przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Spitzera zostało ponownie przeanalizowane i porównane z widmami w podczerwieni meteorytów mierzonymi w laboratoriach.

Naukowcy odkryli, że widmo Phaethona dobrze pasuje do określonego typu meteorytu, zwanego chondrytem węglowym CY. Jest to bardzo rzadki rodzaj meteorytu, znanych jest tylko sześć okazów.

Asteroidy można również badać, pobierając próbki z kosmosu, ale meteoryty można badać bez kosztownych misji kosmicznych. Asteroidy Ryugu i Bennu, będące celem ostatnich misji poboru próbek JAXA i NASA, należą do meteorytów CI i CM.

Wszystkie trzy typy meteorytów pochodzą z narodzin Układu Słonecznego i są częściowo do siebie podobne, ale tylko grupa CY wykazuje oznaki odwodnienia i rozkładu termicznego w wyniku niedawnego ogrzewania.

Wszystkie trzy grupy wykazują oznaki zmian, które zaszły podczas wczesnej ewolucji Układu Słonecznego, gdy woda łączy się z innymi cząsteczkami, tworząc dolistne minerały i węglany krzemianowe. Meteoryty typu CY różnią się jednak od innych dużą zawartością siarczku żelaza, co wskazuje na ich pochodzenie.

Widmo Phaethona odpowiada widmom CY chondrytów węglowych

Analiza widma podczerwonego Phaetona wykazała, że ​​asteroida składa się co najmniej z oliwinu, węglanów, siarczku żelaza i minerałów tlenkowych. Wszystkie te minerały potwierdzają związek z meteorytami CY, zwłaszcza z siarczkiem żelaza. Węglany wykazują zmiany zawartości wody proporcjonalne do składu archeonów, natomiast oliwin jest produktem pirolizy dolistnych krzemianów w ekstremalnych temperaturach.

W ramach badań modelowanie termiczne pozwoliło pokazać temperatury panujące na powierzchni asteroidy oraz momenty rozpadu niektórych minerałów i uwolnienia gazów. Kiedy Faeton przechodzi blisko Słońca, temperatura jego powierzchni wzrasta do około 800 stopni Celsjusza. Zestaw CY Meteor pasuje do tego dobrze. W podobnych temperaturach węglany uwalniają dwutlenek węgla, a krzemiany dolistne uwalniają parę wodną i gazowe siarczki.

Według badania wszystkie minerały zidentyfikowane na Phaethonie wydają się być zgodne z minerałami meteorytowymi typu CY. Jedynymi wyjątkami były tlenki portlandytu i brucytu, których nie wykryto w meteorytach. Jednakże minerały te mogą tworzyć się, gdy węglany są podgrzewane i niszczone w obecności pary wodnej.

Ogon i rój meteorów mają wyjaśnienie

Skład i temperatura asteroidy wyjaśniają powstawanie gazu w pobliżu Słońca, ale czy wyjaśniają również pył i żwir, z których powstają meteoryty Geminidy? Czy asteroida ma wystarczające ciśnienie, aby unieść pył i skały z powierzchni asteroidy?

Naukowcy wykorzystali dane eksperymentalne z innych badań w połączeniu ze swoimi modelami termicznymi i na ich podstawie oszacowali, że gdy asteroida przechodzi najbliżej Słońca, ze struktury mineralnej asteroidy uwalnia się gaz, co może spowodować emocjonalne zapadnięcie się skały. Ponadto ciśnienie dwutlenku węgla i pary wodnej jest wystarczająco wysokie, aby unieść małe cząsteczki pyłu z powierzchni asteroidy.

„Emisja sodu może wyjaśnić słaby ogon, który obserwujemy w pobliżu Słońca, a rozkład termiczny może wyjaśnić uwolnienie pyłu i żwiru z Phaethona” – mówi główny autor badania, doktorant Eric McLennan z Uniwersytetu Helsińskiego.

„Fascynujące było obserwowanie, jak każdy z wykrytych minerałów zdawał się układać na swoim miejscu, a także wyjaśniać zachowanie asteroidy” – podsumowuje profesor nadzwyczajny Mikael Granvik z Uniwersytetu w Helsinkach.

Wydawniczy

McLennan, E., Granvik, M. Rozkład termiczny jako czynnik wpływający na aktywność bliskiej Ziemi asteroidy (3200) Phaethon. Nat Astron (2023).