Місяць домінує над нашим уявленням про нічне небо. Але це не єдине, що обертається навколо Землі. Невелика кількість тих, що вчені називають квазісупутниками, також обертається навколо Землі.
Один із них називається Kamo’oalewa, і це навколоземний астероїд. У деяких аспектах він схожий на Місяць. Чи може це бути шматок Місяця?
Kamo’oalewa був відкритий у 2016 році за допомогою Pan-STARRS в обсерваторії Халеакала. Це незвичайний об’єкт, оскільки його орбіта змінюється з часом. Але коли він змінюється, він завжди залишається поблизу Землі.
Його поверхня також примітна. Він відбиває світло так само, як Місяць, завдяки наявності силікатів. Це інтригуючий ключ до його походження, але це не єдиний ключ. Хоча Kamo’oalewa не єдиний квазісупутник і не єдиний у групі Аполлона, він найменший, найближчий і найстабільніший з них.
Нове дослідження вивчає орбіту об’єкта, щоб зрозуміти, чи міг він вилетіти з Місяця. Дослідження орбітальних шляхів походження місячного викиду навколоземного астероїда Kamo`oalewa. Першим автором є Хосе Даніель Кастро-Сіснерос з факультету фізики Університету Арізони.
Іноді малі тіла в Сонячній системі не дотримуються геліоцентричних орбіт. Натомість через орбітальний резонанс вони можуть розділяти орбіту масивної планети. Вони називаються коорбітальними об’єктами, а троянці Юпітера — це група таких об’єктів.
Існує три основні типи коорбіталей: троянська/пуголовок (T), підкова (HS) і ретроградний супутник/квазісупутник (QS). У цьому дослідженні важливі два типи: HS і QS.
Камо’оалева знаходиться за межами гірської сфери Землі, яка є областю космосу, яка домінує в привабливості супутників. Місяць знаходиться всередині Сфери Хілла, і хоча його орбіта зазнає невеликих збурень і змін, вона досить стабільна. Але Kamo’oalewa знаходиться поза сферою, і його орбіта дуже еліптична. Його називають квазісупутником, оскільки Сонце чинить на нього сильніший тиск, ніж Земля.
Земля має 21 коорбітальний об’єкт: два є троянськими, шість знаходяться в стані QS, а 13 зазнають руху HS. Але Kamo’oalewa відрізняється від інших об’єктів QS.
Інші 20 лише тимчасово перебувають на своїх співорбітальних станах, як правило, менше ніж на кілька десятиліть, у той час як Kamo’oalewa продовжує працювати. Він переходить вперед і назад між рухом HS і рухом QS і робив це протягом століть. Він буде робити це протягом століть.
Чому так? Що щодо його походження змушує його слідувати цій орбіті?
«Враховуючи його орбіту, схожу на Землю, і його фізичну схожість з матеріалами поверхні Місяця, ми досліджуємо гіпотезу про те, що він міг виникнути як фрагмент уламків від удару метеорита з поверхнею Місяця», — йдеться в документі.
Оскільки вони не можуть повернутися в минуле і спостерігати за Місяцем під час його тривалої історії бомбардувань, вчені роблять наступне найкраще. Вони використовують комп’ютери для моделювання подій із різноманітними значеннями змінних і бачать, що вони знаходять. У цій статті дослідники змоделювали частинки, викинуті з Місяця в результаті зіткнень.
«Ми проводимо чисельне моделювання динамічної еволюції частинок, які запускаються з різних місць на місячній поверхні з діапазоном швидкостей викиду», — пишуть вони.
Більшість частинок у їх моделюванні залишають околиці Землі та її Місяця та переходять на орбіти навколо Сонця, що не дивно. Домінуюча маса Сонця впливає на все в Сонячній системі.
Але деякі – лише невелика кількість – не виходять на геліоцентричні орбіти. Натомість вони займають орбіти, подібні до орбіти Камо’оалеви. «Оскільки ці викиди виходять із середовища Земля-Місяць і розвиваються на геліоцентричних орбітах, ми виявляємо, що невелика частка умов запуску дає результати, сумісні з динамічною поведінкою Камо’оалеви», — пишуть вони.
Ті, які імітують найменший і найстабільніший квазісупутник Землі, мають одну спільну рису: швидкість запуску. «Найбільш сприятливими умовами є швидкості запуску, які трохи перевищують швидкість відходу від задньої місячної півкулі», — пояснюють дослідники.
Камоалева має помірний нахил екліптики близько 8°. У моделюванні більшість викинутих частинок мають нахили навіть менші, ніж цей, зазвичай між 1° і 3°. Але деякі з них досягли вищих нахилів, подібних до Камо’оалеви.
Моделювання показує, що Kamo’oalewa не обов’язково починала свою подорож з більшого нахилу порівняно з іншими частинками. Його нахил також не залишається на 8°. Під час близького наближення до Землі він відчуває стрибки в нахилі, які накопичуються протягом сотень років, а потім розсіюються протягом тисяч років.
«Ці результати демонструють, що нахил Kamo’oalewa міг виникнути через менший початковий нахил за допомогою ударів ногами при близьких підходах під час його стану HS», — пояснюють автори.
Поверхня Місяця вкрита ударними кратерами, і історичні записи, що зберігаються в цих кратерах, є хорошим тестом для гіпотези удару Місяця для Камо’оалеви. «Швидкість викиду Місяця (перевищує швидкість відходу від Місяця, 2,4 км/с), необхідна для отримання коорбітальних результатів, здається, досяжна при зіткненні метеороїдів з Місяцем», — пишуть автори.
Швидкість зіткнення з поверхнею Місяця зазвичай становить 22 кілометри/секунду (13,7 миль/секунду) і може досягати 55 кілометрів/секунду. Інші симуляційні дослідження показують, що зіткнення з такою швидкістю може викинути уламки, які рухаються зі швидкістю 6 км/с, що значно перевищує порогове значення 2,4 км/с для втечі.
Дослідження місячних кратерів також показують, що великі ударні кратери діаметром понад 33 кілометри трапляються кожні 25 мільйонів років, і ці великі кратери є ймовірними джерелами ударних викидів, які рухаються досить швидко, щоб уникнути Місяця. Автори кажуть, що в майбутньому все ще доведеться вирішити, який конкретний кратер міг бути джерелом Камоалеви.
«Ми залишаємо окреме дослідження, щоб дослідити, чи може місячний кратер відповідного розміру, віку та географічного розташування відповідати гіпотезі місячного викиду для походження Kamo’oalewa», — пишуть вони.
Якщо вчені зможуть довести, що Kamo’oalewa є шматком Місяця, це відкриває деякі інтригуючі можливості. Це був би перший, і він «… представляв би великий інтерес для космохімічних досліджень як зразок стародавнього місячного матеріалу», пишуть автори .
Є деякі розмови про місії до Камо’оалеви, але вони можуть бути скромними. У 2017 році команда аспірантів представила план відправки невеликого космічного корабля до астероїда. Їхня пропозиція отримала назву «Місія з вивчення та спостереження навколоземних астероїдів» (NEACO).
У доповіді на конференції 2019 року група вчених NASA запропонувала місію дослідника Нового місяця . Це буде місія невеликого космічного корабля. Обидві концепції були зосереджені на визначенні маси, щільності, складу, характеристик реголіту та інших властивостей астероїда.
Kamo’oalewa невеликий, можливо, лише 40 метрів (131 фут) у діаметрі. Але це не завадило Китаю розробити власну більш амбітну місію. Називається він Tianwen-2, і разом із самим космічним кораблем там будуть нано-орбітальний і нано-посадковий апарат.
Нанопланер візьме зразок астероїда, який буде повернено на Землю для аналізу. Tianwen-2 планується запустити в 2025 році, а також відвідає комету головного поясу 311P/PANSTARRS.
Якщо одна або всі ці місії будуть успішними, ми нарешті зможемо дізнатися, чи справді Камо’оалева є шматком Місяця.
Ця стаття була спочатку опублікована Universe Today.
