Раскрыта тайна связанности рыхлых астероидов

У человечества было не так много возможностей "пощупать" астероиды вблизи,

но те попытки, что уже состоялись, принесли немало сюрпризов. Да и дистанционные

наблюдения за астероидами продолжают приносить вопросы (иллюстрация JAXA).

Самый детальный на данный момент баланс всех сил, действующих внутри астероидов, рассчитала международная группа исследователей из университетов Колорадо (University of Colorado) и Ноттингема (University of Nottingham). Результат оказался примечательным.

Множество небольших астероидов представляют собой конгломерат из каменистых обломков, сдобренных огромным количеством мелких частиц и пыли, сравнимой с мукой. В таких "небесных горах" содержится до 50% пустот и нет цельного скального ядра (в отличие от крупных астероидов). Учитывая малую гравитацию и нередко быстрое вращение вокруг оси, остаётся неясным, что помогает удерживать эти частицы вместе.

Авторы исследования показали, что для малых тел (десятки, сотни метров, километр с небольшим) решающее значение в эволюции имеют силы Ван-дер-Ваальса — слабого межмолекулярного взаимодействия, ответственного, к примеру, за хождение по потолку мух, пауков и гекконов. Ни гравитация, ни разноимённые электростатические заряды, возникающие при облучении Солнцем, ни давление света, ни силы трения между зёрнами не дают столь сильного эффекта.

Один из немногих изученных непосредственно астероидов – Итокава (Itokawa) – оказался горой щебня, пыли и валунов. Таков был один из результатов полёта японского аппарата Hayabusa (он показан на рисунке под заголовком) (фото JAXA).

Величина силы Ван-дер-Ваальса пропорциональна площади контактирующей поверхности частиц, в то время как гравитация — их массе. Учёные высчитали, что по мере уменьшения размеров космических тел и, что ещё важнее, размеров составляющих их частиц доля межмолекулярного "прилипания" в общем балансе стремительно растёт, затмевая остальные силы.

Это может менять ответ астероидов на YORP-эффект. Он влияет на их орбиты и вращение, а теперь, выходит, и на строение: по мере роста оборотов конгломерат таких обломков будет избавляться от крупных кусков, оставляя себе более мелкие. И ещё, по мнению авторов работы, поведение частиц удивительно изменчивых планетарных колец также может в значительной мере управляться силами Ван-дер-Ваальса, как и эволюция протопланетных дисков.

Сила тяжести на поверхности (показана в условных цветах) небольшого и относительно быстро вращающегося астероида 1999 KW4 Alpha заметно меняется при переходе от полюсов к экватору, на котором она близка к нулю. Однако астероид не рассыпается на части. При этом окружная скорость на экваторе лишь немного ниже, чем первая космическая для данного тела. Шкала в миллиметрах на секунду в квадрате (иллюстрация D.J. Scheeres et al.).

На сервере arXiv.org выложена статья авторов данного исследования, подготовленная к публикации в журнале Icarus. (Узнайте заодно о том, как астрономы объяснили разнообразие форм и впервые поймали столкновение астероидов, познакомьтесь с самым крошечным объектом пояса Койпера и полюбуйтесь на новые данные о самом крупном астероиде, а также читайте о тайнах Эроса.)