Что «видели» астероиды?
Астероиды — малые тела Солнечной системы, но их значение для жизни на Земле отнюдь не мало, ведь именно они, скорее всего, были свидетелями и участниками рождения Солнечной системы и жизни на Земле. А в будущем астероиды могут стать источниками важных ресурсов. Астрономам же эти малые тела интересны как носители первичного вещества, из которого построена Солнечная система.
Маленькие, но важные
Кометы и астероиды — это малые тела, которые не относятся ни к планетам, ни к карликовым планетам, ни к их спутникам. Изучать их надо хотя бы потому, что они могут представлять опасность, если есть вероятность их падения на Землю. Ещё одна причина активного интереса к малым телам — космические ресурсы. Известно, что целый ряд металлических астероидов (есть и такие) богат редкими для Земли веществами, в первую очередь редкоземельными металлами. Существует несколько космических стартапов, которые всерьёз прорабатывают возможность выбрать какой-нибудь астероид и доставить его при помощи космических буксиров к Луне, чтобы эти богатства заполучить. К Земле его буксировать не стоит, потому что астероид может упасть из-за большой гравитации. У Луны гравитация меньше.
Кроме прикладной стороны исследований, есть и фундаментальная: мы хотим разобраться, как возникла Солнечная система, как возникла Земля, какие процессы привели к их формированию и как возникла жизнь на нашей планете. Какие бы научные исследования мы ни проводили, за ними всегда стоят эти фундаментальные для естествознания вопросы.
Особенность малых объектов в том, что они, видимо, остались с самых ранних времён образования Солнечной системы. Это избытки «строительного материала», из которого формировались планеты. Солнце составляет 99,86% всей массы Солнечной системы, около 0,13% — планеты. И очень небольшая часть приходится на всё остальное: кометы, астероиды, межпланетную пыль, то есть на малые тела. Астероиды — это как раз то первозданное вещество, из которого образовалась Солнечная система. Интерес к ним и другим малым телам изначально был чисто академическим, потому что телескопы не позволяли их видеть детально. Возрос он с началом космической эры, когда появились проекты полётов к малым телам.
Мы знаем, что на нашей планете существуют минералы возрастом до четырёх с небольшим миллиардов лет, но не более. Первые несколько сотен миллионов лет на ранней Земле бушевал океан магмы. То было горячее время: на поверхность планеты падали астероиды, планетезимали, всё плавилось и кипело. В общем, было очень жарко, как сейчас в жерлах действующих вулканов.
А с малыми телами практически ничего не происходило. Они расположены на периферии Солнечной системы, куда приходят ослабленные солнечные излучение и плазменный ветер, так что изменения, произошедшие на их поверхности с тех ранних времён, минимальные. Поэтому именно с ними связывают первичное вещество, из которого образовалась Солнечная система. Есть у малых тел и ещё одна очень важная особенность: в отличие от Солнца и планет, которые сейчас находятся на своих определённых орбитах, малые тела мобильны, они перемещаются между разными областями Солнечной системы. Эта мобильность была очень важна на самых ранних стадиях формирования нашей планетной системы, потому что благодаря ей происходил перенос вещества из внешних областей во внутренние.
Загадка «каменной» воды
Современная теория образования планетных систем и у Солнца, и у других звёзд предполагает, что внутренние каменистые планеты возникли из малочисленной пылевой фракции и поэтому они относительно небольшие. За орбитой Марса расположена «линия снега», за которой находятся ледяные объекты. А на поверхности Земли много воды. Откуда она появилась? Её было очень мало на ранней стадии, потому что молодое Солнце активно светило в инфракрасном диапазоне и испаряло ледяные мантии пылевой фракции во внутренних областях протосолнечной туманности. Только на поверхности нашей планеты сохранился водный океан, в отличие от соседних планет земного типа — Венеры и Марса. Понятно, что эта вода была на Землю привнесена.
Сначала предполагали, что воду к нам принесли кометы, поскольку их ядра содержат много водяного льда. Но потом с помощью инструментов на Земле и на специализированных космических аппаратах измерили соотношение содержания в них изотопов водорода (дейтерия и водорода), а оно для малых тел в нашей Солнечной системе указывает на область их образования. Если для изучаемого малого тела измерено соотношение изотопов, то мы знаем, на каком расстоянии от звезды оно родилось и какие химические процессы там работают. Так вот, это соотношение оказалось в несколько раз больше, чем соотношение изотопов водорода для нашего земного океана, а во времени оно практически не меняется.
Астероиды же состоят из углистых хондритов — это такие твёрдые первичные образования, в которых присутствует связанная вода, ещё там есть льды. Вот у этой воды соотношение дейтерия и водорода такое же, как в земном океане. Поэтому сейчас мы говорим, что «космическую доставку» воды осуществляли, скорее, астероиды. Но и это ещё не вся правда. Где-то у орбиты Юпитера обнаружили несколько комет, у которых соотношение изотопов водорода такое же, как в земном океане. Одним словом, тут ещё много открытых вопросов, и малые небесные тела нужно изучать дальше. Более того, сейчас господствующей является теория о том, что кометы и астероиды — это единая общность тел.
Возможно, некоторые астероиды — это остатки ядер комет. Недавно были открыты и сейчас широко изучаются активные астероиды. Они представляют собой не просто груду связанных гравитацией булыжников, летающих в космическом пространстве, — иногда они освобождаются от пыли и пара, как кометы. Исследовать в лаборатории первичное вещество астероидов — мечта всех учёных, занимающихся космохимией и астрохимией!