Иногда учёным бывает трудно понять, являются ли данные, которые они видят, реальным физическим явлением или просто ошибкой приборов. В новой статье в журнале The Planetary Science Journal Джессика Саншайн и её коллеги из Университета Мэриленда описывают один из таких запутанных сценариев. В данном случае исследователи заметили веерообразные узоры на поверхности Диморфоса — астероида, в который врезалась миссия DART НАСА, — и подумали, что они могут быть просто глюком съёмки. Но после некоторой коррекции изображений, вычислений и физических экспериментов они определили, что эти узоры были вызваны первыми в истории задокументированными случаями переноса материала между двумя астероидами.
Диморфос является частью двойной системы астероидов вместе со своим более крупным собратом Дидимóсом. Эти два астероида находятся на расстоянии всего около 1,2 километра друг от друга, и учёные давно полагали, что более мелкие астероиды в конечном итоге будут терять материал со своего экватора в результате процесса, называемого эффектом Ярковского — О'Кифа — Радзиевского — Паддака, или YORP. Солнечный свет нагревает одну сторону небольшого небесного тела, такого как астероид, и возникающее в результате инфракрасное излучение действует на него как маломощный двигатель, заставляя тело вращаться. В течение миллионов лет эти вращения нарастают до такой степени, что астероид начинает терять куски собственного материала.
Исследователи изначально не ставили перед собой цель доказать эту теорию. Они просто заметили, что на поверхности Диморфоса появился узор, и захотели выяснить, что это такое. Сначала они думали, что это артефакт камеры, использовавшейся для съёмки поверхности астероида. Но после того как они математически устранили некоторые тени, отбрасываемые валунами на поверхности астероида, эти особенности остались, сходясь вблизи экватора на стороне Диморфоса, обращённой в сторону от Дидимоса.
Как только существование этих веерообразных лучей было подтверждено, исследователи начали предлагать объяснения их происхождения. Сейсмические колебания казались маловероятными, поскольку они не могли бы образовать чёткий «веерный» узор. Электростатический подъём тоже не казался правдоподобным, так как было неясно, что именно в «начальной» точке узора было уникальным с электростатической точки зрения. Поэтому они решили, что наиболее разумное объяснение — это то, что на Диморфос прилетали порции материи с его более крупного собрата.
Учитывая, что от этих порций не осталось никаких ударных кратеров, они, должно быть, двигались очень медленно. Чтобы рассчитать эту скорость, авторы провели некоторые орбитальные вычисления и поняли, что материал, вылетевший с экватора Дидимоса со скоростью всего 30,7 см/с (медленнее скорости ходьбы человека), ударялся о дальнюю сторону Диморфоса с небольшой скоростью 6 см/с. Этой скорости было бы достаточно, чтобы разбить порции материи, или «снежки», как их назвали авторы в пресс-релизе. Но, чтобы было ясно: материал, по-видимому, состоит из рыхлого мелкого силикатного порошка, поскольку и Дидимос, и Диморфос являются астероидами типа S, и на них не найти ничего похожего на снег.
Расчёты — это хорошо, а симуляции — лучше, и авторы решили, что для доказательства своей теории о том, что веерообразные полосы были вызваны активным переносом материала, им потребуются как физические, так и вычислительные симуляции. Сначала они обратились к суперкомпьютерам, рас��оложенным в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора. Они смоделировали однометровый ком мелких частиц, ударяющийся о поверхность Диморфоса, усыпанную валунами, и использовали комбинацию физического и орбитального механического кода, чтобы посмотреть на результат. Он выглядел почти точно так же, как веерообразный узор, который они видели на поверхности: валуны блокировали распространение частиц непосредственно за ними, но частицы расходились веером, проходя мимо валунов.
Далее последовала физическая симуляция: авторы построили песочницу с окрашенным гравием, который имитировал «валуны». Затем они бросили в песочницу мраморный шарик и с помощью высокоскоростных камер и математических вычислений наблюдали, как песок формировал лучи, которые были видны как в компьютерных симуляциях, так и непосредственно на поверхности астероида. Сочетание всех трёх доказательств, по-видимому, окончательно подтверждает, что активный перенос материала между двумя астероидами впервые был официально обнаружен.
Однако у учёных есть возможность провести ещё одно испытание, поскольку в скором времени к системе Дидимос — Диморфос прибудет ещё одна миссия. Космический аппарат «Гера», который прибудет в декабре, призван оценить результаты миссии DART, целью которой было изменение орбиты Диморфоса. По предварительным данным, мы знаем, что она не только успешно справилась с этой задачей, но и изменила форму самого Диморфоса, а вместе с ним и общий орбитальный период всей двойной системы. Однако пока неясно, увидят ли камеры «Геры» те же веерообразные лучи и произошло ли увеличение или уменьшение переноса материала после столкновения. В любом случае, примерно через год мы должны начать получать дополнительную информацию об этой особенно интересной двойной системе астероидов.
