Новое исследование опровергает наши предположения о ледяных объектах, скрывающихся в самых дальних уголках Солнечной системы. Все начинается с объекта странной формы, напоминающего космического снеговика, известного как Аррокот — Объект пояса Койпера (KBO) (486958) 2014 MU69.
Этот космический снеговик, которого некоторые до сих пор называют Ультима Туле, может содержать остатки древнего льда в капсуле времени, относящиеся ко времени зарождения Солнечной системы . Об этом говорится в новом исследовании Университета Брауна.
Пояс Койпера
Пояс Койпера, отдаленное царство за Нептуном , уже давно интригует астрономов. Это обширное пространство, изобилующее ледяными телами, хранит ключ к разгадке происхождения нашей Солнечной системы.
В течение многих лет считалось, что эти объекты, реликвии, существовавшие миллиарды лет назад, потеряли лед в космическом вакууме.
Миссия НАСА «Новые горизонты» положила начало исследованию пояса Койпера. Он отправил обратно первые изображения Плутона и его спутников крупным планом. Эти изображения показали мир, который одновременно сложен и активен.
Тем не менее, понимание того, как эти далекие объекты сохранили свои летучие соединения, оставалось неясным.
Характеристики космического снеговика
Как упоминалось выше, Аррокот, далекий объект пояса Койпера, ранее известный как 2014 MU69, представляет собой небесное чудо, не похожее ни на одно другое тело, которое мы когда-либо исследовали.
Его уникальный внешний вид, обнаруженный космическим кораблем НАСА « Новые горизонты» в 2019 году, сразу же захватил воображение и принес ему прозвище «космический снеговик».
Форма
Самая яркая особенность Аррокота — его двулопастная форма. Два отдельных сегмента, большая «голова» и меньшее «тело», кажутся мягко слитыми воедино.
Ученые полагают, что эта своеобразная форма рассказывает историю медленного и нежного космического столкновения, когда два отдельных тела слились в ранней Солнечной системе .
Поверхность
Поверхность Аррокота представляет собой смесь удивительных особенностей. Некоторые области удивительно гладкие, с меньшим количеством кратеров, чем ожидали ученые.
Это намекает либо на молодую поверхность, либо на процессы, которые со временем изменили ее форму. Яркие пятна, темные пятна и участки красноватого цвета добавляют сложности его внешнему виду.
Красный оттенок особенно интригует, поскольку указывает на сложные органические молекулы, называемые толинами, образовавшиеся в результате взаимодействия радиации с более простыми соединениями.
Замороженные ингредиенты
Многие полагают, что Аррокот хранит сокровищницу первозданного материала с момента зарождения Солнечной системы.
В его состав, вероятно, входят водяной лед, метаноловый лед и другие летучие соединения, а также большое количество органических веществ. Эта смесь объясняет его темную поверхность, отражающую лишь небольшую часть солнечного света.
Шея
Там, где встречаются две доли – в области «шеи» – Аррокот имеет более яркий и синий оттенок.
Эта разница может указывать на различия в размерах частиц или изменения в составе, возможно, отмечая место, где материал из двух исходных тел смешался давным-давно.
История
Хотя на Аррокоте нет никаких признаков активной геологии, само его формирование и тонкие изменения поверхности свидетельствуют о динамичной истории.
Мягкое соединение долей указывает на то время, когда Солнечную систему заполнили обломки, что способствовало медленным столкновениям. Это застывший снимок того, как строились объекты в нашем космическом окружении.
Маленький объект
Имея длину около 22 миль (35 километров), Аррокот является небольшим объектом даже для пояса Койпера.
Но не позволяйте его размерам обмануть вас — изучение этого своеобразного «космического снеговика» открывает бесценную возможность заглянуть в формирование Солнечной системы и в тайны, хранящиеся в ее самых глубоких и холодных уголках.
Но лед космического снеговика не длится долго
Льды, найденные на Аррокоте и подобных объектах, не являются вашим повседневным льдом.
Как уже говорилось, в их состав входят такие вещества, как окись углерода, метан и аммиак, которые могут сублимироваться (превращаться из твердого состояния в газ, не превращаясь в жидкость) при очень низких температурах.
Это похоже на то, как ведет себя сухой лед на Земле, который сублимируется в более теплых условиях, полностью пропуская жидкую фазу и превращаясь непосредственно в углекислый газ.
Загадка
Учитывая долговечность этих объектов в Солнечной системе, для ученых было загадкой, как эти летучие льды могли сохраняться в течение миллиардов лет.
Ожидалось, что льды сублимируются, особенно учитывая относительно «более теплые» условия даже в отдаленных уголках Солнечной системы.
Это поднимает интригующий вопрос о кометах, которые, как известно, происходят из таких регионов, как пояс Койпера: если эти льды настолько эфемерны, то почему кометы все еще обладают ими в достаточном количестве, чтобы демонстрировать впечатляющие хвосты, которые мы наблюдаем, когда они приближаются к Солнцу?
Разгадка тайны космического снеговика
Исследователи Сэм Бёрч и Оркан Умурхан по-новому взглянули на старую головоломку. Они разработали новую имитационную модель. Эта модель действует как мини-вселенная, показывая, как ведут себя небесные объекты, такие как Аррокот.
«В нашей работе мы показали с помощью довольно простой математической модели, что эти примитивные льды можно удерживать глубоко внутри этих объектов в течение очень долгого времени», — объяснили они.
Это как если бы Аррокот и его космические собратья имели встроенные суперморозильники. Эти внутренние охладители сохраняют летучий лед твердым на протяжении миллиардов лет.
«По сути, мы говорим, что Аррокот настолько холоден, что для сублимации большего количества льда — или перехода непосредственно из твердого состояния в газ, минуя жидкую фазу внутри него — газ, в который он сублимируется, сначала должен пройти наружу через его пористую структуру. внутренняя часть, похожая на губку», — сказал Берч.
«Хитрость в том, что для перемещения газа вам также придется сублимировать лед, поэтому вы получаете эффект домино: внутри Аррокота становится холоднее, меньше сублимируется льда, меньше газа движется, становится еще холоднее и так далее. В конце концов, все просто отключается, и у вас остается объект, полный газа, который медленно вытекает».
Теория «Ледяной бомбы»
Теперь представьте, что один из этих объектов сбивается со своей орбиты ближе к Солнцу.
Он начинает нагреваться, и замороженные летучие вещества начинают размораживаться. Но глубоко внутри все еще морозно. Таким образом, газы задерживаются и создают давление.
Это все равно, что встряхивать бутылку газировки перед тем, как ее открыть. В конце концов, БУМ! Комета извергается, когда давление снижается, и мы видим эти знаковые хвосты.
«Эта новая идея может помочь объяснить, почему эти ледяные объекты из пояса Койпера извергаются так сильно, когда они впервые приближаются к Солнцу».
Выводы космического снеговика
Если кометы, по сути, представляют собой сонные «ледяные бомбы», нам нужно еще раз рассмотреть, как они превращаются из тихих странников в захватывающие небесные шоу.
«Главное то, что мы исправили глубокую ошибку в физической модели, которую люди предполагали на протяжении десятилетий», — сказал Берч.
Хорошей новостью является то, что эта теория может помочь таким миссиям, как CAESAR НАСА, стать еще более успешными. CAESAR стремится собрать образец с кометы и вернуть его на Землю.
«Вполне могут существовать огромные резервуары этих примитивных материалов, запертых в небольших телах по всей внешней части Солнечной системы — материалов, которые только и ждут, чтобы извергнуться, чтобы мы могли наблюдать за ними, или сидеть в глубокой заморозке, пока мы не сможем извлечь их и принести домой, чтобы Земля», — сказал Берч.
Исследование опубликовано в журнале Icarus.
