Почти планета

В начале мая были опубликованы результаты исследований астероида Веста, проведенных космическим аппаратом Dawn («Рассвет», НАСА). Шесть статей, подводящих промежуточные итоги миссии, опубликовано в очередном выпуске журнала Science [1]. К его выходу в свет в НАСА провели специальную пресс-конференцию. Кратко ее суть можно сформулировать так: хотя Dawn не сделал сенсационных открытий, детальное описание Весты, одного из крупнейших тел в главном поясе астероидов, дало исключительно много информации для размышлений о прошлом Солнечной системы и о процессах эволюции планет.

Согласно предшествующим гипотезам, Веста представляет собой протопланету – небесное тело, достаточно большое, чтобы в нем уже прошла стадия внутреннего плавления и стала возможна дифференциация вещества: появились ядро, мантия и кора. Теоретически Весту могло ждать дальнейшее развитие через «наращивание» массы, однако близкое соседство гиганта Юпитера с его мощным гравитационным полем помешало формированию полноценной планеты земного типа. Так между Марсом и Юпитером со времени формирования Солнечной системы и остался пояс астероидов.

Размеры Весты – 289х280х229 км, она находится более чем в два раза дальше от Солнца, чем Земля. Предшествующие наблюдения астероида ограничивались в основном наземными; кроме этого, поверхность астероида наблюдал телескоп им. Хаббла. Dawn вышел на орбиту вокруг Весты в середине 2011 года и с тех пор кружился вокруг астероида, набирая информацию с разных высот (наименьшей высоты он достиг в декабре 2011 года – 210 км). Научные инструменты можно назвать «джентльменским набором» для изучения состава небесного тела: в него входили спектрометр инфракрасного и видимого диапазона, фотокамера и нейтронный и гамма-спектрометр. В разработке научной аппаратуры участвовали кроме американских организации Общества им. Макса Планка (Германия), Немецкое аэрокосмическое агентство и Итальянское космическое агентство.

В результате изучения была построена детальная карта поверхности астероида. По спектральным характеристикам поверхности было изучено распределение минералов. По точным измерениям положения аппарата изучалось гравитационное поле Весты, что дало основания для гипотез о внутреннем строении протопланеты.

Полученные данные подтвердили гипотезу о том, что Веста – сложное тело. Ее кора, вероятнее всего, сформировалась в результате плавления хондритов. Размер ядра, по данным о массе, объеме и гравитационном поле небесного тела, может иметь средний радиус от 107 до 113 км. При таких размерах уже возможно плавление, при котором формируется железное ядро. Кроме этого, спектральные характеристики вещества, которое можно наблюдать не в кратерах, также подтверждают гипотезу о том, что вещество Весты различается на разной глубине.

Второй важный результат: Dawn подтвердил гипотезу о том,что именно Веста является источником определенного семейства астероидов («вестоидов»), а также части метеоритов, которые находятся на Земле, – говардитов, эвкритов и диогенитов (HED-метеориты, относящиеся к метеоритам – ахондритам). Более того, по данным Dawn можно предположить, когда и откуда они были выбиты. Вероятно, это произошло во время появления кратера Реясильвия (шириной 500 км и глубиной 19 км) в южном полушарии астероида, который частично перекрыл более старый кратер Вененейа (шириной 400 км). Это два крупнейших образования в этой части астероида. Удар, породивший кратер Реясильвия, был поистине страшен – в результате Веста потеряла около 1 % своей массы. Интересно также, что оба образования достаточно молоды: их возраст оценен в 1-2 млрд лет, а значит, они появились гораздо позднее периода поздней тяжелой бомбардировки (приблизительно 4,1-3,8 млрд лет назад), следы которой мы в основном видим на Луне. К этому периоду, впрочем, относятся другие кратеры на поверхности Весты, которая в этом напоминает лунную. Кроме кратеров на поверхности хорошо выделяются борозды (в экваториальных районах), оползни – и нет следов вулканизма, хотя, видимо, какое-то время под внешней корой Весты находился океан расплавленной магмы.

Поверхность Весты – это ее летопись, отразившая образование планетозималей и дальнейшую судьбу протопланеты. По данным спектрометрии в видимом и инфракрасном диапазонах было изучено распределение пород в верхних слоях астероида. Так, в районе бассейна Реясильвия наблюдаются диогениты, тогда как в экваториальных районах преобладают эвкриты. По мнению исследователей, это отражает распределение материала в коре: ее верхнюю часть составляют эвкриты, а более глубокие слои – диогениты, которые были «вскрыты» в результате столкновений.

Сейчас Dawn всё еще находится у Весты, однако постепенно удаляется: с низкой орбиты (LAMO – low altitude mapping orbit) он переходит на высокую (HAMO2 – high altitude mapping orbit), на расстоянии порядка 680 км от поверхности. Аппарат уже пребывал на такой орбите во время первого картирования Весты с конца сентября и до декабря 2011 года. «Повторение» же интересно тем, что за прошедшие восемь месяцев Веста продвинулась по орбите, и, как и на Земле,на ней сменились времена года за счет изменения угла падения солнечных лучей. В результате исследователи надеются более детально рассмотреть северное полушарие протопланеты.

Первоначально запланированный срок пребывания Dawn у Весты был продлен на 40 суток, так что аппарат должен будет оставить это небесное тело в августе. Затем последует перелет к карликовой планете Церере – первой по величине в главном поясе астероидов (средний радиус – 470 км). В отличие от Весты, Церера вряд ли представляет собой дифференцированное тело. Кроме этого, на ее поверхности, видимо, есть минералы, содержащие связанную воду, чего нет у Весты.

Аппарат должен достичь Цереры в феврале 2015 года, а в июле того же года – завершить первоначальную миссию.

Ольга Закутняя

1. Science 11 May 2012: Vol. 336 no. 6082 DOI: 10.1126/science.1219381