Откуда берутся метеориты? Этот вопрос научное сообщество изучает с тех пор, как стало известно, что «камни с неба» – это, по сути, обломки других миров. И попадают они на нашу планету из космоса. Новое исследование, опубликованное в Nature Astronomy, утверждает, что метеориты, а также более крупные объекты, которые представляют постоянную опасность для нашей цивилизации, периодически падающие на нашу планету, происходят из нескольких больших, древних астероидов между Марсом и Юпитером, уничтоженных в результате столкновений.
Родина астероидов
Несколько десятков тысяч метеоритов в настоящее время находятся в лабораториях и частных или музейных коллекциях по всему миру. Подавляющее большинство из них происходит из так называемого главного пояса астероидов. Это область пространства между орбитами Марса и Юпитера, наполненная миллионами каменистых объектов. Самые маленькие из этих объектов едва ли смогут пережить вход в плотные слои атмосферы Земли. Однако крупные астероиды, такие как объект, который взорвался над городом Челябинск в 2013 году, имеют достаточную энергию. И могут вызывать значительные разрушения при падении на Землю. Систематическое изучение этих объектов в течение десятилетий выявило широкое разнообразие типов метеоритов. Каждый из них является уникальным. Они сильно отличаются друг от друга даже внутри групп, в которых они имеют общие характеристики. Такие, как высокое количество металла или материалов, богатых углеродом. Ученым было трудно придумать достоверное объяснение этому факту. В рамках теории аккреции твердых тел в древней протопланетной туманности.
В новом исследовании команда, возглавляемая профессором Стэнли Дермоттом из Флоридского университета, использовала новый подход к проблеме. Исследователи рассмотрели распределение орбит астероидов и их размеры. Изучение пояса астероидов осложняется тем, что орбиты находящихся там объектов постоянно меняются. Так происходит из-за гравитационного влияния Юпитера и Сатурна. Ученые, применив усредненные по времени орбитальные характеристики, выяснили, что значительная часть структуры пояса астероидов становится очевидной. И некоторые его области имеют плотные концентрации астероидов. При этом в других местах пояс относительно пуст.
Такое неравномерное распределение возникло в результате столкновения астероидов друг с другом в ходе 4-миллиардной истории Солнечной системы. Столкновения отделяют мириады осколков от «родительских» астероидов, которые остаются в той же орбите. На самом деле на подобные астероидные «семейства» приходится чуть менее 50% известных астероидов. Остальные «несемейные» или «фоновые» астероиды более равномерно распределяются по поясу. И не сразу ясно, откуда они взялись. Являются ли они объектами, которые образовались независимо, когда формировалась Солнечная система? Или они сами осколки еще больших астероидов?
Разные астероиды
Сравнивая средние орбиты астероидов в семействах с орбитами фоновых астероидов, Дермотт и его коллеги обнаружили, что оба типа объектов довольно похожи. И что это верно для астероидов всех размеров. Вплоть до нескольких километров в поперечнике. Исключение составляют астероиды на наиболее экстремальных орбитах. Эти объекты могли быть также выведены из семейств. Но их орбиты были настолько радикально изменены, что любая информация об их происхождении была фактически уничтожена. Но даже если исключить эти последние астероиды, то все равно остается 85% астероидов. Которые, вероятно, были выбиты из семейств.
Этот вывод имеет важное значение для ученых, которые изучают историю Солнечной системы. Как объясняет профессор Дермотт: «Полученные результаты показывают, что разнообразие форм метеоритов, наблюдаемых нами, скорее всего произошло из сравнительно малого количества крупных родительских астероидов».
Тем не менее многое еще предстоит сделать. Один вопрос остается без ответа – каков характер механизма, который заставляет астероиды покидать свои семейства? Ученые предполагают, что совместная гравитация Марса, Юпитера и Сатурна, действующая в течение сотен миллионов лет, приводит к тому, что орбиты астероидов становятся более вытянутыми и более наклоненными к плоскости Солнечной системы. И это приводит в итоге к тому что, в конце концов, астероид покидает свое семейство.