Астероид, открит на орбита около Земята, вероятно е парче от Луната

Луната не е единственият обект, който обикаля около Земята. Около двайсетина от така наречените от учените квазиспътници също обикалят около Земята.

Един от тях е астероидът Камо'оалева. Той се движи близо до Земята и в някои отношения е подобен на Луната. Възможно ли е да е парче от Луната?

Камо'оалева е открит през 2016 г. със системата телескопи за панорамен обзор Pan-STARRS в обсерваторията Халеакала. Това е необичаен обект, защото орбитата му се променя с течение на времето. Но докато се променя, той винаги остава близо до Земята.

Повърхността му също е необикновена. Тя отразява светлината по същия начин, както Луната, благодарение на наличието на силикати. Това е интересно указание за произхода му, но не е единственото. Въпреки че Камо'оалева не е единственият квазиспътник, нито единственият от групата на Аполоновите астероиди, той е най-малкият, най-близкият и най-стабилният от тях.

Ново изследване разглежда орбитата на обекта, за да разбере дали той може да е изхвърлен от Луната. 

Аполоновите астероиди

^{Аполоните са група околоземни астероиди, чиито орбити пресичат орбитата на Земята отвън (тяхното разстояние от Слънцето в перихелия е по-малко от афелийното разстояние на Земята, но голямата полуос му е по-голяма от тази на земята). По този начин, въпреки че техните орбити като цяло вече са извън орбитата на Земята, те все още продължават да я пресичат в района на афелия на Земята. Според установената традиция тази група астероиди е кръстена на своя първи открит представител - астероидът (1862) Аполон, който е открит в края на април 1932 г. и е кръстен на Аполон, един от най-важните древногръцки богове, символизиращ Слънцето. Интересно е, че серийният номер на този астероид е по-висок от този на други аполони, което се обяснява с това, че е изгубен малко след откриването си и е преоткрит едва през 1973 г.}

Местоположение на астероидите на Аполон в сравнение с орбитите на планетите от земната група на Слънчевата система. __ Марс (M) __ Венера (V) __ Меркурий (H) __ Слънце __ Аполонови астероиди __ Земя (E)

Понякога малките тела в Слънчевата система не следват хелиоцентрични орбити. Вместо това, заради орбиталните резонанси, те могат да споделят орбитата на масивна планета. Те се наричат коорбитални обекти, а троянците на Юпитер са група от такива обекти.

Художествена илюстрация на Юпитер и някои троянски астероиди в близост до газовия гигант. Кредит: NASA/JPL-Caltech

Съществуват три основни типа коорбитали: троянци (T), подковообразни (HS) и ретрограден сателит/квазисателит (QS). Двата типа, за които се отнася това изследване, са HS (подковообразни) и QS (квазисателитни).

Тази фигура от статията показва подковообразни и квазисателитни коорбитали, като Земята е в синьо. Кредит: Castro-Cisneros et al. 2023 г

Камо'оалева се намира отвъд земната сфера на Хил - област от пространството, в която доминира привличането на  Земята. Луната е вътре в сферата на Хил и макар че орбитата ѝ е подложена на малки смущения и промени, тя е сравнително стабилна.

Но Камо'оалева е извън сферата и орбитата ѝ е силно елиптична. Нарича се квазиспътник, защото Слънцето оказва по-голямо привличане върху него, отколкото Земята.

Земята има 21 коорбитални обекта: два от тях са троянци, шест са в състояние на QS, а 13 са подложени на движение HS. Но Камо'оалева се различава от останалите QS обекти.

Останалите 20 са само временно в своите коорбитални състояния, обикновено за по-малко от няколко десетилетия, докато Камо'оалева се задържа. Той преминава напред и назад между движението HS и движението QS и прави това в продължение на векове. Ще продължи да го прави в продължение на векове.

Защо е така? Какво в неговия произход го принуждава да следва тази орбита?

"Като се има предвид, че орбитата му е подобна на земната и че физически прилича на материали от лунната повърхност, изследваме хипотезата, че може да е възникнал като отломка от метеоритен удар в лунната повърхност", се казва в статията.

Тъй като не могат да се върнат назад във времето и да наблюдават Луната по време на дългата ѝ история на бомбардиране, учените правят следващото най-добро нещо. Те използват компютри, за да симулират събития с най-различни стойности на променливите и да видят какво ще открият. В този документ изследователите моделират частици, изхвърлени от Луната при сблъсъци. "Извършваме числени симулации на динамичната еволюция на частици, изстреляни от различни места на лунната повърхност с различни скорости на изхвърляне", пишат авторите.

Повечето от частиците в тяхната симулация напускат околностите на Земята и нейната Луна и преминават в орбити около Слънцето, което не е изненадващо. Доминиращата маса на Слънцето оказва влияние върху всичко в Слънчевата система.

Но някои - съвсем малък брой - не влизат в хелиоцентрични орбити. Вместо това те заемат орбити, подобни на орбитата на Камо'оалева.

"Тъй като тези изхвърлени тела избягват средата Земя-Луна и се развиват в хелиоцентрични орбити, откриваме, че малка част от условията на изстрелване дават резултати, които са съвместими с динамичното поведение на Камо'оалева", пишат изследователите.

Тези, които наистина имитират най-малкия и най-стабилен квазиспътник на Земята, имат едно общо нещо: скоростта на излитане.

"Най-благоприятните условия са скорости на стартиране, които са малко над втора космическа скорост от задната лунна полусфера", обясняват изследователите.

Камо'оалева има умерен наклон на еклиптиката от около 8^о. При симулацията повечето изхвърлени частици имат наклон дори по-малък от този, обикновено между 1^о и 3^о. Но някои от тях достигат по-големи наклони, подобни на този на Камо'оалева.

Симулациите показват, че не е необходимо Камо'оалева да е започнал пътуването си с по-голям наклон в сравнение с другите частици. Инклинацията му също така не се задържа на 8^o. По време на близките приближавания към Земята Камо'оалева претърпява скокове в наклона, които се натрупват в продължение на стотици години, а след това се разсейват в продължение на хиляди години.

"Тези резултати показват, че наклонът на Камо'оалева може да е възникнал от по-малък първоначален наклон чрез удари при близки подходи по време на неговото HS състояние", обясняват авторите.

Тази фигура от изследването показва как Камо'оалева редува орбита в състояние QS (зелено) и HS (виолетово). Другата линия представя KL2, една от частиците в симулацията. Черните сегменти показват некоорбиталното му движение, сините - HS състоянията му, а жълтите - QS състоянията му. Кредит: Castro-Cisneros et al. 2023

Повърхността на Луната е покрита с ударни кратери и историческите данни, съхранени в тези кратери, представляват добра проверка на хипотезата за удар в Луната за Камо'оалева.

"Скоростите на лунните изхвърляния (надвишаващи лунната втора космическа скорост, 2.4 км/сек), необходими за получаване на коорбиталните резултати, изглежда са постижими при метеоритни удари на Луната", пишат авторите.

При удари на лунната повърхност скоростта на удара обичайно е 22 км/сек, а може да достигне и 55 км/сек. Други симулационни изследвания показват, че удари с тези скорости могат да изхвърлят отломки, движещи се със скорост до 6 км/сек, което е доста над прага от 2.4 км/сек за втора космическа скорост.

Проучванията на лунните кратери също така показват, че големи кратери с диаметър над 33 км се появяват веднъж на всеки 25 милиона години и тези големи кратери вероятно са източници на ударни отломки, движещи се достатъчно бързо, за да избягат от Луната. Авторите казват, че в бъдеще все пак ще трябва да се разгледа въпросът кой конкретен кратер може да е бил източник на Камо'оалева.

"Оставяме на отделно изследване да проучи дали лунен кратер с подходящ размер и възраст и географско местоположение може да бъде в съответствие с хипотезата за лунните изхвърляния за произхода на Kamo'oalewa", пишат авторите.

Ако учените успеят да докажат, че Камо'оалева е парче от Луната, това открива някои интригуващи възможности. Тя ще бъде първата и "... ще представлява голям интерес за космохимично изследване като проба от древен лунен материал", пишат изследователите.

Изследователски екип, ръководен от университета Браун, картографира близо 5200 кратера на Луната - първият глобален каталог на големите кратери на лунната повърхност. Приблизително на всеки 25 милиона години се случва достатъчно силен удар, за да изхвърли обект като Камо'оалева. Кредит: NASA/LRO/LOLA/GSFC/MIT/Brown

Говори се за мисии до Камоалева, но те може да са скромни. През 2017 г. екип от дипломирани асистенти представи план за изпращане на малък космически апарат до астероида. Предложението е наречено " THE NEAR-EARTH ASTEROID CHARACTERIZATION AND OBSERVATION (NEACO) MISSION" ("Мисия за характеризиране и наблюдение на близък астероид").

В доклад на конференция през 2019 г. група учени от НАСА предложиха мисията "New Moon Explorer". Това ще бъде мисия с малък космически апарат. И двете концепции са насочени към определяне на масата, плътността, състава, характеристиките на реголита и други свойства на астероида.

Камо'оалева е малък, може би само 40 метра в диаметър. Но това не е попречило на Китай да разработи по-амбициозна собствена мисия. Тя се нарича Tianwen-2 и заедно със самия космически кораб ще има нано-орбитален апарат и нано-спускаем апарат. Нано-спускаемият апарат ще вземе проба от астероида, която ще бъде върната на Земята за анализ. Tianwen-2 трябва да бъде изстрелян през 2025 г. и ще посети и кометата от главния пояс 311P/PANSTARRS.

Ако една или всички тези мисии са успешни, може би най-накрая ще разберем дали Камо'оалева наистина е парче от Луната.

Справка: Orbital pathways for a Lunar-Ejecta Origin of the Near-Earth Asteroid Kamo`oalewa
Jose Daniel Castro-Cisneros, Renu Malhotra, Aaron J. Rosengren https://arxiv.org/abs/2304.14136 

Източник: Is This Nearby Asteroid a Chunk of the Moon?,  Universe Today

Още по темата

03/04/2023

Космос

Редки червени астероиди около Нептун може да разкрият тайните на ранната Слънчева система

26/05/2022

Земята

Най-големият астероид, приближаващ се до Земята през 2022 г., ще премине тази седмица покрай нашата планета

02/02/2022

Земята

Открит е втори троянски астероид, движещ се по орбитата на Земята (видео)

19/11/2019

Космос

30-метров астероид се носи към Земята. Ще прелети на разстояние 5 пъти по-близо от Луната (видео)