20 лет назад NASA начало программу, целью которой был поиск 90% астероидов, потенциально угрожающих Земле. С тех пор астрономы добились значительного прогресса в поиске таких небесных тел, но новое исследование показывает, что вокруг Венеры притаилась целая популяция астероидов, которые могут представлять настоящую угрозу.
На орбите Венеры «прячутся» астероиды, которые могут угрожать Земле
Астрономы из Университета Сан-Паулу, Бразилия построили модель группы астероидов, летящих вдоль орбиты Венеры. Ученые показали, что из-за возмущений вносимых планетой в орбиты этих астероидов предсказать их движение более чем на 150 лет невозможно. На более долгом временном отрезке орбиты астероидов становятся хаотичными и могут угрожать Земле.
Вид на Венеру с борта зонда Parker Solar Probe. NASA/APL/NRL
Мы привыкли думать, что «ни одна звезда не сходит со своей орбиты», да и не только звезда. Что все небесные тела меняют свое положение в соответствии со строгими и вечными законами. Но это не так. Иногда не только «звезды сходят со своих орбит», но и астероиды начинают хаотические движения, и если они недалеко, например, на орбите Венеры, они могут угрожать Земле.
Эти так называемые «ко-орбитали Венеры» проходят с планетой примерно тот же путь вокруг Солнца, но они не являются безобидными спутниками. Согласно статье, которая находится на рассмотрении в журнале Astronomy & Astrophysics и в настоящее время размещена на сайте arXiv, группа таких астероидов может представлять угрозу для Земли.
Потенциально опасными астероидами (или ПОО) считаются те, размер которых превышает 140 метров в поперечнике и которые находятся в пределах 0,05 астрономических единиц (7,5 миллиона километров) от орбиты Земли.
Валерио Карруба, научный сотрудник Университета Сан-Паулу, который возглавил исследование, и его команда подозревают, что число коорбитальных астероидов Венеры больше, чем 20 известных, хотя обнаружить их может быть еще сложнее.
«Современные наземные наблюдения ограничены короткими периодическими окнами, хотя обсерватория Веры Рубин может обнаружить некоторые из этих объектов при благоприятных конфигурациях», — пишут ученые в своей работе. — «Космические миссии на орбитах Венеры, могут сыграть важную роль в обнаружении коорбиталей планеты».
Эти астероиды имеют очень малое так называемое «время Ляпунова»: оно составляет около 150 лет. Это означает, что их орбиты становятся хаотичными и непредсказуемыми за пределами этого временного горизонта.
«Время Ляпунова» — это характеристика динамической системы, показывающая, за какой промежуток времени траектории, исходно очень близкие друг к другу, расходятся настолько, что предсказание дальнейшего поведения системы становится невозможным. То есть, это предел предсказуемости системы: после этого времени малейшая ошибка в определении начальных условий приводит к огромным расхождениям в прогнозах.
Если для астероидов, движущихся по орбитам, близким к орбите Венеры, время Ляпунова составляет всего около 150 лет, это крайне мало. Для сравнения, время Ляпунова для всей Солнечной системы — около 5 миллионов лет, для орбиты Плутона — около 20 миллионов лет. То есть, уже через 150 лет невозможно с уверенностью предсказать, где именно будет находиться такой астероид. Его орбита становится хаотичной и может измениться настолько, что астероид окажется вблизи Земли, что и делает их потенциально опасными.
Левая панель: Ось X: Абсолютная звездная величина (H) — показатель яркости астероида, косвенно связанный с его размером (чем больше H, тем меньше объект). Ось Y: Эксцентриситет орбиты (e) — мера вытянутости орбиты (от 0 — круговая, до 1 — параболическая). Синие круги: Известные астероиды, находящиеся рядом с орбитой Венеры. Красные звезды: Коорбитальные с Венерой астероиды (т.е. движущиеся примерно по той же орбите, что и Венера). Пунктирная красная линия: Пороговое значение эксцентриситета, при котором апоцентр (самая дальняя точка орбиты) коорбитального астероида Венеры совпадает с перицентром (ближайшей точкой) орбиты Земли. То есть, выше этой линии орбиты астероидов могут пересекаться с орбитой Земли. Правая панель представляет результаты моделирования, которое подтверждает наблюдаемую группу. Авторы показывают, что среди известных и смоделированных астероидов есть особая группа — коорбитальные с Венерой астероиды, — чьи орбиты могут быть опасны для Земли. Их эксцентриситеты таковы, что они способны пересекать орбиту Земли. При этом такие объекты сложно обнаружить, а их динамика быстро становится хаотичной и непредсказуемой.
Поиск опасных астероидов
Чтобы выяснить, представляют ли они угрозу, исследователи создали цифровые модели движения астероидов и провели моделирование их орбиты за 36 000 лет. Команда пишет, что «существует значительная популяция коорбитальных с Венерой астероидов, которые потенциально могут столкнуться с Землей».
Астероид
Но эти коорбитальные астероиды часто скрыты солнечными бликами и поэтому видны только в узкие окна наблюдений. Обсерватория имени Веры Рубин, начало работы которой ожидается в июле 2025 года, может увидеть некоторые из них. Но даже чрезвычайно мощной камеры этой обсерватории будет недостаточно, чтобы поймать всю популяцию. Авторы считают, что космическая обсерватория может быть лучшим способом обнаружить все ненаблюдаемые астероиды вблизи Венеры.
Поскольку даже небольшие астероиды способны при столкновении высвободить энергию, способную разрушить город, поиск этих неуловимых коорбитальных объектов Венеры не просто академическая задача, — он может стать жизненно важным для планетарной обороны Земли.