Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны
Камо'оалева был обнаружен в 2016 году с помощью Pan-STARRS в обсерватории Халеакала. Это необычный объект, потому что его орбита меняется со временем. Но, несмотря на эти изменения, он всегда остается рядом с Землей.
Его поверхность также примечательна. Астероид отражает свет так же, как Луна, благодаря наличию в своем составе силикатов. Это интригующий ключ к его происхождению, но таких ключей много. Хотя Камо'Оалева не единственный квазиспутник в группе Аполлона, он самый маленький, близкий к нам и самый стабильный из всех.
Странная орбита
Новое исследование за авторством Хосе Даниэля Кастро-Сиснероса изучает орбиту объекта, чтобы понять, может ли он быть фрагментом Луны. Дело в том, что иногда небольшие тела в Солнечной системе не следуют гелиоцентрическим орбитам. Вместо этого из-за орбитальных резонансов они могут делить орбиту с массивной планетой. Их называют коорбитальными объектами: знаменитые троянские астроиды Юпитера как раз представляют собой группу таких объектов.
Существует три основных типа коорбиталей: троян/головастик (T), подкова (HS) и ретроградный спутник/квази-спутник (QS). В данном исследовании важны два последних типа: HS и QS.
Камо'оалева находится за пределами Сферы Хилла — области космоса, в которой доминирует притяжение спутников. Луна находится внутри этого региона, и хотя ее орбита подвержена небольшим возмущениям и изменениям, она довольно стабильна. Но Камо'оалева находится вне сферы, и его орбита сильно вытянута по эллипсу. Он называется квазиспутником, потому что Солнце притягивает его сильнее, чем Земля.
Земля имеет 21 коорбитальный объект: два троянских, шесть находятся в состоянии QS и 13 находятся в движении HS. Но Kamo'oalewa отличается от других объектов QS. Остальные 20 только находятся в своих коорбитальных состояниях лишь временно, обычно менее нескольких десятилетий, в то время как Камо'оалева аномально постоянен. Он переключается туда и обратно между движением типа HS и QS, и делает это на протяжении многих веков.
Но почему? Что в его происхождении заставляет следовать по столь странной орбите?
Лунное наследие
Поскольку ученые не могут вернуться в прошлое, они используют компьютеры для имитации различных событий с широким спектром значений переменных и смотрят, что получается в результате. В рамках новой статьи исследователи смоделировали частицы, выброшенные с Луны в результате столкновений. «Мы проводим численное моделирование динамической эволюции частиц, запускаемых из разных мест на поверхности Луны, с разным диапазоном скоростей выброса», — пишут они.
Большинство частиц в их моделировании покидают окрестности Земли и ее Луны и переходят на орбиты вокруг Солнца, что неудивительно. Доминирующая масса Солнца влияет на все в Солнечной системе.
Но некоторые — лишь небольшое количество — не выходят на гелиоцентрические орбиты. Вместо этого они занимают орбиты, подобные орбите Камо'оалевы. «Поскольку эти выбросы покидают среду Земля-Луна и эволюционируют на гелиоцентрические орбиты, мы обнаруживаем, что небольшая часть условий запуска дает результаты, совместимые с динамическим поведением Камо'Оалева», — отмечают исследователи.
Те, которые имитируют самый маленький и самый стабильный квазиспутник Земли, имеют одну общую черту: скорость запуска. «Наиболее благоприятными условиями являются скорости запуска, немного превышающие скорость убегания от задней лунной полусферы», — поясняют ученые.
Камо'оалева имеет умеренный наклон эклиптики около 8°. При моделировании большинство выбрасываемых частиц имеют наклон еще меньше, обычно от 1° до 3°. Но некоторые из них достигли более высоких наклонностей, подобных наклонностям Камо'оалевы.
Моделирование показало, что Камо'оалева не должна была начинать свое путешествие с большим наклоном по сравнению с другими частицами. Его наклон также не остается на уровне 8°. При сближении с Землей он испытывает скачки наклона, которые накапливаются в течение сотен лет, а затем исчезают в течение тысяч лет.
Поверхность Луны покрыта ударными кратерами, и исторические записи, хранящиеся в этих кратерах, представляют собой хорошую проверку гипотезы лунного удара Камо'оалева. «Скорости лунного выброса (превышающие скорость убегания Луны, 2,4 км / с), необходимые для получения коорбитальных результатов, по-видимому, достижимы при столкновении метеороидов с Луной», — пишут авторы.
Столкновения с лунной поверхностью обычно имеют скорость столкновения 22 км/сек и могут достигать 55 км/сек. Другие симуляционные исследования показывают, что удары с такой скоростью могут выбрасывать обломки, движущиеся со скоростью до 6 км/сек, что намного превышает пороговое значение 2,4 км/сек, необходимое для «побега» отколовшегося тела.
Исследования также показывают, что большие ударные кратеры диаметром более 33 километров возникают раз в 25 миллионов лет, и, вероятно, являются источниками ударных выбросов, движущихся достаточно быстро, чтобы покинуть Луну. Авторы говорят, что в будущем еще предстоит выяснить, какой конкретный кратер мог быть источником Камо'оалева.
Если ученые смогут доказать, что Камо'оалева является частью Луны, это откроет астрономам интригующую возможность изучить геохимический состав спутника, когда тот был еще сравнительно юн. Не исключено, что именно эти данные приоткроют завесу тайны над происхождением самой Луны.