Троянцы Марса содержат объекты лунного происхождения

Международная группа планетологов во главе с астрономами из АОП обнаружила астероид, летящий за Марсом с составом, очень похожим на состав Луны. Астероид мог быть древним куском мусора, восходящим к гигантским ударам, которые сформировали Луну и другие скалистые тела в нашей Солнечной системе, такие как Марс и Земля. Исследование, опубликованное в журнале Icarus, также имеет значение для поиска таких первичных объектов, связанных с нашей собственной планетой.

Троянцы — это класс астероидов, которые следуют за планетами по их орбитам, пойманные в ловушку в гравитационных «безопасных убежищах» в 60 градусах впереди и позади планеты. Они представляют большой интерес для ученых, поскольку представляют собой остатки материала, оставшегося от формирования и ранней эволюции Солнечной системы.

Несколько тысяч таких троянцев летят вдоль орбиты гигантской планеты Юпитер. Ближе к Солнцу астрономы пока обнаружили лишь горстку троянцев Марса, планеты по соседству с Землей.

Группа ученых из Италии, Болгарии и США, возглавляемая обсерваторией Арма (Armagh Observatory) и планетарием (АОП) в Северной Ирландии, изучала троянцев Марса, чтобы понять, что они говорят нам о ранней истории внутренних миров нашей Солнечной системы — так называемых планет земной группы, но также и для того, чтобы начать поиски троянцев Земли.

По иронии судьбы, найти троянцев Марса гораздо легче, чем для нашей собственной планеты, потому что эти земные троянцы, если они существуют, всегда находятся близко к Солнцу в точки неба, где их очень трудно обнаржить в телескоп. Земной Троянеец, названный 2010 TK7, был обнаружен десять лет назад космическим телескопом НАСА WISE, но компьютерное моделирование показало, что это временный гость из пояса астероидов между Марсом и Юпитером, а не реликтовая планетезималь из формирования Земли.

Чтобы выяснить состав марсианских троянцев, команда использовала X-SHOOTER, спектрограф, установленный на европейской Южном обсерватории в Чили. X-SHOOTER смотрит на то, как поверхность астероида отражает солнечный свет разных цветов — его спектр отражения.

Проведя спектральное сравнение с другими телами Солнечной системы с известным составом, процесс, называемый таксономией, команда ученых надеялась определить, состоит ли этот астероид из материала, подобного скалистым планетам, таким как Земля, или это кусок богатой углеродом и водой материи, типичной для внешней Солнечной системы за Юпитером.

Одним из троянцев, на которых смотрели астрономы, был астероид (101429) 1998 VF31. Существующие цветовые данные об объекте предполагали состав, сходный с обычным классом метеоритов, называемых обычными хондритами. Мощность VLT позволила собрать более качественные данные об этом астероиде, чем когда-либо прежде.

Объединив эти новые измерения с данными, полученными ранее на инфракрасном телескопе НАСА на Гавайях, команда затем попыталась классифицировать 101429. Они обнаружили, что спектр не очень хорошо согласуется с каким-либо конкретным типом метеорита или астероида, и в результате расширили свой анализ, включив спектры с других типов поверхностей.

К своему удивлению, они обнаружили, что лучшее спектральное соответствие было не с другими маленькими телами, а с нашим ближайшим соседом — Луной. Как объясняет доктор Галин Борисов: «многие из спектров, которые мы имеем для астероидов, не очень отличаются от Луны, но когда вы смотрите внимательно, есть важные различия, например форма и глубина широкого спектрального поглощения на длинах волн 1 и 2 микрона. Однако спектр этого конкретного астероида кажется почти точным для тех частей Луны, где есть обнаженные коренные породы, такие как внутренности кратеров и горы.»

Откуда мог взяться такой необычный объект? Одна из возможностей состоит в том, что 101429 — это просто еще один астероид, похожий, возможно, на обычные хондритовые метеориты, которые приобрели свой лунный облик через эоны воздействия солнечной радиации, процесс, называемый космическим выветриванием.

С другой стороны, астероид может выглядеть как Луна, потому что он действительно исходит от Луны. Доктор Апостолос Христу, астроном АОП и ведущий автор статьи, объясняет: «ранняя Солнечная система очень отличалась от того места, которое мы видим сегодня. Пространство между новообразованными планетами было полно обломков, и столкновения были обычным делом. Крупные астероиды — мы называем их планетезималями — постоянно сталкивались с Луной и другими планетами. Осколок от такого столкновения мог достичь орбиты Марса, когда планета еще формировалась и был пойман в ловушку.»

Третий и, возможно, более вероятный сценарий заключается в том, что объект прибыл с самого Марса. Как отмечают ученые, «форма спектра 101429 говорит нам, что он богат пироксеном, минералом, обнаруженным во внешнем слое или коре тел размером с планету. Марс, как Луна и Земля, подвергался ударам в начале своей истории, один из которых был ответственен за гигантский бассейн Бореалиса, кратер шириной с саму планету. Такой колоссальный удар мог легко отправить 101429 по пути к точке Лагранжа L5.»

Действительно, несколько лет назад было предложено марсианское происхождение для группы троянцев, совместно известных как семейство Эврика. Эти астероиды также имеют необычный состав, но, в то время как 101429 богат пироксеном, эти астероиды семейства Эврика в основном состоят из оливина, минерала, найденного глубоко в мантии планеты.

101429 и его собратья также могут кое-чему научить нас в поисках земных троянцев, если они существуют. Предыдущая работа группы показала, что солнечная радиация приводит к тому, что обломки этих астероидов в виде глыб размером с валун или городской квартал медленно просачиваются из троянских облаков Марса. Если земные троянцы хоть чем-то похожи на марсианские, тот же механизм будет действовать как источник небольших околоземных астероидов, которые будут выделяться из-за их необычного состава.

Обнаружение этих объектов может оказаться работой для обсерватории имени Веры К. Рубин (Vera C. Rubin Observatory), готовой начать самое амбициозное исследование Солнечной системы на сегодняшний день.

Ожидается, что обсерватория откроет примерно в десять раз больше астероидов, чем известно в настоящее время, и, наряду с телескопом GAIA, уже исследующим небо из точки Лагранжа L2 Земля-Солнце, может предложить нам наилучшие перспективы для отслеживания троянских спутников Земли.

Apostolos A. Christou et al. Composition and origin of L5 Trojan asteroids of Mars: Insights from spectroscopy, Icarus (2020). DOI: 10.1016/j.icarus.2020.113994