«Шрамы» космоса: как межпланетная среда изменила астероид Рюгу

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Космос — место суровое. И если вам посчастливилось оказаться небесным телом без защитной атмосферы, то готовьтесь к суровому «макияжу». Солнечный ветер, космические лучи и бомбардировки микрометеоритами — вот лишь некоторые из «косметических процедур», ожидающих вас в безвоздушном пространстве. Этот процесс, известный как космическое выветривание, оставляет на поверхности небесных тел уникальные следы, раскрывающие тайны прошлого Солнечной системы.

«Шрамы» космоса
Автор: Designer

Ученые, изучающие метеориты, давно мечтают разгадать загадки космического выветривания. Но увы, большинство метеоритов — это «выходцы» из глубин астероидов, не испытавшие на себе суровой космической реальности. И тут на помощь приходит аппарат «Хаябуса-2», вернувший на Землю драгоценные образцы с поверхности астероида Рюгу. Эти образцы, подобно капсулам времени, хранят в себе информацию о процессах, происходивших на поверхности астероида миллионы лет.

Рюгу — астероид класса C, богатый водой и ее производными: филлосиликатами, магнетитом и карбонатами. Изучение образцов Рюгу показало, что космическое выветривание оставило на них свой след, отличающийся от следов на астероидах класса S. Филлосиликаты на поверхности Рюгу потеряли гидроксильные группы, а железо в магнетите частично превратилось из трехвалентного в двухвалентное.

A Вторичное электронное изображение. B Соответствующее электронное изображение обратного рассеяния. C Сканирующая электронная микроскопия — энергодисперсионная рентгеновская спектрометрия (EDS) — элементное картирование при ускоряющем напряжении 5 кВ. Обратите внимание, что из-за того, что детектор расположен справа от изображения, левая сторона частицы была затенена и не могла быть точно обнаружена. D EDS соответствует всей области A0064-FO007-I в области (C). Масштабные линейки для (A-C) составляют 10 мкм.
Автор: Kimura, Y., Kato, T., Anada, S. et al. Nonmagnetic framboid and associated iron nanoparticles with a space-weathered feature from asteroid Ryugu. Nat Commun15, 3493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47798-0 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Магнетит — минерал, хранящий в себе информацию о магнитном поле в туманности, из которой образовалась Солнечная система. Измерения остаточной намагниченности метеоритов позволяют ученым реконструировать напряженность магнитного поля в те далекие времена и понять, как эволюционировали планетарные системы.

A, B. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) в светлом поле и соответствующие изображения магнитного потока-распределения, соответственно, фрамбоидальных частиц магнетита в тонком срезе, полученном из позиции i (FIBi) на рис. 1A. C Яркопольное ТЭМ-изображение тонкого среза, полученного из позиции ii (FIBii) на рис. 1A. D Изображение распределения магнитного потока в ячейке 2d на (C). Все изображения распределения магнитного потока представляют собой двухкратную фазово-усиленную реконструкцию. Масштабные линейки составляют 500 нм для (A, B), 2 мкм для (C) и 1 мкм для (D).
Автор: Kimura, Y., Kato, T., Anada, S. et al. Nonmagnetic framboid and associated iron nanoparticles with a space-weathered feature from asteroid Ryugu. Nat Commun15, 3493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47798-0 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Однако, в случае с Рюгу, результаты оказались противоречивыми: одни образцы указывали на наличие сильного магнитного поля, другие — на его отсутствие. Ученые предположили, что причиной этих противоречий может быть космическое выветривание, изменяющее магнитные свойства магнетита.

И вот тут начинается самое интересное. Исследователи, изучая образцы Рюгу с помощью электронной голографии, обнаружили нечто удивительное — немагнитные фрамоиды. Фрамоиды — это сферические агрегаты микроскопических кристаллов, обычно состоящие из магнетита. Но в образцах Рюгу эти фрамоиды, сохранив форму и состав, потеряли свои магнитные свойства.

Ученые назвали эти необычные фрамоиды «псевдомагнетитом». Исследование показало, что причиной потери магнетизма стало столкновение с микрометеоритом, разогревшим поверхность Рюгу до 1000 градусов Цельсия. В результате этого столкновения часть магнетита превратилась в вюстит — немагнитный минерал.

A, G Высокоугловые кольцевые темнопольные (HAADF)-сканирующие просвечивающие электронные микроскопии (STEM) изображения тонких участков, извлеченных из позиций iii (FIBiii) и iv (FIBiv), соответственно, поверхности частицы A0064-FO007-I, как показано на рис. 1A. B, C, I Выборочные электронно-дифракционные картины из областей b, c в (A) и i в (G), соответственно. Индексы в (B, C, I) соответствуют FeO (JCPDS #6-0615). Широкое кольцо в (В) образовалось из аморфного силиката железа. Слабые пятна в (C), обозначенные белыми стрелками, соответствуют магнетиту. D Данные электронной спектроскопии потерь энергии кислорода и железа, полученные из ячеек i-iv в (A). E, H Изображения распределения магнитного потока, соответствующие (A) и квадратной области в (G), соответственно. F, J HAADF-STEM-изображения и элементное картирование, соответствующие (A, G), соответственно. Хотя белая стрелка в (F) указывает на интенсивный сигнал для натрия, в данных энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии не было характерного пика, что говорит об искусственном контрасте, вызванном базовой линией. Полные данные приведены в SI, рис. S6 и S8. Масштабные линейки составляют 500 нм для (A, E, I) и 1 мкм для (F, G, J).
Автор: Kimura, Y., Kato, T., Anada, S. et al. Nonmagnetic framboid and associated iron nanoparticles with a space-weathered feature from asteroid Ryugu. Nat Commun15, 3493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47798-0 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Но это еще не все. Рядом с псевдомагнетитом исследователи обнаружили множество микроскопических частиц металлического железа, обладающих вихревой магнитной структурой. Эти частицы, вероятно, образовались из магнетита в результате того же столкновения с микрометеоритом.

Такие столкновения, как выяснилось, происходили на Рюгу довольно часто. И хотя каждый удар затрагивал лишь небольшую область, общее количество образовавшихся частиц металлического железа оказалось огромным — порядка 10 тысяч на один микрометеорит.

Что же это значит? А значит это, что металлическое железо, образовавшееся в результате космического выветривания, может хранить в себе информацию о магнитном поле в Солнечной системе после рассеивания газопылевого диска, из которого возникли планеты. Это открывает перед учеными новые возможности для изучения эволюции магнитного поля в Солнечной системе и, возможно, даже магнитных полей самих астероидов.

Таким образом, микрометеориты, подобно космическим вандалам, «испортили» магнитные свойства магнетита на поверхности Рюгу. Но, как это часто бывает, вандализм оказался созидательным — он помог ученым раскрыть новые тайны прошлого Солнечной системы.

Вращение астероида Рюгу
Автор: ISAS/JAXA, CC BY 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Могут ли микрометеоритные бомбардировки изменить орбиту астероида?

Хотя отдельные удары микрометеоритов не оказывают значительного влияния на орбиту астероида, их кумулятивный эффект в течение миллионов лет может привести к небольшим изменениям. Эффект Ярковского — изменение орбиты астероида из-за неравномерного нагрева его поверхности солнечным излучением — может быть усилен микрометеоритными бомбардировками, изменяющими тепловые свойства поверхности.

Если псевдомагнетит — это «испорченный» магнетит, то как отличить его от «настоящего» магнетита в метеоритах?

Определить псевдомагнетит в метеоритах сложно, так как он имеет схожую с магнетитом структуру и состав. Однако, электронная голография позволяет визуализировать магнитные домены и выявить отсутствие магнитных свойств у псевдомагнетита.

Если космическое выветривание так сильно изменяет свойства поверхности астероидов, можно ли доверять данным дистанционного зондирования?

Данные дистанционного зондирования, конечно, необходимо интерпретировать с учетом влияния космического выветривания. Например, слабая полоса поглощения на длине волны 2,7 мкм, характерная для астероидов класса C, может свидетельствовать не столько о наличии воды в их недрах, сколько о дегидратации поверхности под воздействием космического выветривания.

1 комментарий

108295282012109436047@google
Рюгу не астероид, состоящий из одного вещества, а микропланета, имеющего ядро из сжатой тёмной материи.
Перенесём диалог сюда. Возможно Коровьев его не заметит. Хотя это и вряд ли, но посмотрим…

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Первый гревел Shulz: изучаем прототип велосипеда The Lightning

Бренд Shulz наконец-то дал возможность всесторонне рассмотреть, что из себя будет представлять первый гревел компании. Выпущенный видеоролик-анонс состоит из двух частей. В первой ведущий канала...

С какой скоростью надо ездить по лужам

В дождливую погоду дороги становятся особенно коварными, а лужи на асфальте — не просто лужи, а настоящие испытания для водителя и его автомобиля. Каждая такая встреча скрывает риски: от...

Почему на современных стиральных машиных нельзя отключить отжим, и как это исправить вручную

Если на моделях стиральных машин 7-10 летней давности управление оборотами отжима (вплоть до 0) было базовой возможностью, то у современной техники подобная функция встречается всё реже. Но для...

Как можно узнать, сколько герц в экране Айфона и на что они влияют

В мире смартфонов происходит настоящая революция, связанная с частотой обновления экранов. Долгое время стандартом считались 60 Гц, но теперь производители, включая Apple, переходят на более...

Как одеваться в жаркую погоду, чтобы было комфортно

Лето — пора яркого солнца и прогулок на свежем воздухе. Но высокая температура может стать настоящим вызовом, если тщательно не продумать образ. Поговорим о том, как правильно одеваться...

Обзор MobaPad M6S: максимально удобная альтернатива Joy-Conn для Nintendo Switch

Над альтернативой для штатных Joy-Conn игровой консоли Nintendo Switch работали сразу несколько производителей, причем относительного успеха добился каждый из них, но по возможностям лучше, чем...