«Астероиды: рожденные пламенем»
В 2024 году каталог известных человечеству астероидов включал 1,4 миллиона объектов, в том числе 37 тысяч околоземных. Откуда они прилетают, чем отличаются друг от друга и сколько из них угрожают жизни на нашей планете? В книге «Астероиды: рожденные пламенем» (издательство «Бомбора») астроном Леонид Еленин рассказывает о типах астероидов, их физикохимических свойствах и развитии планетарной защиты. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, как ученые научились анализировать состав этих объектов.
Глава 3. Астероиды. Откуда взялись и какими бывают?
<..>
Закончив с описанием «зоопарка» астероидов, рассеянных от орбиты Меркурия до орбиты Нептуна, предлагаю перейти к разговору о тех самых уже упомянутых мной таксономических, или спектральных, классах. По сути, мы разделяем астероиды по их химическим особенностям. Как же ученым удалось выяснить, из чего состоят астероиды, если их вещество было доставлено на Землю лишь в XXI веке? Для этого они применили несколько методов, каждый из которых давал часть знаний, которые затем требовалось соединить воедино. Для решения этой непростой задачи, помимо изучения метеоритного вещества, собранного на Земле, стали применять спектроскопические наблюдения астероидов как в видимой, так и в ближней инфракрасной области спектра, поляриметрические наблюдения и инфракрасную радиометрию.
Спектроскопические наблюдения широко применяются для исследования астероидов с начала 1970-х годов прошлого века. Ученые выделяют спектральные особенности линий поглощения1 — некую «подпись», по которой можно определить состав вещества, от которого был отражен полученный и разложенный по длинам волн свет. Поляриметрия и радиометрия позволяют более точно определить отражательную способность (альбедо) вещества, из которого состоит поверхность астероидов.
1. Спектральная линия поглощения — особенность спектра, образующаяся при взаимодействии излучения с веществом, поглощающим и рассеивающим его в зависимости от своего химического состава. Таким образом, оно не попадает к наблюдателю, образуя в наблюдательном спектре темные линии поглощения.
Большой вклад в поляриметрические наблюдения2 внес будущий основоположник поиска околоземных объектов — Том Герелс, о котором я еще расскажу вам в одной из следующих глав. Полученные им данные показывали, что большинство достаточно крупных астероидов Главного пояса можно разделить на две группы: светлые и темные. «Светлыми» он назвал те объекты, свет от которых поляризован примерно так же, как от различных «земных» силикатов. Вторая группа представляла собой очень темные объекты с низким альбедо. Отраженный от них свет по степени своей поляризации походил на базальты или обломочные породы (брекчию) лунного реголита, и кроме того на… углистые метеориты, найденные на Земле.
2. Метод основан на измерении степени поляризации отраженного от поверхности астероидов солнечного света, который изначально не имеет поляризации. Тем самым появляется возможность сравнения степени поляризации света с полученными лабораторными данными «земных» минералов.
Метод инфракрасной радиометрии был разработан в 1970 году американскими учеными Дэвидом Алленом и Деннисом Матсоном. Он основан на измерении инфракрасного (теплового) излучения от астероидов, что позволяет с гораздо большей точностью оценить их размер и истинное геометрическое альбедо. Ведь чем больше тело, тем большей площадью излучающей поверхности оно обладает, а темное тело лучше нагревается, поглощая больше солнечного излучения.
Собранные воедино данные позволили разделить астероиды на спектральные классы, впервые описанные в научной работе, опубликованной в журнале Icarus американскими учеными Кларком Чапменом, Дэвидом Моррисоном и Беном Зеллнером в 1975 году. Их таксономическая (классификационная) система, основанная на показателе цвета, альбедо и спектральной кривой, состояла всего из трех классов: С — от латинского carbonaceous — темные углеродистые объекты, S — silicaceous — каменные (силикатные) объекты и U — прочие астероиды, не попадавшие в первые два класса. В 1984 году американский астроном Дэвид Толен3 предложил расширенную классификацию, основанную на широкополосных спектрах, полученных в ходе «Восьмицветного обзора астероидов» (Eight-Color Asteroid Survey, ECAS), и показателях альбедо. В оригинальной статье приводились данные по 978 объектам, которые были разделены уже не на три, а на 14 классов (или типов) в трех группах.
3. Дэвид Джеймс Толен (англ.