Команда межпланетной автоматической миссии OSIRIS-REx, уже более трех месяцев ведущей изучение околоземного астероида Бенну, опубликовала несколько работ, посвященных исследованию различных свойств этого космического тела. В их числе – статья в журнале Nature Astronomy, в которую группа ученых из Университета Колорадо в Боулдере посвятила особенностям гравитационного поля астероида.
Открытие за открытием
За небольшой срок, истекший с момента прибытия к Бенну 3 декабря 2018 года, аппарат OSIRIS-REx успел несколько десятков раз облететь астероид по низкой – чуть более полутора километров – орбите и получить немало ценной информации. Была определена масса Бенну: она составляет приблизительно 73 миллиона тонн. Ученые узнали, что период вращения его – около 4,3 часа – сокращается примерно на секунду каждое столетие. И совсем недавно выяснилось, что с щебнистой поверхности астероида испускаются частицы пыли.
Сейчас планетологи работают над созданием карты гравитационного поля Бенну, и исследование его особенностей привело к интереснейшему открытию. Эффекты гравитации у поверхности этого небольшого тела оказались таковы, что Льюис Кэрролл, наверное, не преминул бы использовать их для описания Страны чудес. Особенность Бенну заключается в том, что баланс между центростремительной силой, создаваемой тяготением, и центробежной силой, порождаемой вращением, весьма неустойчив.
Полость Роша – что это такое?
Говоря о гравитационных свойствах космических объектов, астрономы используют, в частности, такое понятие, как «полость Роша». Оно было введено для описания взаимодействия звезд в составе двойных систем. Так называют область вокруг звезды, планеты или любого другого тела, в пределах которой сила его притяжения преобладает над тяготением взаимодействующих с ним тел, а также над центробежной силой.
Имея в виду центробежные силы, астрономы уточняют это понятие до «вращательной полости Роша». В ее пределах гравитация действует так, как мы привыкли видеть в любом месте на Земле: прижимает нас к поверхности. Но у маломассивного и быстровращающегося Бенну эта область столь незначительна по протяженности, что даже не охватывает целиком весь астероид. Притяжение Бенну действует привычным для нас образом только в районе его экватора.
Ученые полагают, что эта особенность, с которой прежде, изучая другие астероиды, они не сталкивались, должна играть важную роль в эволюции и в дальнейшей судьбе Бенну.
Что происходит на странном астероиде
Авторы статьи популярно иллюстрируют эффекты, связанные с необычной конфигурацией вращательной полости Роша на Бенну, с помощью простого наглядного примера. Можно представить, как, находясь на Бенну, человек не удержался на какой-либо скользкой поверхности – например, на шкурке банана. Если это произойдет близко к экватору, то есть в пределах полости Роша, ничего особенного не случится: незадачливый исследователь просто упадет.
Гораздо более серьезная неприятность грозит ему в случае, если он поскользнется за ее пределами, где-нибудь поблизости от полюсов. Астронавта потащит к экватору, причем не исключено, что он наберет при этом энергию достаточно большую, чтобы вообще покинуть поверхность астероида, стать его спутником или улететь в открытый космос.
Чем чревато ускорение вращения
Ученые давно предполагали, что Бенну вращается неравномерно. Данные станции OSIRIS-REx подтвердили результаты прежних наблюдений и позволили их уточнить. Астероид действительно медленно, но неумолимо ускоряет свое вращение. Это происходит под действием солнечного излучения в ходе процесса, получившего название YORP-эффекта, при котором неравномерность нагрева и остывания дневной и ночной сторон вызывают незначительную постоянную реактивную силу. Эта сила постепенно разгоняет вращение Бенну.
В связи с данным обстоятельством полость Роша у этого астероида должна непрерывно сокращаться, вследствие чего хрупкий баланс между тяготением и центробежными силами на его поверхности непрерывно смещается в сторону преобладания последних. Это означает, что Бенну в дальнейшем будет все более активно терять вещество, выбрасываемое центробежной силой с экватора.
Астрономы рассматривают Бенну как один из наиболее опасных в будущем для Земли объектов, поэтому очень важно знать детали процессов, происходящих на нем. Чревата ли опасностью эта потеря поверхностного материала, если астероид начнет утрачивать не пыль, а крупные фрагменты? Для оценки рисков необходимо дальнейшее изучение необычного тела.
Что касается ближайших задач, то сейчас команда OSIRIS-REx занята решением вопроса о том, как особенности вращения Бенну могут повлиять на операцию взятия проб грунта с его поверхности. Ее планируется провести в следующем году, и ученым совместно с инженерами предстоит выяснить, как сделать это с минимальным риском для аппарата.
