Исследователи космоса

Полнолуние случится 24 февраля 2024 — в субботу. Дата выглядит магической — 24 02 20 24 — почти зеркальной, чего не скажешь о самом полнолунии. Помните, как мы радовались каждому Суперлунию — когда полнолуние и прохождение перигея почти совпадают по времени. Но ведь бывает и иначе — Полнолуние Луна может пройти и в апогее своей орбиты. И тогда она, хоть и полная, да маленькая. На глаз так может и не показаться. Потому что белый цвет полнит. Но угломерные инструменты не обманешь — 29'40" — вот такой угловой размер Луны нас ожидает следующей ночью. Меньше, чем пол-градуса... хотя, лишь чуть-чуть.

Из планет в предстоящие ночи видны лишь две — Юпитер и Уран — обе в созвездии Овна. Остальные прячутся за Солнцем. Это как парад Планет, только наоборот — сразу шесть блуждающих светил договорились скрыться от нашего взора.

Миссия НАСА «Новые горизонты», которая столкнулась с Плутоном в 2015 году, сейчас проходит через самые глубокие глубины пояса Койпера и сталкивается с космической пылевой бурей, которая намекает на то, что в самых отдаленных уголках Солнечной системы может происходить нечто большее, чем мы можем себе представить.

Космос наполнен пылью, состоящей из мельчайших частиц размером всего в микроны — миллионные доли метра. Большая часть пыли в нашей Солнечной системе — это остатки формирования планет, которое было жестоким событием, в ходе которого множество объектов столкнулись друг с другом. Сегодня к этой древней пыли присоединилась и свежая пыль, распыленная с поверхностей астероидов и комет в результате ударов микрометеоритов. Эта пыль, как свежая, так и древняя, порождает загадочный «Зодиакальный свет». Пыль простирается в самые дальние уголки Солнечной системы. Астрономы до сих пор не совсем уверены в том, как выглядит эта последняя граница.

Пояс Койпера (или пояс Койпера-Эджворта, названный в честь астрономов Джерарда Койпера и Кеннета Эджворта, которые независимо предположили его существование) находится так далеко, а его ледяные обитатели настолько малы и слабы, что только в 1992 году был обнаружен первый объект пояса Койпера (ОПК) за пределами Плутона. Это открытие сделали астрономы Гавайского университета Дэйв Джуитт и Джейн Луу. Но с тех пор были обнаружены тысячи ОПК, и астрономам удалось начать картографировать внешнюю часть Солнечной системы.

За поясом Койпера находится Рассеянный диск, населенный ОПК, которые были рассеяны из пояса Койпера гравитационными приливами, исходящими от самой внешней планеты Солнечной системы, Нептуна . Объекты в Рассеянном диске, как правило, имеют высокоэллиптические орбиты, которые круто наклонены к плоскости Солнечной системы и могут выходить на сотни астрономических единиц от Солнца. Одна а.е., или астрономическая единица, равна расстоянию между Землей и Солнцем.

Далеко за поясом Койпера и Рассеянным диском находится Облако Оорта — обширная сферическая область замороженных объектов, простирающаяся на расстоянии более светового года от Солнца. Хотя его расстояние означает, что Облако Оорта никогда не наблюдалось напрямую, ученые знают, что оно существует, поскольку туда можно проследить орбиты долгопериодических комет.

Однако теперь новые открытия «Новых горизонтов» угрожают перевернуть многое из того, что, как мы думали, мы знали о внешней солнечной системе с самого начала.

«Компания New Horizons проводит первые прямые измерения межпланетной пыли далеко за пределами Нептуна и Плутона, поэтому каждое наблюдение может привести к открытию», — заявил в своем заявлении астроном Алекс Донер из Университета Колорадо в Боулдере .

Считалось, что расстояние между внешним краем пояса Койпера и Солнцем составляет около 50 астрономических единиц (одна а.е. также равна 149,5 миллионам километров или 93 миллионам миль). 1 января 2019 года аппарат «Новые горизонты» столкнулся с КБО. по имени Аррокот , который находится на расстоянии 44,5 а.е. от Солнца; сегодня «Новые горизонты» находится на расстоянии 58,25 а.е. от Солнца, преодолев отметку в 50 а.е. в апреле 2021 года . За последние пять лет «Новые горизонты» должны были пересечь край пояса Койпера. Однако, поскольку ОПК разделены миллионами миль, «Новые горизонты» визуально не заметят, что они остались позади. Вместо этого признаком будет снижение уровня межпланетной пыли.

Тем не менее, студенческий пылемер Венеция Берни (SDC), расположенный на космическом корабле, названный в честь маленькой девочки, давшей имя Плутону в 1930 году, не заметил этого падения. На самом деле, пыли там столько же, сколько всегда, что сбивает астрономов с толку.

SDC установлен на передней поверхности космического корабля New Horizons. Он состоит из 14 детекторов из пластиковой пленки, каждый размером 14,2 на 6,5 см (5,6 на 2,6 дюйма) и толщиной всего 28 микрон. Дюжина детекторов подвергается воздействию космоса, а два других экранированы и могут действовать как эталонные детекторы, регистрируя любые события, не связанные с воздействием пыли, чтобы исключить ложные срабатывания. Всякий раз, когда частица пыли попадает в один из детекторов, в пластиковой пленке остается небольшая ямка, которая незначительно меняет способ проведения электричества их поверхностью.

Одна из возможностей заключается в том, что избыток пыли на самом деле образовался ближе к Солнцу и был выброшен из пояса Койпера благодаря давлению солнечного света, действующему на частицы. Однако команда Донера сочла эту теорию маловероятной. Вместо этого, по их словам, предпочтение отдается более заманчивой возможности.

В поясе Койпера может быть нечто большее, чем предполагали астрономы.

Продолжающееся присутствие пыли означает, что «Новые горизонты» все еще находятся в пределах пояса Койпера, и что пояс Койпера гораздо шире, чем кто-либо знал, и простирается на миллиарды миль дальше от Солнца, чем оценивают наши карты в настоящее время.

Об этом нам говорит не только количество пыли. Астрономы используют алгоритмы машинного обучения для поиска наблюдений, сделанных 8,2-метровым телескопом Субару на Мауна-Кеа на Гавайях и четырехметровым телескопом Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили, чтобы найти больше ледяных объектов. там, где «Новые горизонты» могли бы исследовать. На данный момент они нашли 154 объекта в направлении, в котором движется «Новые горизонты», в том числе около 20, к которым космический корабль подойдет в пределах нескольких миллионов миль, что достаточно близко для некоторых элементарных наблюдений. Тем не менее, некоторые из этих 154 объектов, похоже, расположены за пределами пояса Койпера, и не на эксцентричной орбите, напоминающей Рассеянный диск, а в плоскости эклиптики, которая также является общей для пояса Койпера.

Являются ли они членами более широкого пояса Койпера или, возможно, даже второго пояса?

«Идея о том, что мы могли обнаружить расширенный пояс Койпера — с совершенно новой популяцией объектов, сталкивающихся и производящих больше пыли, — предлагает еще один ключ к разгадке загадок самых отдаленных регионов Солнечной системы», — сказал Донер.

«Новые горизонты» плывут по неизведанным водам. До этого этим путем прошли только четыре космических корабля — «Пионер-10» и «Вояджер-11», а также «Вояджер-1» и «Вояджер-2»; ни один из них не был оборудован пылесборником, как New Horizons.

В то время как «Пионеры» уже давно бездействуют, а космический корабль «Вояджер-1» начинает давать сбои , у «Новых горизонтов» достаточно топлива и энергии, чтобы выжить до 2040-х годов, когда он может находиться далеко за пределами 100 а.е. от Солнца. К тому времени, когда его мощность истощится, он, вероятно, полностью перерисует карту внешней Солнечной системы.

Однажды на Монте Гарильоне в Калабрии один коллекционер нашел микрометеорит с необычным металлическим блеском. Он имел форму маленького шара и очень странный состав. Поэтому он решил передать его в Университет Бари, который проанализировал его, чтобы выяснить его природу.

Опубликованные вчера результаты, полученные в результате сотрудничества Университета Бари, Флорентийского университета и ASI, свидетельствуют о том, что блеск микрометеорита обусловлен наличием очень редкого металлического сплава меди и алюминия. Внутри этого крошечного внеземного камня находится материал с запрещенной симметрией — квазикристаллы.

Это всего лишь третий в мире случай обнаружения метеоритного материала с такими характеристиками. И это только второй случай обнаружения микрометеорита, содержащего квазикристалл природного происхождения, после открытия метеорита Хатырка в 2011 году на Дальнем Востоке России.

Квазикристаллы

В отличие от обычных кристаллов, которые имеют регулярный, повторяющийся рисунок, неограниченно простирающийся в пространстве, квазикристаллы - это структуры, которые демонстрируют упорядоченное, но непериодическое расположение атомов.

Квазикристаллы были впервые обнаружены (теоретически) в 1982 году израильским исследователем Даном Шехтманом. Изначально его открытие вызвало споры, поскольку бросало вызов традиционным представлениям о структуре твердых тел. Однако последующие исследования подтвердили существование и важность квазикристаллов, которые встречаются в различных материалах, включая некоторые алюминиды и металлические сплавы.

Эти структуры обладают уникальными физическими свойствами, такими как низкая теплопроводность и необычная твердость, что делает их привлекательными для различных применений, включая износостойкие покрытия, катализаторы и материалы для передовых технологий.

Пятнадцать лет назад было обнаружено, что этот материал существует и в природе, когда команда Луки Бинди из Флорентийского университета обнаружила первый квазикристалл в образце, принадлежащем метеориту Хатырка. Этот результат стал экспериментальным доказательством того, что квазикристаллы могут образовываться и в природе при соответствующих геологических условиях.

Микрометеорит скорее уникальный, чем редкий

Найденный в Италии микрометеорит под названием FB-A1 уникален не только тем, что это всего лишь второй из когда-либо найденных квазикристаллов, но и тем, что он был обнаружен за тысячи километров от первой находки.

Это вытянутая микросфера, максимальный диаметр которой составляет около 500 микрометров, темно-серого цвета с видимыми частями, имеющими металлический блеск. Анализ неповрежденного образца был проведен неразрушающим методом с использованием компьютерной рентгеновской микротомографии, электронной микроскопии и дифракции обратного рассеяния электронов.

Результаты показывают, что большинство металлических фрагментов соответствуют сплавам алюминия и меди, рассеянным в матрице из силикатного стекла, содержащей кристаллы оливина, железо-никеля и железо-никелевого сульфида и оксиды.

В настоящее время микрометеорит хранится в Музее наук о Земле при Университете Бари. Паола Манзари, сотрудник отдела координации научных исследований и высшего образования (RCO) космического центра ASI в Матере, прокомментировала:

"Результаты этого исследования показывают, что существует еще неизвестная Вселенная минералогических фаз на наноуровне в материалах внеземного происхождения, которая до сих пор удивляет нас. Обнаружение этого аномального сплава в хондрической матрице, а также присутствие квазикристаллов открывает новые сценарии происхождения исходного материала, от которого отделился фрагмент, и позволяет по-новому взглянуть на механизмы формирования Солнечной системы".