Рюгу оказался самым темным из всех посещенных космическими аппаратами небесных тел

Астрономы опубликовали результаты исследования японским зондом «Хаябуса-2» астероида Рюгу в инфракрасном спектре. Оказалось, что данный объект темнее всех посещенных космическими аппаратами тел, он отражает даже меньше света, чем ядро кометы Чурюмова—Герасименко. Также удалось оценить химический состав поверхности астероида — в ее состав должны входить углерод и частично гидрированные минералы. Результаты опубликованы в журнале Science.

Основной задачей японского зонда «Хаябуса-2» является сбор вещества с поверхности околоземного астероида Рюгу и возвращение материала на Землю. В прошлом году космический аппарат достиг пункта назначения, начал исследование при помощи спускаемых зондов, в феврале этого года совершил первый забор грунта, а возвращение запланировано на 2020 год.

Рюгу выходит в группу аполлонов, то есть астероидов, пересекающих орбиту Земли с внешней стороны. Он принадлежит к темному спектральному C-классу и должен преимущественно состоять из углерода и его соединений. Предыдущие наблюдения поверхности Рюгу указывали, что он похож на известные на Земле метеориты из группы хондритов, однако отсутствие более детальной спектральной информации затрудняло подробное определение состава.

В текущем выпуске журнала Science опубликовано сразу три работы с первыми детальными результатами исследования космического тела (1, 2, 3). Статья, первым автором которой является Кохэй Китадзато (Kohei Kitazato) из Университета Айдзу в Японии, посвящена анализу спектра отраженного инфракрасного излучения, полученного при помощи прибора NIRS3 (Near Infrared Spectrometer — Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона). В этой области находятся спектральные линии, соответствующие растяжениям связи -OH и колебаниям атомов в молекуле воды, поэтому изучение этого света позволяет уточнить состав поверхности.

К моменту выбора места для сближения с астероидом 17 августа 2018 года NIRS3 успел получить свыше 69 тысяч спектров. Все они показывают наличие связанного с нагревом излучения на длинах волн от 2,1 до 2,4 микрон, что позволяет оценить температуру на дневной стороне Рюгу — она оказалась в диапазоне от 330 до 370 кельвинов. Учет этого излучения позволил вычесть его из суммарного свечения астероида, оставив только отраженный свет Солнца, которому посвящен дальнейший анализ.

Оказалось, что коэффициент отражения Рюгу очень мал практически по всей поверхности — на длине волны в 2 микрона в среднем он отражает 1,7 ± 0,2 процента падающего света, что в целом согласуется с оценками по видимому излучению. Эта величина заметно меняется в различных местах, причем более яркие области по большей части расположены вдоль экваториального хребта и по периметру кратеров, также лучше отражают отдельные валуны. На всех спектрах выделяется слабая узкая линия поглощения на длине волны 2,72 микрон, интенсивность которой составляет от 7 до 10 процентов от уровня континуума. Ученые отождествляют эту линию с -OH группой, которая связана с катионом, по-видимому, магнием. Это может являться указанием на присутствие большого количества богатых данным металлом филлосиликатов, таких как серпентин и сапонит, которые встречаются у хондритов.

Рюгу оказался не только темнее любого исследованного с близкого расстояния космического тела, но и темнее большинства образцов вещества хондритов, которые считаются связанными с астероидами класса C: у исследованных в лаборатории веществ коэффициент отражения находится в диапазоне от 0,03 до 0,1. Столь низкая и однородная отражательная способности говорит о покрытии всей поверхности Рюгу хорошо поглощающим веществом. Авторы не смогли однозначно выяснить его состав, но кандидатами являются углерод, непрозрачные минералы вроде магнетита, а также получающиеся в результате соударений с другими астероидами продукты.

В результате ученые выдвигают несколько гипотез, объясняющих инфракрасный спектр Рюгу. Во-первых, он мог почернеть из-за раздробления и нагрева, вызванных столкновениями с другими телами — это согласуется с его рыхлым строением. Во-вторых, в прошлом его орбита могла быть существенно ближе к Солнцу — в таком случае воздействие солнечного ветра могло изменить его поверхность. И, в-третьих, похожими спектральными особенностями обладают темные частицы межпланетной пыли, однако во всем ближнем инфракрасном диапазоне их спектр никто не изучал, поэтому прямого сравнения сделать нельзя. В любом случае, лабораторные исследования привезенного с астероида материала должны пролить свет на его происхождение.

Мы подробно следим за миссией «Хаябуса-2» и пишем об всех основных результатах, чему посвящен специальный раздел нашего сайта — Приключения «Хаябусы-2».