Доставленные на Землю образцы Луны дают противоречивые данные о возрасте спутника. Большинство минералов указывает, что Луне 4,35 млрд лет. В то же время анализ кристаллов лунного циркона указывает на более древний возраст Луны — до 4,51 млрд лет. Международная группа учёных провела моделирование, которое объясняет это расхождение, а также помогает раскрыть другие загадки спутника.

Источник изображения: NASA

Согласно ведущей гипотезе, около 4,6 млрд лет назад молодая Земля столкнулась с планетой размерами с Марс. В результате столкновения значительный объём массы нашей планеты был выброшен в космос, из которого впоследствии сформировался естественный спутник. Изначально Луна представляла собой глобальный океан магмы, который, однако, относительно быстро застыл. Это позволило циркону в недрах остывшей Луны сохраняться, постепенно переживая распад урана до свинца.

Радиоизотопный анализ циркона, доставленного с Луны, показал, что возраст образцов из двух разных проб составляет 4,46 и 4,51 млрд лет. Однако анализ минералов и магматических пород из тех же проб давал возраст 4,35 млрд лет. Учёные в своей новой работе объяснили это расхождение: оно могло возникнуть, если поверхность Луны — её кора — расплавилась повторно спустя некоторое время после застывания. Такое вторичное плавление могло быть вызвано приливным воздействием Земли, которое разогрело недра Луны до температуры плавления. Моделирование показывает, что это возможно при определённой и сильно вытянутой орбите спутника. Подобные процессы, кстати, сегодня происходят в недрах спутника Юпитера — Ио.

Эволюция недр Луны. Источник изображения: Francis Nimmo et al. / Nature, 2024

Вторичное расплавление поверхности Луны также могло скрыть следы множества ударных кратеров. Учёные продолжают удивляться относительно малому количеству кратеров на Луне, и это явление может объясняться тем, что они попросту затянулись. Новая оценка возраста спутника, основанная на представленной модели, накладывает ограничения на время его образования, помещая его в промежуток между 4,43 и 4,53 млрд лет назад. Луна оказывается старше, чем выглядит.

Достигший в 2004 году Сатурна аппарат NASA «Кассини» нашёл кольца этой планеты яркими и чистыми. Учёные решили, что если бы кольца появились к моменту формирования Сатурна 4,5 млрд лет назад, то сегодня они не выглядели бы так ярко. Моделирование на основе информации «Кассини» дало кольцам возраст от 100 до 400 млн лет, что делало их ровесниками динозавров. Однако японские учёные не согласились с этим и представили свой анализ, состарив кольца до возраста Сатурна.

Источник изображения: NASA

Как признаётся автор новой работы — профессор Токийского университета Рюки Хиодо (Ryuki Hyodo), ему, как планетологу, странно слышать, что в Солнечной системе, в основном сформировавшейся 4,5 млрд лет назад, может существовать что-то новое такого масштаба, как кольца у Сатурна.

Предыдущий анализ данных «Кассини» строился на вопросе о том, как и с какой скоростью микрометеороиды бомбардируют ледяные кольца Сатурна. Эти объекты, размеры которых сопоставимы с песчинкой, загрязняют кольца и испаряют из них лёд, делая их более тусклыми. За 4,5 млрд лет они были бы способны полностью лишить нас возможности наблюдать кольца, но поскольку этого не произошло, кольца Сатурна, по-видимому, появились относительно недавно.

Профессор Хиодо в своей работе показал, что его коллеги могли неправильно интерпретировать процессы в кольцах, вызванные воздействием микрометеороидов. Согласно его модели, кольца Сатурна сформировались вместе с планетой около 4,5 млрд лет назад из ледяных обломков, которые не стали частью Сатурна или его спутников.

«Солнечная система [в то время] была гораздо более хаотичной, — пояснил Хиодо. — Многие крупные планетные тела всё ещё мигрировали и взаимодействовали, что значительно увеличивало шансы на значительное событие, которое могло привести к образованию колец Сатурна».

В модели японского учёного микрометеороиды сталкиваются с кольцами на скорости до 108 тыс. км/ч. Эти столкновения могут создавать локальный нагрев до 9725 ℃, что приводит к испарению микрометеороидов. Затем этот газ расширяется, охлаждается и конденсируется в магнитном поле Сатурна, производя электрически заряженные ионы и микроскопические частицы. Интенсивные процессы заставляли ионы покидать кольца, не загрязняя их. Тем самым первозданная чистота колец сохранялась в течение миллиардов лет.

«Чистый внешний вид не обязательно означает, что кольца молодые», — считает учёный. Новая работа не опровергает данные «Кассини», но показывает, что прежние интерпретации могут быть неверными. Учёный отказал кольцам Сатурна в звании ровесников динозавров. Они по-настоящему древние.

Земные аппараты на поверхности Марса продолжают служить науке даже после своего выхода из строя. Во время посадки каждый из них оставил следы на песке, как и подставил под удары погоды свой корпус и широко разнесённые солнечные панели. На всём этом оседает красная марсианская пыль, что даёт представление о ветрах на поверхности и их интенсивности. Для будущих покорителей Марса — это важная информация.

Источник изображения: NASA

Лететь на другую планету и скрипеть пылью в шестерёнках — гиблое дело. Необходимо представлять, насколько пыль может быть опасна для систем обеспечения микроклимата в колониях и для механизмов машин. Современные миссии на Марс позволили потревожить его поверхность и одновременно создали как бы чистый лист, по рисункам на котором можно однозначно следить за темпом «обращения» песка на Красной планете. Этим регулярно занимается орбитальный аппарат NASA Mars Reconnaissance Orbiter с помощью камеры высокого разрешения Imagine Science Experiment (HiRISE).

Спутник MRO следит за всей брошенной на Марсе техникой и местами её посадки. Последние ценные данные для понимания динамики распространения пыли на планете дало наблюдение за автоматической станцией InSight. Она прекратила работу в декабре 2022 года, когда её солнечные панели перестали вырабатывать необходимый объём мощности. По уровню выработки напряжения NASA могло следить за динамикой запыления солнечных панелей InSight пока она ещё работала, и с помощью наблюдений с орбиты в последующие годы. Также хорошим индикатором пыли служили отметины на песке в месте посадки станции, которые она оставила своими двигателями.

Пыль на Марсе служит главным фактором по изменению картины ландшафта. В частности, она оседает на стенках марсианских кратеров. На этой планете нет тектонической активности (нет тектонических плит), поэтому кратеры никуда не деваются и об их возрасте косвенно можно судить по объёму нанесённой туда пыли. Поскольку на Земле тектоника стирает кратеры с лица планеты, по «оспинам» на лике Марса мы можем судить о частоте и периодах падения на планету метеоритов и давать на основе этого оценки и прогнозы для Земли.

«Несмотря на то, что мы больше не имеем связи с InSight, он по-прежнему рассказывает нам о Марсе, — говорят учёные. — Отслеживая, сколько пыли собирается на поверхности и сколько уносится ветром и пылевыми вихрями, мы узнаем больше о ветре, круговороте пыли и других процессах, которые формируют планету».

Заметно повлиявшая на земную цивилизацию зарегистрированная геомагнитная буря произошла лишь однажды — в 1859 году. Но это цветочки по сравнению с тем, на что способны звёзды, подобные Солнцу. На выборке из 56 450 похожих на наше светило звёзд учёные показали, что вспышки на два порядка мощнее способны происходить каждые 100 лет. Эта работа изобилует натяжками и полна пробелов, но по всему выходит, что нам пока крупно везёт.

Источник изображения: NASA

Мы не до конца понимаем физику Солнца. В основе процессов горения звёзд лежит квантовая физика и настоящий случай. Изучая активность Солнца и звёзд того же класса и масштаба учёные опираются на статистику, которая очерчивает границы возможного. На Земле об исторической активности Солнца мы судим по уровню азота во льдах Арктики и Антарктиды, а также с недавнего времени по уровню изотопа углерод-14 в древесине. По этим «записям» удалось восстановить ряд возникших в прошлом экстремальных вспышек на Солнце, самая мощная из которых произошла чуть больше 14 тыс. лет назад.

Но у учёных есть другие архивы — целая вселенная данных во всех смыслах. Достаточно собрать статистику по мегавспышкам солнцеподобных звёзд и применить полученные данные к нашей системе. Только есть одна пока непреодолимая погрешность: активность звезды зависит от скорости её вращения вокруг своей оси (чем медленнее и старее звезда, тем ниже активность), а измерить эту скорость можно далеко не всегда. Недостаток этой информации учёные заменили данными о яркости звёзд и их температуре, подобрав наиболее похожие на Солнце по совокупному набору характеристик.

Перебрав звёзды из каталога наблюдений телескопа «Кеплер», исследователи отобрали 56 450 звёзд, условно похожих на Солнце. На 2527 из них зафиксировано 2889 супервспышек с энергией, в сотни раз превышающее вспышку 1859 года. И если тогда по всей Земле вспыхнуло оборудование на телеграфных станциях, то в случае мегавспышки, возможно, будут выведены из строя все спутники и широко затронута электроника на поверхности Земли. Массовый выход электроники из строя станет для зависимой от неё цивилизации настоящим концом света.

Нехитрые подсчёты показали, что подобные Солнцу звёзды могут испускать мегавспышки каждые 100 лет. Если это так, то наша звезда определённо задолжала нам «конец света». Но есть ещё одна натяжка в работе. Событие 1859 года сопровождалось также выбросом корональной массы в сторону Земли. Вспышка без выброса массы Солнца — в основном рентгеновское излучение — это тоже не сахар. Это прерывание связи и облучение всех, кто летит на самолётах или в космических кораблях.

Реальную угрозу представляет плазма Солнца — корональная масса. Заряженные частицы в виде солнечного ветра могут сильно раздуть атмосферу и буквально уронить спутники, а также вызвать наведённые токи в протяжённых металлических конструкциях на земной поверхности. Вспышки далеко не всегда сопровождаются выбросом корональной массы, что служит ещё одним неизвестным в апокалипсическом уравнении учёных. Наконец, вспышки также часто направлены в сторону от Земли, что ещё сильнее снижает вероятность прихода Судного дня. Поэтому, перефразируя классика, можно сказать, что выводы о высокой вероятности конца света сильно преувеличены. Но забывать о такой вероятности нельзя. Продолжаем разбираться в вопросе.

Учёные разгадали одну из главных загадок вулканической активности спутника Юпитера Ио. Они определили глобальную суть вулканических процессов на этой луне, извержения на которой были впервые замечены 44 года назад зондом NASA «Вояджер-1». В основном ожидалось, что в недрах Ио имеется глобальный океан раскалённой магмы. Свежие данные показывают, что это ошибочное мнение — каждый вулкан на Ио имеет свой персональный «ад».

На Ио не обнаружено признаков глобального океана магмы. Источник изображения: NASA

О содержании недр небесного тела можно судить по его гравитационному полю. В этом плане Земля и Луна имеют подробнейшие карты гравитационных возмущений, что помогает нам рассчитывать орбиты космических миссий. Карты гравитационных полей Земли и Луны созданы с помощью спутников и измерений их скоростей и ускорений под действием гравитационных сил.

Аналогичным образом учёные поступили в случае картирования гравитационного поля Ио. Пробным телом для этого выступил зонд NASA «Юнона» (Juno). Во время двух близких пролётов мимо Ио в декабре 2023 года и феврале 2024 года зонд сближался со спутником до 1500 км. В это время он поддерживал связь с Землёй. Это означает, что радиоканал работал на двух частотах. По изменениям в длинах волн из-за эффекта Доплера можно рассчитать изменения в скорости зонда (ускорение или замедление). Тем самым гравитация Ио, в зависимости от содержимого его недр, повлияла бы на зонд либо так, либо иначе. Как именно, учёные смогли рассчитать и понять, что это означает.

Расчёты и моделирование показали, что мантия Ио на небольшой глубине (около 50 км) скорее упруго-вязкая, чем жидкая. Если бы на спутнике был глобальный океан жидкой магмы, отклик был бы совсем другой. Жидкая магма сильнее бы реагировала на приливные силы Юпитера, и это создавало бы более сильные возмущения гравитации, что нашло бы отражение в ускорении «Юноны» во время близкого пролёта этой луны. В случае Ио сотни одновременно действующих вулканов питаются из собственных карманов магмы, а не черпают расплав из общего источника.

Проделанная работа помогла понять, что приливные силы не обязательно настолько сильны, как у Юпитера, чтобы расшевелить недра ближайшей луны до состояния расплавленного океана магмы. Очевидно, что это поможет давать оценку экзопланетам и их геологии, а также эволюции. Кроме того, планетологи, похоже, должны пересмотреть возможное строение других близких спутников Юпитера и Сатурна, что со временем непосредственно скажется на наших космических программах.

Компании Ad Astra и Space Nuclear Power Corporation объединили усилия по созданию комбинированной ядерно-электрической силовой установки для ускорения полётов по Солнечной системе. Плазменной двигательной установкой занимается Ad Astra, а источником энергии на распаде ядер — SpaceNukes. Испытания прототипа ожидаются в конце десятилетия с началом коммерциализации к середине 30-х годов, что позволит резко сократить время полёта к Марсу и дальше.

Источник изображений: techspot.com

Проектированием систем электрического (плазменного) ракетного двигателя VASIMR компания Ad Astra занимается более 20 лет. Двигатель VASIMR или магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (variable specific impulse magnetoplasma rocket) как и любой другой ионный ракетный двигатель работает за счёт использования мощных электромагнитных полей для ионизации и ускорения топлива (рабочего тела), создавая высокоскоростной плазменный выброс.

Плазменные или ионные двигатели экономичны, но их тяга очень низкая. Проблему со слабой тягой может решить мощный источник питания от выбора которого, кстати, ионные двигатели не зависят — подойдёт любой. Для двигателя VASIMR требуются источники питания мощностью в несколько сотен киловатт. Прототип VASIMR VX-200, например, требует 200 кВт входной мощности. Подобную и более высокую мощность не смогут обеспечить ни радиоизотопные источники питания, ни солнечные батареи — энергетическая основа современной космонавтики.

Теперь поддержку Ad Astra решает оказать компания SpaceNukes. В 2018 году она показала прототип портативного космического ядерного реактора мощность 1 кВт и пообещала представить 10-кВт источник электричества с продолжительностью работы не менее 10 лет. Объединение усилий позволит создать интегрированную силовую ядерно-электрическую установку для космических кораблей. Если планы компаний будут воплощены в жизнь, то появится возможность достичь Марса и вернуться обратно за считанные месяцы, вместо примерно двух лет, как это возможно с использованием современных двигателей на химическом топливе.

Учёные NASA приоткрыли завесу тайны над новым классом комет — их назвали тёмными. У таких комет нет привычных хвостов, но они не лишены замёрзшего летучего вещества, способного при приближении к светилу незаметно испаряться с их поверхности и действовать подобно реактивному двигателю. Такие кометы могут нести опасность для Земли, поскольку они не видны, а их траектории при приближении к Солнцу становятся непредсказуемыми.

Художественное представление астероида Оумуамуа. Источник изображения: ESA

Впервые такой объект учёные обнаружили в марте 2016 года. Астероид 2003 RM немного отклонился от своей траектории. В принципе, астероиды могут изменять свою траекторию вследствие так называемого эффекта Ярковского, когда от нагрева его боков возникает слабый реактивный импульс. В случае 2003 RM отклонение было намного сильнее, чем это допускал неравномерный нагрев астероида Солнцем. В то же время видимого хвоста у него так и не появилось, что не позволяло причислить астероид к кометам.

«Когда вы видите такое отклонение в поведении небесного объекта, это обычно означает, что это комета, с поверхности которой выделяются летучие вещества, придающие ей небольшую тягу, — сказал соавтор исследования Давид Фарноккья (Davide Farnocchia) из Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии. — Но как мы ни старались, мы не смогли обнаружить никаких признаков хвоста кометы. Он выглядел как любой другой астероид — просто светящаяся точка. Итак, на короткое время у нас появился один странный небесный объект, [сущность] которого мы не могли полностью разгадать».

О странностях поведения астероида 2003 RM вспомнили через год, когда в нашу систему ворвался межзвёздный астероид Оумуамуа (1I/2017 U1). Астероид Оумуамуа так «газанул» при приближении к Солнцу, что некоторые увидели в нём межзвёздный крейсер. Хвоста у него тоже не было. И это точно была не комета. Позже появилось предположение, что на астероиде были запасы замёрзшего молекулярного водорода, испарение которого придало объекту дополнительное ускорение.

«Оумуамуа был удивительным во многих отношениях, — сказал Фарноккья. — Тот факт, что первый объект, обнаруженный нами [как пришелец] из межзвёздного пространства, продемонстрировал поведение, сходное с поведением 2003 RM, сделал 2003 RM ещё более интригующим».

К 2023 году исследователи идентифицировали уже семь объектов Солнечной системы, которые выглядели как астероиды, но вели себя как кометы. Этого было достаточно, чтобы астрономическое сообщество присвоило им собственную категорию небесных объектов: «тёмные кометы». Сегодня, после обнаружения еще семи таких объектов, исследователи создали первую классификацию этих объектов.

После анализа орбит и отражательной способности 14 тёмных комет учёные разделили их на два класса. Один класс — это большие (от сотен и больше метров в поперечнике) небесные тела с сильно вытянутыми орбитами. В чём-то они сходны с юпитерианским семейством комет. Второй класс тёмных комет — это небольшие небесные тела до нескольких десятков метров или меньше. У них круговые орбиты, и пролегают они в пределах орбит внутренних планет системы: Меркурия, Венеры, Земли и Марса.

Учёным тёмные кометы интересны в качестве объектов по потенциальной доставке на Землю жизни из космоса. К счастью, они не настолько большие, чтобы угрожать уже существующей на нашей планете жизни. С другой стороны, кометы — это всё-таки опасные объекты, и лучше их всегда держать на прицеле.

Многие учёные считают Венеру «пришедшей в негодность» Землёй. На Венере сложились условия для мощнейшего парникового эффекта, который мог погубить на ней древнюю жизнь. Но что, если Венера вечно была сухой? Учёные из Кембриджского университета решили проверить такую возможность, что дало бы подсказку к поиску жизни на экзопланетах. Как показало моделирование, на Венере могли сложиться условия без образования там океанов и колыбели для жизни.

Два сценария эволюции Венеры: наиболее вероятный сухой (верхний) и влажный (нижний). Источник изображения: Nature Astronomy 2024

На поверхности Венеры атмосферное давление в 92 раза выше, чем на Земле на уровне моря, а температура достигает 465 °C. Эти условия формировались на протяжении миллиардов лет, хотя стартовые условия Венеры, Марса и Земли были одинаковыми. Изучение механизмов изменения климата на этих трёх планетах Солнечной системы может помочь определить, на каких экзопланетах стоит искать признаки жизни за пределами нашей звёздной системы. Также это важно для прогнозирования земного климата с учётом возможных сценариев развития.

Учёные располагают данными о составе атмосферы Венеры, включая процентное содержание воды, углекислого газа и карбонилсульфида. Модель позволяет рассчитать скорость распада этих соединений в атмосфере под воздействием солнечного излучения, а также определить источники их восполнения.

«Рассчитав нынешнюю скорость разрушения воды, углекислого газа и карбонилсульфида в атмосфере, которые должны восполняться вулканизмом для поддержания её стабильности, мы показали, что внутри Венеры сухо, — пишет команда под руководством астронома из Кембриджа Терезы Константину (Tereza Constantinou). — Сухость внутри планеты свидетельствует о том, что Венера завершила свою эпоху высыхания магматического океана и после этого длительное время имела сухую поверхность. Таким образом, вулканическое восполнение атмосферы указывает на то, что планета никогда не была пригодна для [зарождения] жизни в жидкой воде».

На Земле в вулканических выбросах преобладает водяной пар, что свидетельствует о значительных запасах воды, скрытых в недрах планеты на протяжении миллиардов лет. Влажная внутренняя структура Земли способствовала появлению океанов и жизни. На Венере, как показало моделирование, в вулканических выбросах уровень водяного пара составляет всего около 6%. Мантийные породы Венеры крайне сухие. В таких условиях даже в древности на Венере не могли образоваться океаны, а значит, не существовало естественных колыбелей для зарождения биологической жизни, аналогичной земной.

Сложившиеся на Венере условия перевели запасы воды в парообразное состояние. Под воздействием солнечных лучей вода распадалась на составляющие атомы, а водород, как самый лёгкий элемент, быстро покидал атмосферу. Примечательно, что атмосфера Венеры на определённой высоте может быть пригодной для микробной жизни.

В ближайшие годы к Венере будут отправлены от трёх до пяти межпланетных станций. Некоторые из них займутся поиском жизни в облаках планеты, так как её поверхность представляет собой сплошную сушь.

До сих пор крупнейшими полноповоротными радиотелескопами в мире были немецкий Эффельсбергский радиотелескоп и американский Грин-Бэнк с тарелками по 100 м. Китай намерен обойти эти инструменты, начав строить монстра со 120-м полностью управляемой антенной. Телескоп будет следить за планетами и астероидами Солнечной системы. Полноповоротная конструкция позволит делать это в любой точке неба над горизонтом в любое время дня.

Полноповоротные антенны массива радиотелескопа VLA в США. Источник изображения: wikipedia.org

В лице радиотелескопа в Хуадяне на северо-востоке Китая (провинция Цзилинь) планетарная оборона получит впечатляющее подкрепление. С тех пор как обрушился 300-м радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, который также выполнял функцию планетарного радара, следящих за околоземными астероидами радиотелескопов осталось не так много.

Сегодня самая большая сплошная тарелка у китайского радиотелескопа FAST, диаметр которой достигает 500 м. Но она создана в виде так называемой земляной чаши — в естественном углублении в земле и ограниченна в наведении на объекты и в слежении за ними. Такая антенна сама не поворачивается, это происходит с помощью подстройки фаз радиосигнала. Поворотный телескоп в этом плане — это верх гибкости, но его стоимость оказывается запредельной, поскольку нужны механизмы и противовесы, чтобы обеспечивать все степени свободы движения для гигантской антенны.

Место для строительства телескопа выбрано в мае 2024 года. К сегодняшнему дню фундамент сооружения отчасти уже залит. Ввод радиотелескопа в строй ожидается в 2028 году. Работы курирует Китайская академия наук (CAS).

В NASA сообщили, что смогли восстановить связь с зондом «Вояджер-1» (Voyager 1) в полном объёме. Полноценная связь прервалась в конце октября, когда автоматика зонда отключила основной передатчик. Вспомогательный канал был настолько слабым, что мог передавать и принимать только короткие команды, пресекая передачу любой научной информации. Теперь это позади и старичок снова в деле.

Источник изображения: NASA

Зонд «Вояджер-1» и его близнец «Вояджер-2» находятся в космическом пространстве 47 лет. Питание на борту обеспечивают по три радиоизотопных термоэлектрических генератора на каждом. Заложенный в блоки плутоний-238 в процессе распада выделяет тепло, которое преобразуется в электричество.

Каждый год источники питания на борту зондов теряют по 4 Вт мощности. По мере пролётов между планетами часть научного оборудования была отключена ввиду ненадобности. Сейчас оба зонда находятся в межзвёздном пространстве и поддерживают включёнными по четыре прибора из изначальных восьми. Научные данные собираются в области изучения плазмы и магнитных полей фактически за пределами солнечной гелиосферы. В ходе экспериментов оказалось, что ряд приборов могут работать без обязательного подогрева, что также позволило экономить на мощности расходуемого бортового питания.

В октябре команда NASA отправила на «Вояджер-1» команду включения подогрева и после этого связь с зондом прервалась. Реконструкция последовательности событий показала, что автоматика зонда определила чрезмерное расходование питания и начала отключать устройства на борту аппарата. В частности, был отключён основной передатчик диапазона X, который был основным каналом связи Земли с зондом. Вместо него автоматика включила более слабый передатчик диапазона S, что стало первым его включением с 1981 года. Связь была восстановлена на уровне передачи команд, но не для нормальной работы научных приборов (зонд не накапливает данные с датчиков, а сразу их передаёт, поэтому отсутствие канала связи равнозначно прекращению научной работы).

После серии экспериментов с ручным распределением мощности по узлам «Вояджера-1» команде NASA удалось запустить передатчик X-диапазона. Это произошло 18 ноября, и было проверено в течение последующей недели. Все четыре научных прибора зонда начали передавать на Землю собранные данные. В NASA уверены, что решили проблему. По крайней мере, на некоторое время. Оборудование зондов настолько древнее, что удивление вызывает сам факт продолжения его работы. Но это единственные наши разведчики в межзвёздном пространстве. «Вояджер-1» собирает информацию на удалении 24,9 млрд км от Земли. Даже свету требуется около двух суток, чтобы слетать к нему и вернуться обратно.

В понедельник — 25 ноября — астероид 2024 PT5 удалился от Земли и перестал считаться условной второй Луной. Объект размерами около 11 м в поперечнике был привлечён гравитацией планеты 29 сентября 2024 года и провёл с ней бок обок неполных два месяца. За это время астрономы ближе познакомились с 2024 PT5 и пришли к выводу, что это может быть осколок Луны. Получается, что 2024 PT5 вернулся к своим родителям.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Объект 2024 PT5 входит в группу астероидов Арджуны. Они движутся вокруг Солнца по орбите, близкой к орбите Земли и, в общем, считаются околоземными объектами. Наблюдение за 2024 PT5 выявило достаточно быстрый период его вращения — менее часа, что происходит в том случае, когда астероид рождается в результате ударного воздействия. Это открытие дало повод предположить, что астероиды Арджуна возникли в результате бомбардировки Луны крупными небесными телами. На поверхности спутника много крупных кратеров, поэтому такая возможность не должна удивлять.

По мнению учёных, чтобы 2024 PT5 мог считаться «маленькой луной» он должен был приблизиться к Земле на расстояние 4,5 млн км, имея при этом постоянную скорость около 3540 км/ч. В конце сентября 2024 года астероид 2024 PT5 полностью соответствовал этим условиям. Он стал временной маленькой луной нашей планеты, застряв у планеты на 56,6 дней. В NASA, что интересно, не склонны считать 2024 PT5 даже временным спутником Земли. Он никогда не был захвачен земным притяжением и как прилетел, так и полетел дальше.

Тем не менее, в NASA продолжат следит за этим объектом силами и средствами планетарной обороны. Астероид 2024 PT5 снова приблизится к Земле 9 января 2025 года. Агентство обещает держать объект «на мушке» 70-м антенны радара Goldstone Solar System Radar в Калифорнии. После этого «мини-луна» уйдёт из околоземного пространства на 30 лет.

Одной из перспективных миссий до 2032 года выбрана отправка зонда к Урану. Учёных волнует факт быстрого охлаждения термосферы этой планеты, которая с 1986 года понизила температуру в два раза. Подобного не наблюдается ни у одной планеты Солнечной системы, и эта аномалия требует изучения. Новая работа учёных, похоже, помогла найти ответ на эту загадку, что может заставить изменить цели миссии.

Художественное представление системы Урана. Источник изображения: NASA

Земной зонд пролетел рядом с Ураном лишь однажды. Это произошло в 1986 году в ходе полёта «Вояджера-2» NASA. Среди прочих измерений автоматическая межпланетная станция оценила температуру термосферы Урана — области пространства на высоту до 50 тыс. км над ним. Атомы и молекулы в тропосфере Урана нагреваются точно так же, как частицы в термосфере Земли — за счёт энергии ультрафиолетового излучения Солнца.

Согласно переданной «Вояджером-2» на Землю информации, температура в верхних слоях термосферы Урана достигала 500 ℃. К слову, в термосфере Земли частицы нагреваются до 1500 ℃ и даже 2000 ℃. Экипаж на МКС не поджаривается лишь потому, что термосфера очень и очень разреженная.

Измерять температуру термосферы Урана можно также с Земли. Свободно летающие там ионы трёхатомного водорода излучают фотоны в ближнем инфракрасном диапазоне, свободно проходящие сквозь атмосферу нашей планеты и позволяющие делать измерения дистанционно. И такие замеры делались регулярно и каждый раз ставили учёных в тупик: термосфера Урана стабильно становилась холоднее вне зависимости от 11-летних циклов активности Солнца и сезонных изменений, так что к сегодняшнему дню она стала в два раза холоднее, чем при пролёте «Вояджера-2».

В новом исследовании группы учёных под руководством доктора Адама Мастерса (Adam Masters) с физического факультета Имперского колледжа Лондона даёт обоснованное объяснение температурной аномалии. По мнению авторов работы, температуру термосферы Урана определяет энергия солнечного ветра, а не фотоны, как это происходит с термосферой Земли.

С 1990 года регистрируется постоянное среднее ослабление давления солнечного ветра, представленного в основном солнечными электронами, протонами, атомами и тяжёлыми ионами. Как доказывают авторы работы, снижение давления солнечного ветра на магнитосферу Урана заставляет её расширяться и, тем самым, влияет на температуру термосферы. В условиях Земли (буквально на вытянутую руку от Солнца) это компенсируется нагревом планеты фотонами звезды.

До Урана свет Солнца добирается в скромном объёме и не может влиять на нагрев его газовой оболочки. Поэтому лишённая давления солнечного ветра газовая оболочка Урана расширяется, и плазме Солнца становится труднее добираться до поверхности планеты и передавать ей свою энергию (нагревать), что ведёт к охлаждению, которое находит своё отражение в охлаждении термосферы Урана.

Интересное практическое применение данного явления кроется в том, что таким образом мы можем исследовать экзопланеты в других звёздных системах, делая выводы о магнитосферах экзопланет и возможности зарождения жизни на них. Ведь магнитосфера — это защита от ионизирующего излучения. Её-то и надо искать в первую очередь для правильных выводов о пригодности планет к биологической жизни.

В 1986 году зонд NASA «Вояджер-2» (Voyager 2) пронёсся мимо Урана — далёкой седьмой планеты Солнечной системы. Во время пролёта он сделал снимок магнитосферы планеты, расшифровка которого озадачила учёных. Конфигурация магнитосферы Урана оказалась настолько неожиданной, что внятного научного объяснения этому не находилось. Разобраться в этой головоломке помогло новое изучение архивных данных «Вояджера-2».

Слева обычное состояние магнитосферы Урана, справа — под воздействием солнечного ветра. Источник изображения: NASA

Магнитосфера планет защищает их от потока космических частиц и частиц Солнца — плазмы или солнечного ветра. Это, в частности, приводит к образованию слабых радиационных поясов вокруг планет, в которых, как в виртуальных пончиках, скапливаются высокоэнергетические частицы. Такой пояс вокруг Земли носит название пояса Ван Аллена. Из данных, полученных 38 лет назад «Вояджером-2», следовало, что Уран имеет сильно сжатую магнитосферу, лишённую плазмы, и мощнейший радиационный пояс, который по интенсивности радиации уступал только поясам Юпитера. Такого просто не могло быть.

Новое изучение архивных данных зонда позволило, наконец, понять причину этого несоответствия. Оказалось, что дело в редком стечении обстоятельств. Магнитосфера Урана пребывает в зафиксированном зондом состоянии лишь примерно 4 % времени, и «Вояджеру-2» повезло (или не повезло) пролететь мимо планеты именно в этот редкий промежуток времени. Всё остальное время магнитосфера Урана «нормальная», и её динамика мало чем отличается от динамики магнитосферы, например, Земли.

Уран в натуральных цветах. Снимок 1986 года с зонда «Вояджер-2»

За несколько дней до пролёта Урана планета подверглась массивному воздействию солнечного ветра. Солнечная плазма сильно сжала магнитосферу Урана и радиационные пояса, а также вытеснила местную плазму — ионы воды, выделяемые лунами планеты. Кстати, отсутствие данных о местной плазме в записях «Вояджера-2» заставило учёных предположить, что все пять ближайших лун Урана геологически мертвы. Однако теперь появилась возможность опровергнуть это утверждение. Зонд просто пролетел мимо планеты не в подходящее время. Это хорошая новость для планетологов — в системе Урана, как оказалось, есть много интересного, и планета ждёт своих первооткрывателей.

Специалисты NASA отключили один из научных приборов зонда «Вояджер-2», продуктивность которого резко снизилась в последние годы. Сэкономленная электроэнергия бортового источника питания зонда позволит ему на годы продлить полёт в межзвёздном пространстве, куда он вышел в 2018 году. В NASA ожидают, что «Вояджер-2» продолжит собирать бесценную информацию даже в начале 30-х годов, хотя раньше мало кто ожидал увидеть его работу после середины 20-х.

Художественное представление зонда «Вояджер». Источник изображения: NASA

Отключение прибора состоялось 26 сентября 2024 года и проводилось под контролем специалистов. Сигнал достиг «Вояджера-2» через 19 часов после отправки с Земли. Сейчас от нас до зонда 20,5 млрд км. Даже со скоростью света в вакууме сигналу потребовались без малого сутки, чтобы добраться до аппарата. Столько же пришлось ждать, чтобы узнать сработала ли команда. Как говорят в NASA, всё задуманное было сделано.

Отключённый прибор — это эксперимент PLasma Science (PLS). Три датчика прибора всегда ориентированы на Солнце, чтобы фиксировать направление, скорость и объём заряженных солнечных частиц — солнечного ветра (плазмы), а один датчик расположен под прямым углом к ним. Этот датчик был нужен в тех редких случаях, когда зонд проходил рядом с планетами, тогда он мог изучать поведение солнечного ветра в их магнитосферах.

После выхода зонда «Вояджер-2» из гелиосферы в межзвёздное пространство одиноко расположенный датчик принимал данные лишь раз в три месяца, когда зонд совершал полный оборот вокруг своей оси для ориентации. Вне гелиосферы поток плазмы из межзвёздного пространства направлен «в лицо» зонду и не воспринимается датчиком, направленным в сторону. Также поток плазмы от Солнца уже не достигает трёх направленных на него приёмников заряженных частиц, поскольку зонд движется вне гелиосферы Солнца и, следовательно, солнечный ветер уже не долетает до аппарата. Таким образом, прибор PLasma Science оказался практически бесполезен и при этом он отбирал у зонда бесценную энергию.

Март 1977 года. Этап сборки зонда.

На зонде «Вояджер-1», кстати, прибор PLS перестал работать ещё в 80-е годы. Он отключён давным-давно. Источник питания у обоих «Вояджеров» одинаков — это радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ), работающий на распаде плутония. Каждый год он теряет 4 Вт мощности. Для эксперимента на «Вояджере-2» в 2023 году отключили схему стабилизации питания, которая также потребляла энергию, но всё время находилась в ждущем режиме. Это добавило зонду не менее трёх лет полёта. В дополнение к этому отключение прибора PLasma Science добавит ещё несколько лет полёта. В работе на «Вояджере-2» остаётся четыре научных прибора. Они продолжают собирать и отправлять на Землю данные.

На «Вояджере-1» NASA не рискнуло отключить блок стабилизации питания. Этот зонд отлетел примерно на 5 млрд км дальше от Земли, чем его близнец, и движется он в сторону от траектории «Вояджера-2». «Вояджер-1» считается более ценным аппаратом и в NASA не намерены им лишний раз рисковать.

В этом году зондам исполняется по 47 лет. На их долю выпало немало приключений даже в первые годы работы, не говоря о разного рода случаях на склоне лет. Но у них есть шанс пережить своё 50-летие и быть может даже дожить до следующего юбилея.

Благодаря телескопу «Джеймс Уэбб» учёные впервые достоверно смогли определить ряд химических веществ на поверхности спутника Плутона Хароне. Миллиарды лет назад Харон мог отделиться от Плутона после удара астероида, как это произошло при отделении Луны от Земли. Также Харон может оказаться самостоятельным объектом, прилетевшим из пространства и застрявшим у Плутона. Изучение химического состава поверхности спутника могут помочь с этой загадкой.

Харон вблизи. Источник изображений: NASA

Вблизи Харон (и Плутон) наблюдались лишь однажды и недолго, когда рядом с ними пронеслась автоматическая станция NASA «Новые горизонты» (New Horizons). Эти данные использовались в новой работе, как и моделирование на базе изучения ледяных спутников Юпитера, а также лабораторные исследования по бомбардировке фотонами и заряжёнными частицами водяного льда и других веществ (учёных интересовали процессы фотолиза и радиолиза, которые инициируют химические реакции на окраинах Солнечной системы).

Харон и Плутон (на переднем плане)

Харон и Плутон имеют необычную орбиту. Она обусловлена тем, что Харон всего лишь вполовину меньше Плутона (1200 км против 2400), а его масса составляет примерно 1/8 массы Плутона. Оба они вращаются вокруг общего центра масс. Земля и Луна тоже вращаются вокруг общего центра масс, но он находится внутри Земли и Луна как бы всё равно обращается вокруг Земли. В случае Плутона и Харона общий центр масс далеко выступает за поверхность Плутона и, в частности, это стало одним из поводов, почему Плутон потерял статус планеты Солнечной системы.

Плутон и Харон на спектральных датчиках «Уэбба». Источник изображения: NIRSpec Silvia Protopapa et al. / Nature Communications, 2024

Наблюдение учёных Северо-Западного университета (США) за Хароном с помощью спектральных инфракрасных приборов «Уэбба» впервые позволило достоверно определить на его поверхности наличие углекислотного льда и перекиси водорода в смеси с водяным льдом (средняя температура на спутнике составляет -232 °C). Это достаточно важный шаг к пониманию, как образовалась эта по сути двойная система небесных тел. Также работа даёт понимание химических реакций на транснептуновых объектах, куда добираются лишь крохи энергии Солнца. В частности, фотоны и заряжённые частицы бомбардируют водяной лёд (и водяной лёд с добавками углекислотного льда), превращая часть его в перекись водорода.

Также исследования показали, что Харон содержит меньше аммиака и метана, чем Плутон и другие объекты за орбитой Нептуна. Это как минимум заставляет распознать в Хароне пришельца из другого уголка системы. Но это не точка в исследовании Харона, а лишь новый эпизод, за которым последует продолжение.