Российские специалисты ищут в космосе вещество, которого нет на Земле
В нашей Солнечной системе находится 40 астероидов с неизвестным нам на Земле веществом — оно в 10 раз плотнее железа. Эти тела представляют большой интерес для исследователей, которые еще не до конца сформировали картину происхождения мира и мечтают дополнить таблицу Менделеева сверхстабильными элементами. Не так давно Советом РАН по космосу была одобрена программа изучения сразу нескольких астероидов. В интервью заведующий лабораторией геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадский (ГЕОХИ) Евгений Слюта мы узнали, что:
У российских ученых есть программа по изучению нескольких астероидов «Одиссей-астроиды»;
изъятие вещества из железного астероида может изменить существующие представления о формировании планет;
доставка редкого космического вещества на Землю позволит нам дополнить таблицу Менделеева.
Psyche.
Наша страна, некогда ведущая космическая держава, в последнее время заметно отстает от США, Китая и даже Японии в освоении околоземного и лунного пространства, и особенно в изучении астероидов. Успешно совершив полет к комете Галлея в 1986 году на автоматических станциях Вега-1 и Вега-2, мы даже не приступили к полетам к астероидам. Вот немного статистики, чтобы понять наше нынешнее положение в изучении малых планет. <стр>Начиная с 1989 года, США, Япония, Китай, Италия и Европейское космическое агентство осуществили 31 миссию к малым планетам. Три из них — японские миссии Hayabusa и Hayabusa-2 и миссия NASA OSIRIS-REx — привезли на Землю грунт с астероидов Итокава, Рюгу и Бенну.
В октябре 2023 года американцы запустились к первому металлическому астероиду Психея, словно прочитав мысли наших планетологов, которые, согласно опубликованной не так давно в Астрономическом вестнике программе, также посчитали рациональным полететь к Психее, а также к Пандоре и Гесперии.
— Задаю вопрос Евгению Николаевичу.
– Сразу отмечу, что идея Психеи пришла к нам еще до полета американцев к этому металлизированному астероиду, диаметр которого составляет 220 километров. Пандора и Гесперия – тоже металлические тела. Мы рассуждали следующим образом. Поскольку образцы углеродистого хондрита – самого интересного в связи с обнаруженной на нем органикой – уже доставлены японцами с Рюгу, а образцы самого опасного для Земли камня Бенну – американцами, то нам имеет смысл первыми отправить автоматическую экспедицию к металлическим астероидам. Мы рассчитывали как на вариант пролета мимо Психеи, Пандоры, Гесперии, так и на посадку на одном из них с целью сбора грунта и его возвращения на Землю.
С конца 1950-х годов существовала парадигма, что металлические астероиды являются фрагментами ядра древней разрушенной планеты Фаэтон. Однако за прошедшее время она была серьезно поколеблена, поскольку на Земле было найдено 16 (!) различных химических типов железных метеоритов, и предполагается, что их может быть значительно больше, около 50. Все они не могли образоваться в одном ядре, в одной магматической камере, а значит, речь идет о разных планетах. Также существует теория, что этих родительских планет не существует, что металлические астероиды образовались в протопланетном пылевом облаке вместе с каменистыми в первые миллионы лет после образования Солнечной системы, не расплавившись в ядре планеты, и движутся по своим орбитам независимо.
– Во-первых, может оказаться, что металлические астероиды изначально образовали их вместе с каменистыми, а поскольку они были тяжелее последних, то просто утонули в общей массе, образовав железное планетное ядро. Во-вторых, поняв, как образуются планеты и малые планеты-астероиды, мы сможем понять, какой процент их находится в Солнечной системе.
Во-первых, как я уже сказал, на Земле мы обнаружили всего 16 видов, а их может быть гораздо больше, во-вторых, многие обнаруживаются не сразу, а за столетия пребывания на Земле они выветриваются, покрываются слоем земных пород, так что потом становится сложно понять их истинную природу. Одно и то же органическое вещество многократно находили на найденных метеоритах, но ученые не смогли доказать, что оно имеет космическое происхождение, а не было занесено на метеорит уже на Земле.
– Рюгу подтвердил гипотезу панспермии, то есть ученые обнаружили в его образцах большое количество органических соединений, включая все известные аминокислоты и азотистые основания РНК.
– Нет, вся органика с Рюгу была абиогенной, из неживой природы, но этот астероид стал доказательством того, что все пребиотики, из которых образовалась наша жизнь, были разнесены по всей Солнечной системе. Вовсе не факт, что она образовалась на Земле – ее могли «доставить» к нам астероиды.
Конечно, они интересны, кроме железа и никеля, в них есть и металлы платиновой группы, и другие редкие металлы, и редкоземельные элементы. Но они гораздо интереснее для нас с точки зрения фундаментальных знаний о космосе. Есть еще более интересные объекты. Например, не так давно астрономы обнаружили в Главном поясе астероидов около 40 объектов, плотность которых выше плотности металлических астероидов, то есть выше 8-9 граммов на кубический сантиметр (это средняя плотность металлических объектов).
Схема расположения малого тела Полигимния.
Полигимния (лат. Polyhymnia) — астероид главного пояса. Открыт 28 октября 1854 года французским астрономом Жаном Шакорнаком в Марсельской обсерватории, Франция, и назван в честь Полигимнии, музы торжественных гимнов в древнегреческой мифологии.
– Путем дистанционных исследований, наблюдая за движением тел, их гравитационным взаимодействием с другими телами. Зная все это, специалисты вычисляют их объем и плотность. По поводу таких астероидов есть две гипотезы: либо наши выводы о них являются очень большой ошибкой в определении их физических параметров, то есть в определении их массы, размера и, соответственно, плотности, либо мы имеем дело с редким типом вещества, которого нет на Земле. Самый известный из этой серии астероидов — Полигимния. Его плотность составляет 75 граммов на кубический сантиметр, что почти в 10 раз тяжелее железа, он тяжелее даже самого тяжелого и редкого металла на Земле — осмия, плотность которого составляет около 26 граммов на кубический сантиметр.
Недавно физики-теоретики опубликовали статью в European Physical Journal, в которой доказывалось, что в таблице Менделеева где-то в районе 165-го атомного номера (как известно, таблица Менделеева заканчивается веществом со 118-м атомным номером, названным Оганесоном в честь открывшего его русского ученого Юрия Огенесяна – Авт.) должен быть пока не обнаруженный остров стабильности. Так вот, вещество Полигимнии, теоретически, по своей плотности может поместиться на месте этого стабильного вещества со 165-м атомным номером.
– Да, если бы туда послали аппарат, который бы взял образцы ее почвы, он бы измерил ее массу. Мы бы решили эту проблему сразу.
– Опять же, из-за своего веса. Даже если предположить, что он когда-то упал на нашу планету, он находится в ее ядре, так как он невероятно плотный.
– По оптическим данным, это углистый хондрит. Но есть основания полагать, что он только снаружи каменный, а основная его часть сделана из неизвестного науке вещества.
– Экспедиция к металлическим астероидам, а также к Полигимнии с возвращением аппарата и доставкой вещества займет 11-12 лет.
– В НПО им. Лавочкина есть модель спутника с электроракетным двигателем. В отличие от обычных двигателей, такие двигатели не так быстро разгоняют аппарат, но они экономичны и могут работать месяцами, постепенно разгоняясь. И американцы, и японцы летали к астероидам, используя такие двигатели.
Рабочее положение космического аппарата разработки НПО им. Лавочкина. Фото: «Astronomical Bulletin»
— Если наша цель — вернуть груз с него, то да. Хотя японцы со своим «Хаябусой-2» пошли по такой схеме: аппарат сбрасывал капсулу с грунтом Рюгу на подлете к Земле, а затем делал петлю и улетал к следующему астероиду. Если нашей целью является проведение пролетных исследований околоземных астероидов, таких как Бенну, мы сможем посетить окрестности сразу пяти из них с помощью одного космического аппарата.
Космический аппарат с электроракетным двигателем. Фото: «Astronomical Bulletin».
– Мы также провели расчеты для нашего нашумевшего ядерного буксира «Зевс». Конечно, он доставит наш аппарат, а может и сразу несколько аппаратов, к астероидам на порядок быстрее, ведь это реальный аналог атомной электростанции, атомного ледокола или подводной лодки, только для космоса. И расслабляться не стоит — ведь за рубежом, в Англии, уже испытывают подобный буксир.
– Да, мы могли бы первыми добраться до астероидов, ведь проекты, подобные тем, что сейчас реализуют США и Япония, разрабатывались у нас еще в советское время. Ведь малые тела Солнечной системы могут дать нам не только полезные ископаемые или знания о происхождении планет, они могут открыть нам тайну рождения самого Солнца! Многие из них появились из газопылевой туманности, из которой около 6 миллиардов лет назад образовалась наша звезда.