Открытия и гипотезы, 2005 №11

Начиная с открытия Дж. Скиапарелли, установившего сходство орбит метеорного потока Персеид и кометы 1862 III, считается, что метеороидные рои образуются при разрушении ядер комет.

Спокойный распад ядер комет на большой дуге орбиты в окрестности перигелия при сублимации замерзших газов — наиболее вероятный путь образования метеороидного роя.

Нельзя, конечно, исключить образование роя и при катастрофических процессах: разрушении ядра кометы под действием приливных, центробежных или иных сил и при возможных столкновениях с астероидами или крупными метеороидами.

Астероиды, пересекающие орбиту Земли, были открыты относительно недавно. В 1898 году Г. Уитт открыл приближающийся к Земле астероид Эрос, а первый из астероидов, орбита которого действительно пересекала орбиту Земли, Аполлон, был открыт К. Реймутом в 1932 году. Справедливости ради отметим, что открытый М. Вольфом в 1918 году астероид Алинда в настоящий период имеет землепересекающую орбиту.

Сейчас известно около 600 землепересекающих или приближающихся к Земле астероидов. По существующим оценкам, число таких астероидов крупнее 100 м составляет примерно 100 000.

Естественным является вопрос, как астероиды и метеориты из основного пояса попадают на землепересекающие орбиты.

Ранее механизм трансформации орбит астероидов основного пояса в землепересекающие приписывался гравитационным возмущениям Марса. Согласно современным представлениям, существует возможность резкого увеличения эксцентриситета орбиты астероида под действием резонансных возмущений Юпитера. Форма и структура основного пояса, происхождение землепересекающих астероидов и метеоритов скорее связаны с хаосом, чем с регулярными осцилляциями.

Моделирование показало, что высокоскоростные столкновения и планетные возмущения могут генерировать значительное число землепересекающих осколков астероидов из основного пояса. Моделируя выброс осколков с поверхности 2355 нумерованных астероидов, удалось выявить список астероидов — наиболее эффективных потенциальных поставщиков метеоритов. Результат согласуется с заключением, что большинство метеоритов и околоземных астероидов может происходить от небольшой части астероидов.

Один из лучших кандидатов — 200-километровый астероид Геба. На Гебе есть кратер, возникновение которого можно объяснить столкновением с однокилометровым астероидом. Частота возможных столкновений такого рода — одно за 20 млн. лет. То есть такие столкновения — довольно редкое явление и, по мнению многих ученых, не могут обеспечить наблюдаемое число околоземных объектов. Для пополнения популяции околоземных астероидов крупнее 1 км из основного пояса требуется несколько десятков астероидов за 1 млн. лет. Моделируемый поток примерно в 10 раз меньше требуемого.

Кометы километрового размера довольно быстро теряют свои летучие вещества. До окончания своей динамической эволюции (то есть до столкновения с планетами или выброса из Солнечной системы) ядра комет могут полностью потерять все летучие вещества или покрыться толстой пылевой корой, препятствующей сублимации летучих веществ. В результате такие ядра могут наблюдаться как астероиды.

Чтобы объяснить противоречие в числе наблюдаемых околоземных астероидов их притоком из основного пояса, Е. Эпик в 1963 году выдвинул гипотезу о том, что околоземные астероиды являются ядрами угасших комет. Согласно современным представлениям, значительная доля землепересекающих астероидов (50 % и более) может быть кометного происхождения. Такая возможность получила и наблюдательное подтверждение. Например, открытая в 1949 году комета P/Willson-Harrington (1949 III) в 1979 году была переоткрыта уже как астероид (4015) Willson-Harrington (1979 VA). В 1994 году ядра двух короткопериодических комет — кометы Мачхолца 2 и кометы Харрингтона — разрушились на крупные осколки, которые угасли до астероидного вида.

Если же ядро кометы покрыто плотной корой, то вековое уменьшение перигелийного расстояния или столкновение с крупным метеороидом может привести к разрушению коры и возобновлению активности кометы. Возможно, в результате такого хода событий в 1986 году и была открыта первая периодическая комета Мачхолца 1, родоначальница метеороидного роя Квадрантид и его восьми метеорных потоков.

Метеороидный рой порождает метеорный поток в атмосфере Земли. Это возможно, если метеороиды роя движутся по землепересекающим орбитам и пространственная плотность метеороидов роя достаточно высока.

Из физики метеорных явлений известно, что яркость метеора зависит не только от его массы, но и в большей степени от его геоцентрической или доатмосферной скорости. Поэтому более быстрые и более крупные метеороиды порождают более яркие метеоры, доступные различным методам наблюдений.

Все известные околоземные объекты имеют прямые движения, и большая их часть движется по орбитам с малыми наклонами. Это обстоятельство объясняет низкие геоцентрические скорости, низкую замечаемость метеоров, а, следовательно, и низкую замечаемость метеорных потоков. Низкая замечаемость метеорных потоков, связанных с околоземными объектами, обусловливается и высокой численностью спорадических метеоров на орбитах такого типа.

Влияние зенитного притяжения, то есть притяжения Земли, увеличивается с уменьшением скорости метеороидов и увеличивает и площадь радиации метеорного потока. Это делает потоки с малыми геоцентрическими скоростями еще менее заметными. Поэтому выявляется связь астероидов, как правило, с малыми потоками или с такими, которые не выделяются непосредственно из метеорных наблюдений.

Действительно, поворотной точкой в установлении связи астероидов с метеорными потоками является открытие в 1983 году астероида Фаэтон и его связи с наиболее изученным метеорным потоком Геминид.

Рассмотрим более подробно метеорный комплекс Таурид (Taurids). Первоначально считалось, что этот комплекс образовался при разрушении ядра кометы Энке. Гипотеза о том, что комплекс Таурид включает в себя несколько астероидов группы Аполлона, была предложена В. Клюбе и У. Непье в 1984 году.

Сейчас в этом комплексе найдены 14 астероидов и крупный метеороид 1991 ВА (размер 10–15 м). Детальное исследование, выполненное Д. Стилом, показало, что в комплексе Таурид есть три группы тел. Первая группа из девяти астероидов с вероятностью 99 % связана с комплексом Таурид. Вторая группа из пяти крупных тел связана или не связана с комплексом Таурид. И только астероид (2101) Адонис оказался вне этих групп.

Таким образом, при исследовании метеорного комплекса Таурид были найдены два астероидных комплекса, образовавшиеся примерно 20 000 лет назад при разрушении более крупных тел. Размеры макротел комплекса Таурид составляют 0,5–2,0 км.

Возможно падение этих тел на Землю. В результате могут произойти явления класса падения тунгусского метеорита.

Связь метеорных потоков с околоземными астероидами реальна, но требуются дополнительные наблюдения метеоров, исследование их физических свойств и эволюции орбит.

Естественно, что крупные землепересекающие объекты кометного происхождения, связанные с метеороидными роями, могут быть не их родительскими телами, а остатками прародительской кометы, при разрушении которой образовались и метеороидный рой и сами эти объекты. Другими словами, землепересекающие объекты являются просто более крупными членами метеороидных роев.

Приведенные факты показывают, что различия между астероидами, кометами и метеороидами практически стираются.

В качестве заключительного яркого примера можно привести объект Р/Шумейкер-Леви-9. Мы не можем точно сказать, был этот объект кометой или астероидом. Можно назвать его и метеороидным (астероидным, кометным) роем, давшим замечательный болидный (метеорный) поток в атмосфере Юпитера.