Международная группа из 45 исследователей, изучающих метеорные потоки, обнаружила, что не все кометы распадаются одинаково, когда приближаются к Солнцу. В статье, опубликованной в журнале Icarus, они приписывают различия условиям в протопланетном диске, где кометы сформировались 4,5 миллиарда лет назад.
«Метеороиды, которые мы видим как метеоры в ночном небе, имеют размер небольших камешков», — сказал ведущий автор и астроном-метеоролог Института SETI и NASA Ames Питер Дженнискенс. «Они, по сути, того же размера, что и камешки, которые коллапсировали в кометы во время формирования нашей солнечной системы».
По мере формирования нашей Солнечной системы крошечные частицы в диске вокруг молодого Солнца постепенно становились больше, пока не стали размером с небольшую гальку.
«Как только галька становится достаточно большой, чтобы больше не перемещаться вместе с газом, она разрушается взаимными столкновениями, прежде чем успевает вырасти намного больше», — сказал планетолог NASA Ames и соавтор исследования Пол Эстрада. «Кометы и примитивные астероиды вместо этого образовались, когда облака этой гальки локально коллапсировали в тела размером в километр и больше».
Перенесемся на 4,5 миллиарда лет вперед: когда кометы приближаются к солнцу сегодня, они распадаются на более мелкие части, называемые метеороидами. Эти метеороиды некоторое время вращаются по орбите с кометой и позже могут создавать метеоритные дожди, когда они попадают в атмосферу Земли.
«Мы предположили, что кометы рассыпаются до размеров гальки, из которой они состоят», — сказал Дженнискенс. «В этом случае распределение размеров и физические и химические свойства молодых метеороидных потоков все еще содержат информацию об условиях в протопланетном диске во время этого коллапса».
Дженнискенс и его команда профессиональных астрономов и астрономов-любителей используют специальные видеокамеры для наблюдения за слабым освещением в сетях по всему миру для отслеживания метеоров в спонсируемом НАСА проекте под названием «CAMS» — или «Камеры для наблюдения за метеорами на всем небе».
«Эти камеры измеряют траектории метеороидов, насколько высоко они находятся, когда впервые загораются, и как они замедляются в атмосфере Земли», — сказал Дженнискенс. «Специализированные камеры измеряли состав некоторых из этих метеороидов».
Команда изучила 47 молодых метеорных потоков. Большинство из них — это крошки двух типов комет: кометы семейства Юпитера из Рассеянного диска пояса Койпера за Нептуном и долгопериодические кометы из Облака Оорта, окружающего нашу Солнечную систему. Долгопериодические кометы движутся по гораздо более широким орбитам, чем кометы семейства Юпитера, и гораздо слабее удерживаются гравитацией Солнца.
«Мы обнаружили, что кометы с большим периодом (Облако Оорта) часто распадаются на размеры, указывающие на мягкие условия аккреции», — сказал Дженнискенс. «Их метеороиды имеют низкую плотность. Метеорные потоки содержат довольно постоянные 4% типа твердых метеороидов, которые нагревались в прошлом, а теперь только ярче светят глубже в атмосфере Земли и, как правило, бедны натрием».
С другой стороны, кометы семейства Юпитера обычно распадаются на более мелкие и плотные метеороиды. Они также имеют более высокий средний показатель твердого материала в 8% и демонстрируют большее разнообразие в этом содержании.
«Мы пришли к выводу, что эти кометы семейства Юпитера состоят из гальки, которая достигла точки, когда фрагментация стала важной в эволюции их размеров», — сказал Эстрада. «Более высокая примесь материалов, которые были нагреты в прошлом, ожидается ближе к Солнцу».
Примитивные астероиды образовались еще ближе к солнцу, хотя все еще за пределами орбиты Юпитера. Эти астероиды производят метеорные потоки с еще более мелкими частицами, показывая, что их каменные строительные блоки подверглись еще более агрессивной фрагментации.
«Хотя в обеих группах есть исключения, подразумевается, что большинство долгопериодических комет образовались в более мягких условиях роста частиц, возможно, около края 30 а. е. Транснептунового диска», — сказал Эстрада. «Большинство комет семейства Юпитера образовались ближе к Солнцу, где галька достигала или проходила через барьер фрагментации, в то время как примитивные астероиды образовались в регионе, где формировались ядра гигантских планет».
Как это возможно? Пока планеты-гиганты росли, Нептун двигался наружу и рассеивал кометы и астероиды из оставшегося протопланетного диска. Это движение наружу, вероятно, создало как Рассеянный диск пояса Койпера, так и Облако Оорта. Это предсказывало бы, что и долгопериодические кометы, и кометы семейства Юпитера обладают одинаковыми свойствами, но команда обнаружила иное.
«Возможно, что звезды и молекулярные облака в области рождения Солнца на ранней стадии возмущали широкие орбиты комет Облака Оорта, и кометы с большим периодом обращения, которые мы видим сегодня, были рассеяны по таким орбитам только в то время, когда Солнце вышло из этой области», — сказал Дженнискенс. «В отличие от этого, кометы семейства Юпитера всегда находились на более коротких орбитах и собирали все объекты, рассеянные Нептуном на своем пути».
