У надрах об’єктів пояса Койпера, які розташовані на задвірках Сонячної системи, лід може зберігатися набагато довше, ніж вчені припускали раніше, – протягом мільярдів років. Такі крижані космічні тіла не що інше, як “бомба уповільненої дії”, яка “потужно вибухає” в міру наближення до нашого світила. Про це у своїй статті розповіли американські вчені. На їхню думку, нова робота допоможе не тільки пояснити, чому об’єкти Койпера раптово і яскраво спалахують, коли вперше наближаються до Сонця, а й повністю змінить уявлення, що склалося про астероїди і комети.
Об’єкти пояса Койпера – частини зовнішньої області Сонячної системи, розташованої за орбітою Нептуна, між 30 і 55 астрономічними одиницями – являють собою різноманітну популяцію невеликих крижаних тіл. Усі вони містять у своїх надрах різну кількість заморожених тугоплавких і летких матеріалів.
Багато з цих об’єктів досить давні: вони з’явилися на зорі Сонячної системи й уникли “еволюційної обробки”. Крім того, більшість таких тіл розташована далеко від Сонця, тому часто не піддаються сильному тепловому впливу нашої зірки, а отже, можуть зберігати “первинну сировину”, що залишилася з часів епохи формування планет.
Не одне десятиліття вчені мізкують над тим, що з часом відбувається з льодом на цих космічних каменях і як довго ці об’єкти можуть утримувати свої летючі речовини. Різні чисельні теплові моделі, які пропонували дослідники, не могли дати точної відповіді на ці запитання, оскільки не враховували низку чинників на кшталт чутливості заморожених летких речовин до температурних діапазонів. Передбачалося, що льоди на об’єктах пояса Койпера мають випаровуватися навіть у віддалених куточках Сонячної системи, де зафіксовані “злегка теплі” умови.
Група американських астрофізиків з Браунівського університету та Інституту SETI розробила математичну модель для вивчення еволюції комет, яку вони застосували до (486958) Аррокота – контактно-подвійного транснептунового астероїда з поясу Койпера, відкритого телескопом “Хаббл” у 2014 році.
Модель показала, що Аррокот (він же Ультіма Туле) та інші невеликі об’єкти пояса Койпера можуть зберігати свій лід, що складається із заморожених летючих речовин, протягом мільярдів років, тобто набагато довше, ніж вважалося раніше. Відбувається це за допомогою “суперморозильних камер” у їхніх надрах, які підтримують леткі речовини в твердому стані, поки космічні тіла перебувають на задвірках Сонячної системи. Результати роботи опубліковані в журналі Icarus.
Аррокот – один із найхолодніших класичних об’єктів зовнішньої частини Сонячної системи, який наше світило істотно ніколи не нагрівало. Він схожий на сніговика, оскільки складається з двох частин. Структура, склад, форма і орбіта Аррокота припускають, що він зберігся майже в первозданному вигляді з часів формування Сонячної системи і залишався на своїй нинішній орбіті з моменту утворення.
На думку низки вчених, хімічний склад транснептунового астероїда може найсильніше нагадувати хімічний склад протозоряного і протопланетного дисків, з яких він, найімовірніше, сформувався. Це середовище, ймовірно, було багате летючими речовинами, такими як чадний газ (CO).
Нова модель показала, що в надрах Аррокота може перебувати значний запас CO. З огляду на внутрішні температури астероїда і його теплопровідність, американські астрофізики з’ясували, що цей запас має зберігатися в надрах астероїда протягом мільярдів років.
Причина в тому, що внутрішні низькі температури астероїда не дають газу швидко вийти назовні. Під час процесу сублімації замерзлого СО – тобто переходу з твердого стану в газоподібний, минаючи рідку фазу – усередині пористої, схожої на губку, породи астероїда створюється “чадна атмосфера”, яка утримується, навіть коли за “бортом” стає відносно тепло.
Науковці зазначили, що такий ефект чимось нагадує “бомбу сповільненої дії”: крижані об’єкти поясу Койпера зберігають леткі речовини у своїх надрах до того моменту, доки достатньо не наблизяться до Сонця і сонячне випромінювання їх остаточно не розігріє.
Коли такий об’єкт нагрівається, летючі речовини починають блискавично “танути”. Але глибоко всередині все ще холодно, таким чином, “чадна атмосфера” продовжує утримуватися і створює тиск. Це чимось нагадує пляшку з газованою водою, яку струсили, перш ніж відкрити. У підсумку тиск різко знижується, відбувається “бум”, і об’єкт перетворюється на комету – з’являється хвіст, у якому реєструються летючі речовини.
На думку авторів роботи, їхнє відкриття допоможе пояснити, чому об’єкти Койпера раптово і яскраво спалахують, коли вперше наближаються до Сонця. Дослідники вважають, що в цьому поясі можуть бути сотні, а то й тисячі таких газокрижаних бомб. У будь-якому разі фізичні моделі, які вчені десятиліттями використовували для опису комет і астероїдів, що перебувають у зовнішній ділянці Сонячної системи, доведеться переглянути, зазначили американські вчені.