Дмитрий Вибе: Dawn покидает Весту

В конце июля космический аппарат Dawn завершил исследования Весты и теперь медленно уходит в открытый космос. 26 августа он вырвется из гравитационных объятий астероида и начнёт свободный полёт к новой цели.

Ещё недавно сердца всех любителей космоса трепетали в томительном ожидании посадки Mars Science Laboratory (MSL). Сейчас новый марсоход только начинает своё путешествие по Красной планете, поэтому мы поговорим о чём-то, что было не менее сложным, но теперь уже завершилось, если не полностью, то хотя бы наполовину. В то самое время, когда MSL передаёт свои первые снимки марсианской поверхности на Землю, другой космический аппарат, напротив, покидает исследуемое небесное тело. Зонд Dawn, более года обращавшийся вокруг астероида Веста, с конца июля постепенно по спирали удаляется от него, чтобы к концу августа перестать быть спутником астероида и снова стать самостоятельным членом Солнечной системы.

Веста - первый крупный астероид, исследовавшийся при помощи космического аппарата. Конечно, есть и другие малые планеты, к которым или мимо которых летали зонды. Некоторые из них, например Эрос или Итокава, исследовались весьма подробно, другие просто попадались по дороге к другим целям, однако никогда прежде объектом изучения не становилась "почти планета".

Для начала напомню несколько базовых сведений, чтобы вам самим в Википедии не копаться. Веста - астероид номер 4, последний из "великолепной четвёрки" (Церера, Паллада, Юнона, Веста), открытой в первое десятилетие XIX века. Это единственный астероид Главного пояса, который формально можно наблюдать невооружённым глазом, хотя особо радоваться не стоит: даже во времена противостояний Веста не бывает ярче 5-й величины. А вот для телескопов она оказывается достаточно лёгкой мишенью и одной из немногих малых планет (фактически из тех же четырёх), поверхность которых удаётся хоть как-то разглядеть с Земли. Первую карту Весты с разрешением около 50 км удалось построить уже в середине 1990-х годов - при помощи "Хаббла".

Полсотни километров - не слишком высокая точность для изучения топографии тела, поперечник которого всего на порядок больше. По сути, единственной деталью поверхности Весты, которую удалось достоверно различить на этой карте, оказался вполне ожидаемый крупный ударный кратер.

Ожидаемый, потому что в Главном поясе, да и не только в нём, известно несколько десятков небольших (размером около 10 км и меньше) астероидов, спектральные свойства которых весьма схожи со спектральными свойствами Весты (в честь Весты они названы астероидами V-типа). Сейчас распространено представление о том, что V-астероиды - это обломки Весты, выброшенные с её поверхности в результате столкновения с каким-то другим крупным телом, так что наличие кратера неудивительно.

Скорость выброса оказалась настолько велика, что часть обломков улетела далеко от Весты и попала в резонансные области Главного пояса. Из этих областей возможен переход на орбиты, пересекающие орбиту Земли, поэтому неудивительно, что обломки Весты обнаруживаются не только среди астероидов, но и среди метеоритов. О том, что спектры некоторых метеоритов похожи на спектр Весты, известно с 1970-х годов. По английским названиям основных минералов, входящих в состав этих метеоритов, они называются HED-метеоритами (говардит, эвкрит, или эукрит, и диогенит).

Предполагается, что большинство метеоритов из этого семейства действительно происходит с Весты. Астероиды V-типа и HED-метеориты родственны земным базальтам, поэтому логично предположить, что Веста некогда была расплавлена, подобно большим планетам, и в результате дифференцировалась, то есть разделилась на ядро, мантию и кору. Эвкрит при этом представляет верхнюю кору Весты, диогенит - более глубокие слои коры и верхнюю мантию, а говардит является смесью мелких обломков диогенита и эвкрита.

Основной задачей миссии Dawn на Весте была проверка гипотез о внутреннем строении астероида и о его связи с HED-метеоритами. На аппарате установлено три научных прибора: немецкая камера FC, итальянский спектрометр видимого и ИК-диапазонов VIR и американский спектрометр гамма-лучей и нейтронов GRaND. Камера нужна для фотографирования, спектрометры - для определения химического состава поверхности. Кроме того, по доплеровскому сдвигу несущей частоты можно контролировать траекторию аппарата, определяя гравитационное поле в окрестностях Весты.

Результаты изучения Весты с близкого расстояния практически полностью подтвердили то, что было известно об астероиде до экспедиции. По форме Веста близка к трёхосному эллипсоиду с полуосями 286, 279 и 223 км, то есть она заметно сплюснута в одном направлении. Причиной сплюснутости, вероятно, является тот самый кратер в южном полушарии астероида, который уже увидели с Земли. Но теперь это, конечно, уже не прежнее смутное пятно, а детально исследованная вмятина поперечником около 500 км - размер сопоставим с размером самого астероида! Кратер получил имя Реясильвия, в честь одной из самых знаменитых весталок - Реи Сильвии, матери Ромула и Рема.

Под Реясильвией (как её правильно склонять, интересно?) обнаружился ещё один кратер сравнимого размера, и вот с его именем ситуация уже не столь ясная. По-английски он называется Veneneia, и в Бюллетене планетной номенклатуры сказано, что это имя одной из первых весталок. В наших новостях его тоже начали не задумываясь называть "Вененейя", или "Вененея", но Гугл такого имени весталки не знает.

Я попытался найти более правильный вариант и обнаружил следующую нестыковку: в английских текстах, похоже, используется два варианта написания имени великой девы - Veneneia и Verenia, а русском - один, причём второй. В русском переводе "Сравнительных жизнеописаний" Плутарха написано, что одну из первых весталок звали Веренией. Иными словами, для названия кратера на Весте выбрано написание имени, не имеющее русского аналога. Придётся опять вводить в язык новое слово и называть кратер "Вененея". Иного выхода нет: астрономические имя Верения занято астероидом!

Впрочем, я отвлёкся. Помимо Реясильвии и этой... Вененеи... на Весте много кратеров меньшего размера, вплоть до десятков километров. Однако значительная часть старых кратеров погребена под веществом, выброшенным в результате двух мегастолкновений. Выбросы также привели к тому, что поверхность Весты имеет очень разную яркость - от почти чёрной (альбедо 0.1) до чуть ли не белой (альбедо 0.67).

Изучение движения аппарата показало, что у Весты действительно есть плотное (железное) ядро диаметром около 200 км, то есть Веста и в самом деле дифференцирована. Минеральный состав поверхности оказался в полном согласии с составом HED-метеоритов. Более того, полученные при помощи Dawn карты свидетельствуют, что вблизи Реясильвии поверхность обогащена диогенитом, что вполне естественно: глубинных пород должно быть много именно там, где произошло столкновение.

В целом история Весты выглядит следующим образом. Она образовалась в первые миллионы лет существования Солнечной системы и провела молодость в расплавленном состоянии за счёт распада радиоактивных алюминия и железа. В период существования "океана магмы" произошло разделение астероида на каменную оболочку и железное ядро. Затем Веста остыла и провела остаток жизни в спокойствии, которое дважды прерывалось сильнейшими столкновениями. Они заметно изменили форму астероида, но не смогли его разрушить. По всей видимости, судьба других дифференцированных протопланет оказалась не столь счастливой, поэтому до наших дней сохранилась лишь одна из них.

Когда читаешь статьи с описанием результатов изучения Весты, возникает впечатление, что ничего особо нового мы при помощи аппарата Dawn не узнали. Подтверждён размер, подтверждено наличие кратера, подтверждён минеральный состав... Спрашивается, стоило ли туда лететь? Но тут важно помнить, что Веста - лишь первая часть экспедиции. Участники проекта сравнивают её с Розеттским камнем. Знания о свойствах этого астероида даны нам на двух языках: на языке фотографий и спектров и на языке непосредственного изучения вещества, бывшего некогда частью Весты. Следующая цель Dawn - Церера, и там возможности для такого сопоставления уже не будет. Про Цереру мы почти всё будем узнавать в первый раз.