Ресурси нашої Землі – не безкінечні. Наразі людство видобуває корисні копалини на власній планеті, але в майбутньому, можливо, навчиться отримувати цінні речовини… в космосі.
Цей момент наближають сьогодні науковці з багатьох країн (у наступному році NASA, наприклад, планує запуск космічної місії до одного з найбільших астероїдів, який має назву «Психея»). Над пошуком носіїв металу в космосі працюють і науковці відділу астероїдів і комет НДІ астрономії Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Їх проєкт «Металеві астероїди: пошук батьківських тіл залізних метеоритів, джерел позаземних ресурсів» переміг у конкурсі «Підтримка досліджень провідних та молодих учених» Національного фонду досліджень України й отримав фінансування в розмірі близько одинадцяти мільйонів гривень.
Харківські вчені є одними з лідерів (і першопрохідців!) у цьому напрямі. Досліджувати фізичні властивості астероїдів вони почали наприкінці 70-х років і сьогодні їхні роботи знають в усьому світі.
Чому ж так важливо ретельно дослідити ці небесні тіла?
Уточнити космічну історію
Керівник проєкту, завідувачка відділу астероїдів і комет НДІ астрономії Каразінського університету (а з 2021 року й президент комісії з вивчення астероїдів, комет та транснептунових об’єктів Міжнародного астрономічного союзу) Ірина Бельська розповіла, що астероїди цікавлять науковців із багатьох причин. По-перше, вони є унікальними носіями інформації, за допомогою якої можна перевірити сучасні моделі формування й еволюції Сонячної системи (а також планетних систем інших зір). По-друге, небесні тіла несуть реальну загрозу зіткнення з Землею і можуть стати причиною глобальних катаклізмів чи навіть знищення людства. І, по-третє, астероїди є цінними джерелами позаземних ресурсів.
Для дослідження науковці обрали астероїди М-типу, тобто ті, які можуть бути металевими за складом. Каразінці ставлять перед собою амбітну ціль – скласти «пазл» еволюції металевих тіл: від процесів у протопланетному диску (це щільний газопиловий диск, що обертається навколо молодої протозірки, частинки якого з часом «злипаються» і формують планети, супутники, астероїди тощо) до падіння на Землю залізних метеоритів.
– Раніше вважалося, що ці астероїди є залишками залізних ядер планетних тіл, які при зіткненнях втратили свої силікатні мантії, – пояснила Ірина Миколаївна. – Але після перших інтенсивних досліджень, до яких долучилася й наша команда, стало зрозуміло, що великі астероїди М-типу не є повністю металевими. Отже, залишки залізних ядер необхідно шукати серед менших об’єктів.
Метал з Поясу астероїдів
Де ж шукати потрібні небесні об’єкти?
– Астероїди – найчисельніша «популяція» небесних тіл Сонячної системи, а їх розміри варіюються від кількох метрів до сотень кілометрів, – продовжила розповідь науковиця. – По суті, це залишки будівельного матеріалу, з якого утворилася Земля та інші планети. Переважна більшість астероїдів знаходиться у так званому Головному поясі астероїдів між орбітами Марса та Юпітера, але частина з них може наближатися до Землі та падати на її поверхню (метеорити).
Дослідження залізних метеоритів, які впали на поверхню нашої планети, показали, що процеси плавлення речовини проходили ще в зародках планет, а залишки залізних ядер знаходяться в Поясі астероїдів. «Але поки що не вдалося встановити генетичні зв’язки між залізними метеоритами та їхнім джерелом у поясі астероїдів, – розповіла Ірина Миколаївна. – Мета нашої роботи – виявити найбільш ймовірних кандидатів у батьківські тіла залізних метеоритів, з’ясувати їхню локалізацію, визначити механізми переходу на навколоземні орбіти, а також оцінити кількість позаземних ресурсів».
Сімсот скарбниць
Цікаво, що саме в листопаді 2020 року, коли почалася робота над проєктом, у Швеції впав залізний метеорит. «Вперше в історії вдалося інструментально задокументувати падіння залізного метеорита та визначити орбіту, за якою він до нас прилетів, – пояснила пані Ірина. – Зараз ми спільно з фінськими й шведськими колегами готуємо статтю за результатами моделювання орбітального руху і пошуку батьківського джерела в поясі астероїдів».
За час виконання проєкту науковці проаналізували дані спостережень, встановили новий критерій виділення астероїдів М-типу. «На сьогодні нам відомі практично всі небесні тіла цього типу з діаметрами понад вісім кілометрів, – наголосила Ірина Бельська. – Усього виявили близько семи сотень таких астероїдів. Це верхня «межа» кількості, оскільки відомо, що частина астероїдів М-типу може мати значну силікатну компоненту у своєму складі».
Зараз науковці ведуть активну роботу за двома основними напрямами. Вони проводять телескопічні спостереження й визначають фізичні характеристики відібраних астероїдів, а також – моделюють їхні фізичні та орбітальні властивості з використанням нових та наявних даних наземних і космічних спостережень.
Високоточні дані, які отримали науковці, поповнять міжнародні бази й знадобляться для планування космічних місій до астероїдів.
Учені вже представили проміжні результати своєї роботи на найпрестижніших щорічних конгресах Європейського та Американського планетних товариств.
– Результати проєкту цікаві й для широкого загалу, адже проблеми безпеки та пошуку позаземних джерел корисних копалин належать до глобальних проблем людства, – наголосила науковиця.
Дослідження вчені виконують на новому обладнанні. За кошти НФДУ придбано швидкісні багатоядерні процесори та потужні відеоприскорювачі, завдяки чому час розрахунків суттєво скоротився, а точність і обсяг моделювань – зросли. «Також ми придбали сучасну цифрову камеру для астрономічних спостережень, – додала Ірина Бельська. – Для нас це велика подія, адже стара камера вже вичерпала свій технічний ресурс. Після завершення проєкту нова камера залишиться в інституті і стане в пригоді під час майбутніх спостережень космічних об’єктів».
Рецепт перемоги: потрібно бути кращими
Складні дослідження і розрахунки виконує команда, яка об’єднує три покоління вчених. Усі вони працюють у відділі астероїдів і комет НДІ астрономії. «До нашої команди входять кращі світові фахівці з фотометрії астероїдів – провідні вчені Юрій Круглий та Василь Шевченко, – розповіла пані Ірина. – А також – шість молодих науковців, випускників фізичного та фізико-технічного факультетів нашого університету. Іван Слюсарев вирізняється енциклопедичними знаннями, саме він запропонував новий метод аналізу сімейств астероїдів. Олексій Голубов отримав ступінь PhD у Німеччині, повернувся до України, організував молодіжну команду «астромоделістів» та успішно захистив докторську дисертацію. Олексій Голубов та його учні, аспіранти Ігор Кириленко та Влад Унукович дали команді впевненість, що ми можемо розв’язати будь-яку теоретичну задачу. Ольга Міхальченко відповідає за взаємодію між теоретиками та спостерігачами, а аспірантка Софія Михайлова чудово справляється з обробкою великих масивів даних спостережень. Про такий симбіоз астрономів-спостерігачів та астрофізиків-теоретиків я як керівник відділу мріяла давно. І завдяки гранту НФДУ мрія здійснилася».
Рецепт перемоги в конкурсі, на думку Ірини Миколаївни, дуже простий: потрібно уважно знайомитися з умовами, критеріями оцінювання, чітко розуміти ідею й план виконання проєкту. І, найважливіше, – бути кращими у своїй галузі.
Світлана ГАЛАТА
