Susret na putu ka Jupiterovim Trojancima
Lucy je 20. aprila 2025. proletela pored Donaldjohansona u glavnom asteroidnom pojasu, između Marsa i Jupitera. Najmanja udaljenost bila je približno hiljadu kilometara. Sonda nije sletela niti uzela uzorak: brzo je prošla pored asteroida, fotografisala ga iz više uglova i merila svetlost koju njegova površina odbija ili zrači. Glavni cilj misije tek dolazi — istraživanje Jupiterovih Trojanaca, skupina malih tela koja kruže oko Sunca na približno istoj udaljenosti kao Jupiter. Zato je ovaj susret poslužio i kao proba instrumenata i postupaka.
Instrument L’ napravio je crno-bele snimke visoke rezolucije. Na njima se vide dva izražena režnja, vrat između njih, krateri i grebeni. Na nekim fotografijama asteroid izlazi iz vidnog polja kamere, pa je za predstavu o celom telu posebno dragocen snimak napravljen nekoliko minuta pre najbližeg prolaska. Različiti uglovi posmatranja pomažu timu da napravi trodimenzionalni model, ali deo površine koji nije dovoljno dobro viđen ostaje manje pouzdan. Zato naučni prikazi obeležavaju mesta na kojima model ima slabiju potporu u podacima.
Šta promena sjaja govori, a šta ne govori?
Pre dolaska sonde, astronomi su Donaldjohanson posmatrali teleskopima sa Zemlje. Njegov sjaj se periodično menjao: kada nam je okrenuta duža strana nepravilnog tela, odbija više Sunčeve svetlosti nego kada gledamo užu stranu. Grafik sjaja tokom vremena zove se . Ponavljanje maksimuma i minimuma nagovestilo je da je asteroid izdužen i da se sporo okreće. Period od oko 10,5 zemaljskih dana bio je važan trag.
ipak nije fotografija. Na sjaj utiču oblik, neravnine, svetliji i tamniji delovi površine i ugao pod kojim Sunce osvetljava telo. Više različitih oblika može dati sličan niz promena sjaja. Snimci izbliza zato su proverili zaključak izveden na daljinu: Donaldjohanson zaista ima dva režnja i uski spoj. Potom su slike, ranija posmatranja i model oblika zajedno omogućili precizniju analizu njegovog kretanja.
Okretanje nalik klatnu
Jednostavan model asteroida zamišljamo kao vrtešku koja stalno okreće istu osu prema prostoru. Donaldjohanson se ponaša složenije. Prema analizi, prevrće se „preko glave“ približno jednom u 10,5 dana, dok se oko svoje duge ose klati u ciklusu od približno 26,5 dana. To se naziva rotacija oko ose koja nije glavna osa inercije, ili slobodno njihanje tela. Brojevi su periodi dva sastavna kretanja, a ne dva odvojena motora skrivena u asteroidu.
Kratak video preleta ne prikazuje kako asteroid za nekoliko sekundi napravi ceo krug — njegova rotacija traje danima. Prividna promena izgleda na ubrzanom nizu snimaka velikim delom nastaje zato što se sonda brzo pomera pored njega. Zaključak o klatanju dolazi iz spajanja posmatranja kroz duže vreme, snimaka i računarskog modela. Takvo razlikovanje opaženog i rekonstruisanog važno je kad gledamo naučnu animaciju: ona nam pomaže da razumemo podatke, ali sama nije film snimljen kamerom tokom 26 dana.
Kel Elkins/NASA Scientific Visualization Studio/DLR · Izvori ↗ · Uslovi korišćenja slike ↗
Kako je nastao oblik kikirikija?
Tim smatra da su se dva fragmenta posle sudara većeg asteroida približila i spojila pod međusobnom gravitacijom. Tako bi nastalo telo sa dva režnja, koje se često naziva . Procena da se sudar u njegovoj porodici dogodio pre oko 155 miliona godina ne znači da je sav kamen na njemu toliko star; materijal može poticati iz mnogo ranijeg doba Sunčevog sistema. To je razlika između starosti današnjeg oblika i starosti njegovih sastojaka.
Istraživači procenjuju da se telo ranije moglo okretati najmanje deset puta brže. Kako se rotacija usporavala, menjao se odnos između prividne sile koja rastresit materijal gura od ose i slabe gravitacije koja ga drži uz površinu. Prašina i sitne stene mogle su se pomerati niz padine i ublažiti obrise nekih kratera. To je tumačenje zasnovano na modelima oblika i kretanja, a ne neposredno posmatranje klizanja tokom preleta.
Kako sunčeva svetlost može da menja rotaciju?
Sunce ne osvetljava svaki deo nepravilnog asteroida pod istim uglom. Zagrejan kamen kasnije vraća energiju u svemir kao infracrveno zračenje. To zračenje nosi impuls, pa površina dobija izuzetno mali uzvratni potisak. Na pravilnoj kugli mnogi potisci bi se poništili. Na neravnom telu mogu se sabirati u obrtni moment koji kroz milione godina menja brzinu okretanja. Taj mehanizam naziva se , prema prezimenima naučnika koji su ga proučavali.
Efekat može asteroid i ubrzati i usporiti, u zavisnosti od oblika, orijentacije i raspodele toplote. Autori rada smatraju da je za Donaldjohanson verovatno doprineo velikom usporavanju tokom poslednjih približno 20 do 60 miliona godina. To nije merenje jedne sićušne sile tokom nekoliko sati preleta, nego zaključak koji povezuje današnju rotaciju sa modelom dugog razvoja. Sudari takođe mogu menjati rotaciju, pa naučnici upoređuju više mogućih događaja u istoriji tela.
Minerali kao trag davne vode
Lucyin infracrveni spektrometar zabeležio je obeležja gline bogate gvožđem. Glina te vrste nastaje kada voda hemijski izmeni prvobitne minerale. To ne znači da na današnjem malom asteroidu teče voda ili da je sonda videla led kako se topi. Verovatnije je da je voda delovala na većem matičnom telu u dalekoj prošlosti, a da su fragmenti sačuvani posle sudara. Spektar pokazuje sastav površine; vreme i uslovi nastanka minerala zaključuju se poređenjem sa laboratorijskim uzorcima i drugim asteroidima.
Prema tumačenju tima, kontakt sa vodom bio je relativno kratak. Pri dužem hemijskom menjanju gvožđe u nekim glinama može ustupiti mesto drugim elementima, među njima magnezijumu. Na asteroidima Benu i Rjugu pronađeni su tragovi minerala bogatijih magnezijumom, što upućuje na duže prisustvo vode u njihovim većim matičnim telima. To je trag o istoriji materijala, ne jednostavan sat koji može tačno pokazati koliko je godina voda bila prisutna.
NASA/Goddard/SwRI/Dan Gallagher · Izvori ↗ · Uslovi korišćenja slike ↗
Zašto ga porediti sa Benuom i Rjuguom?
Benu i Rjugu su, kao i Donaldjohanson, tamna tela nastala od fragmenata većih asteroida bogatih ugljenikom. Ali njihove putanje i istorije nisu iste. Donaldjohanson je ostao u glavnom pojasu, dok su Benu i Rjugu dospeli na putanje bliže Zemlji; zato su mogli postati ciljevi misija koje su vratile uzorke. Procene u -inom prikazu daju današnjem Donaldjohansonu starost od oko 155 miliona godina, a Benuu i Rjuguu približno jednu do dve milijarde godina od njihovog nastanka kao zasebnih tela.
I brzine rotacije se razlikuju: Benu se obrne za oko četiri sata, a Rjugu za oko sedam, naspram Donaldjohansonovog složenog kretanja čiji se ciklusi mere danima. Poređenje ne služi da se proglasi jedan asteroid „tipičnim“. Razlike pomažu istraživačima da razdvoje posledice sudara, dugotrajnog sunčevog zagrevanja, promene putanje i davnog dejstva vode. Sledeći Lucyini susreti sa Trojancima pružiće još drugačije primere, pa će se današnji zaključci moći proveravati u širem društvu malih svetova.
Pojmovi
— promena izmerenog sjaja kroz vreme; — telo sa dva spojena režnja; — veoma spora promena rotacije izazvana neravnomernim odbijanjem svetlosti i toplotnim zračenjem; — raspodela svetlosti po talasnim dužinama koja nosi tragove sastava površine.
