Апофис в 2029-м: редкий шанс увидеть, как астероид «оживает» под действием гравитации

13 апреля 2029 года 340-метровый астероид (99942) Апофис пролетит всего в 38 000 километров от Земли — это примерно одна десятая расстояния до Луны. Для сравнения: геостационарные спутники висят на высоте около 36 000 километров, так что глыба пронесётся буквально «по соседству» с нашей космической инфраструктурой. Но главное даже не сама дистанция, а то, что это сближение станет естественным экспериментом, который учёные не могли бы поставить нарочно.

Апофис — не монолитная скала, а так называемая «груда щебня»: рыхлое скопление обломков, удерживаемых вместе гравитацией. Именно такие объекты считаются одними из самых опасных для Земли, потому что их поведение труднее предсказать, чем у цельных астероидов. И вот теперь у исследователей появился шанс в деталях проследить, как такая структура реагирует на мощное гравитационное поле планеты.

Модели предсказывают, что притяжение Земли заметно изменит вращение Апофиса. Возможны и более зрелищные эффекты: небольшие оползни на его поверхности и движение пыли. Правда, разрушительных структурных повреждений астероида учёные не ждут — для этого его прочность должна быть значительно ниже, чем предполагается. Но даже если ничего драматичного не случится, сам факт наблюдения за столь близким пролётом крупного объекта даст колоссальный объём данных.

Почему это важно для планетарной защиты

Событие 2029 года рассматривают как глобальную проверку возможностей астрономии и планетарной обороны. К Апофису будут прикованы наземные телескопы, радарные установки и, возможно, космические аппараты. Всё это вместе превратит пролёт в своего рода репетицию: как мы умеем отслеживать опасные объекты, предсказывать их траекторию и реагировать на неожиданности.

Мы уже писали о том, что Апофис может попасть в «замочную скважину» в 2029-м и ударить в 2036-м — так называют крошечные области пространства, где гравитация Земли способна изменить орбиту астероида так, что следующее сближение станет фатальным. Именно поэтому так важно понять, как именно планета повлияет на глыбу во время апрельского визита.

Отдельный интерес — поведение поверхности. Если на Апофисе действительно сойдут оползни, это даст ключ к внутренней структуре «груд щебня» вообще. Такие знания пригодятся не только для защиты Земли, но и для будущих миссий по добыче ресурсов на астероидах или для отклонения опасных объектов.

Что могут показать измерения

Гравитационное воздействие Земли на Апофис будет настолько сильным, что его вращение может измениться заметно даже для наземных наблюдений. Учёные надеются зафиксировать, как именно перераспределяется масса внутри астероида и на его поверхности. Это редчайший случай, когда мы можем наблюдать «живую» реакцию астероида на внешнюю силу — без необходимости бурить или взрывать его.

Данные, полученные в 2029 году, позволят уточнить модели, которые сегодня используются для оценки рисков столкновений. Чем лучше мы понимаем, как ведут себя такие объекты вблизи планет, тем точнее сможем предсказывать их поведение в будущем — и тем эффективнее будут наши планетарные щиты.

Апофис не врежется в Землю в 2029-м — это исключено. Но он подарит науке уникальный эксперимент, результаты которого будут анализировать ещё десятилетия.

13 апреля 2029 года 340-метровый астероид (99942) Апофис пронесётся мимо Земли на расстоянии примерно 38 000 километров — это одна десятая дистанции до Луны. Объект такого размера подходит так близко в среднем раз в 7 500 лет, и учёные намерены использовать это сближение как естественный эксперимент: гравитация планеты должна заметно изменить и орбиту, и само состояние астероида. Речь идёт не просто о красивом пролёте, а о редкой возможности в реальном времени наблюдать, как крупный околоземный объект реагирует на приливные силы.

Обзор, который подготовила группа Ли Цзяньяна из Университета Сунь Ятсена и опубликовала в журнале Space: Science & Technology, сводит воедино текущие наблюдения, модели и планы миссий. Авторы сосредоточились на физическом состоянии Апофиса, ожидаемых эффектах во время сближения и на том, чем это событие полезно для планетарной защиты.

Груда щебня под напряжением

Апофис открыли в 2004 году, и поначалу он вызывал тревогу из-за возможного удара о Землю. С тех пор угрозу исключили как минимум на ближайшие сто лет. Но научная ценность сближения остаётся высокой: многие базовые свойства астероида до сих пор известны плохо.

Радарные наблюдения и кривые блеска показывают: Апофис вытянут, асимметричен и слегка раздвоен. Он не вращается вокруг одной оси, а кувыркается — период вращения около 30,6 часа. Оценка плотности — примерно 1,95 грамма на кубический сантиметр, пористость — около 55 процентов. Такие значения говорят в пользу того, что Апофис — «груда щебня»: не монолит, а рыхлое скопление глыб и мелкого материала, удерживаемое слабой гравитацией.

Спектроскопия относит Апофис к Sq-типу, его спектр напоминает LL-обыкновенные хондриты. По физическим свойствам он может быть похож на астероид Итокава, который уже изучали вблизи.

Гравитация Земли в 2029 году сильно изменит орбиту Апофиса: ожидается переход из атен-орбиты в аполлон-орбиту. Неопределённость положения вырастет с примерно одного километра до сближения до шести тысяч километров через год после него. Вращение тоже может измениться резко: симуляции дают разброс от минус 7,6 до плюс 14,4 часа — в зависимости от ориентации астероида и других условий встречи.

Оползни и пыль: что можно заметить

Пролёт не разорвёт Апофис на части. Модели сходятся в том, что крупного разрушения не будет: астероид останется за пределами предела Роша. Но мелкие изменения могут оказаться измеримыми.

Симуляции показывают: локальные возмущения поверхности могут затронуть около одного процента Апофиса. Отдельные частицы способны сдвинуться не более чем на три радиуса самых крупных вовлечённых частиц — то есть изменения ожидаются на сантиметровом и дециметровом масштабе. Такие подвижки могут обнажить более свежий материал под выветренной поверхностью. Это важно: существует гипотеза, что тесные сближения с планетами объясняют, почему у некоторых астероидов поверхность выглядит менее «состаренной» космическим выветриванием, чем у других.

Сближение может дать подсказки и о внутреннем строении Апофиса. Если совместить точную модель формы с измерениями изменения вращения, учёные смогут оценить положение центра масс и распределение массы низших порядков.

Отдельная цель — пыль. Слабая гравитация Апофиса позволяет частицам мельче 50 микрометров подниматься на высоту до 130 метров над поверхностью. Часть мелких зёрен может и вовсе улететь в космос. Во время пролёта астероид пересечёт несколько областей магнитосферы Земли. Улетевшая пыль может электризоваться, взаимодействовать с плазмой и магнитными полями — и создавать сигналы, которые зафиксируют пролетающие рядом аппараты.

Кто будет смотреть

Тесное сближение создаёт исключительно удобные условия для космических миссий. В обзоре рассматриваются сценарии сближения, пролёта, взятия образцов и удара.

Аппарат NASA OSIRIS-APEX должен подойти к Апофису после сближения с Землёй и прибыть в июне 2029 года. Он составит карту поверхности, изучит состав, измерит гравитационное поле и исследует реголит. Запланирован эксперимент с включением двигателей: он поднимет поверхностный материал, чтобы инструменты могли изучить то, что скрыто под верхним слоем.

Миссия Европейского космического агентства RAMSES рассчитана на прибытие до сближения. Это позволит вести наблюдения до, во время и после пролёта — и напрямую сравнивать, какие изменения вызвала гравитация Земли.

Среди одобренных миссий в обзоре упомянута и японская DESTINY+. Китайские команды предложили концепции Apophis Recon Swarm и CROWN/Apophis, но они пока на ранних стадиях.

Наземные обсерватории могут оказаться не менее важными. Несколько телескопов класса десяти метров способны разрешить Апофис в момент максимального сближения, хотя быстрое движение по небу затруднит слежение. Радар может дать особенно резкие измерения: китайская система Compound Eye ожидаемо достигнет разрешения около метра. В теории повторно-проходные радарные методы способны заметить деформации поверхности даже меньше сантиметра.

Апофис станет ярким — примерно третьей звёздной величины. Почти два миллиарда человек в Европе, Америке и Африке смогут увидеть, как он движется по небу в течение нескольких часов. Кстати, мы уже писали о том, что астероид пронесётся ниже спутников и что его может встретить наш космический мусор. Но главное — впереди: как именно поведёт себя рыхлая глыба, когда Земля схватит её за край.