< Астрономы НАСА получили детальные радарные изображения астероида Фаэтон

О прочности на разрыв вещества ядра кометы Чурюмова-Герасименко

Изучение выступов и «козырьков» на поверхности ядра кометы Чурюмова-Герасименко показало, что прочность вещества ядра на масштабах 10-100 метров очень низкая, менее 1 Па. Это согласуется с гипотезой, что ядро кометы представляет собой слабо связанную «кучу щебня», образовавшуюся путем медленного слипания на малых скоростях отдельных ледяных и пылевых частиц.

---

Владислава Ананьева

Информация о прочности вещества кометных ядер важна для понимания происхождения этих объектов. Низкая прочность означает, что кометные ядра, по сути, представляют собой «кучи щебня» – совокупность слабо связанных частиц, постепенно собравшихся вместе силой собственной гравитации на ранних этапах эволюции Солнечной системы, причем скорость столкновения частиц друг с другом и с растущим ядром была низкой – от ~1 до нескольких десятков метров в секунду. Напротив, высокоскоростные столкновения (от нескольких сотен метров до километров в секунду) приводят к уплотнению и упрочнению вещества. 

Прочность вещества кометы отвечает и за ее активность: обрушение склонов утесов часто приводит к обнажению свежего материала, богатого летучими веществами, и вспышке кометной активности. Эту прочность можно оценить, анализируя устойчивость отвесных утесов, нависающих деталей на поверхности («козырьков») и отдельных валунов. 

21 декабря 2017 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная оценке прочности на разрыв вещества ядра кометы Чурюмова-Герасименко. Авторы воспользовались цифровой моделью ядра, построенной по тысячам снимков высокого разрешения, полученных инструментом OSIRIS КА «Розетта». Модель SPG-SHAP7 аппроксимирует форму ядра многогранником с 22 млн. граней, причем размеры каждой грани составляют 1-2 метра, а погрешности в определении углов между ними – 2-5°. Исследователи искали в модели участки (грани) с углами отклонения от вертикали, превышающими 90°. Таких граней оказалось 15 358 (0.77% от общего количества), причем у ~5 тыс. из них этот угол превышал 100°. Некоторое количество этих «нависающих» участков оказалось артефактами реконструкции формы ядра, но многие были реальными – они обнаруживались на снимках OSIRIS.

Для реальных «козырьков» авторы рассчитали прочность вещества, необходимую для предохранения этих особенностей от падения в слабом гравитационном поле ядра. Вектор гравитационного поля для каждой точки был рассчитан исходя из предположения о постоянной плотности вещества ядра, равной 537.8 кг/куб.м. 

Как оказалось, на масштабах 10-100 метров прочность вещества кометы на разрыв очень низка – меньше 1 Па (для большинства «козырьков» – даже меньше 0.3 Па). Авторы не нашли какой-либо зависимости прочности от местоположения на ядре – в обеих частях ядра и в обоих «полушариях» она примерно одинакова. 

---