21 Лютеция

(21) Лютеция
Астероид
Астероид (21) Лютеция.jpg
Снимок Лютеции с близкого расстояния
Открытие
Первооткрыватель Г. Гольдшмидт
Место обнаружения Париж
Дата обнаружения 15 ноября 1852
Эпоним Лютеция
Категория Главное кольцо
Орбитальные характеристики
Эпоха 4 ноября 2013 года
JD 2456600.5
Эксцентриситет (e) 0,1644593
Большая полуось (a) 364,175 млн км
(2,4343584 а. е.)
Перигелий (q) 304,283 млн км
(2,0340055 а. е.)
Афелий (Q) 424,067 млн км
(2,8347113 а. е.)
Период обращения (P) 1387,315 сут (3,798 г.)
Средняя орбитальная скорость 18,96 км/с
Наклонение (i) 3,06386°
Долгота восходящего узла (Ω) 80,88533°
Аргумент перигелия (ω) 250,23637°
Средняя аномалия (M) 185,11961°
Физические характеристики[3][4]
Диаметр 121 × 101 × 75 км[1]
95,76 км (IRAS)
Масса (1,700 ± 0,017)⋅1018 кг[2]
Плотность 3,4 ± 0,3 г/см³
Ускорение свободного падения на поверхности 0,05 м/с²
2-я космическая скорость 0,069 км/с
Период вращения 8,1655 ч
Спектральный класс M(Xk)
Видимая звёздная величина 9,25 — 13,17 m[5]
Абсолютная звёздная величина 7,35m
Альбедо 0,2212
Средняя температура поверхности 170 К (−103 °C)
Текущее расстояние от Солнца 2,072 а. е.
Текущее расстояние от Земли 1,083 а. е.
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?

(21) Лютеция (лат. Lutetia) — астероид главного пояса, который принадлежит к богатому металлами спектральному классу M. Он был открыт 15 ноября 1852 года французским астрономом Германом Гольдшмидтом в Париже и назван в честь древнего поселения Лютеция, существовавшего на месте нынешнего Парижа[6].

Орбита астероида Лютеция и его положение в Солнечной системе

Это первый астероид, открытый астрономом-любителем. Но по-настоящему знаменит он стал благодаря пролёту рядом с ним европейского космического аппарата «Розетта» в июле 2010 года. При этом были получены снимки этого астероида и важные данные[7], анализ которых, позволил учёным предположить, что Лютеция представляет собой древнюю, примитивную «мини-планету». Хотя возраст одних частей поверхности астероида составляет всего 50–80 млн лет, другие зародились 3,6 млрд лет назад.


Исследования

Астероид Лютеция был обнаружен астрономом-любителем и художником Германом Гольдшмидтом с балкона своего дома над кафе «Прокоп» в Париже[8][9]. Вслед за этим в ноябре-декабре 1852 года другой немецкий астроном — Георг Рюмкер — рассчитал предварительную орбиту этого тела[10]. В 1903 году во время очередного противостояния с Землёй Лютеция была сфотографирована американским астрономом Эдуардом Пикерингом из Гарвардской обсерватории. Тогда она достигла яркости в 10,8 звёздной величины[11].

Анимация движения астероида (21) Лютеция на заре Солнечной системы

10 июля 2010 года европейский зонд «Розетта» пролетел в непосредственной близости от астероида (21) Лютеция, который стал первым астероидом M-класса, изученным с борта космического аппарата. Аппарат прошёл на минимальном расстоянии 3168 ± 7,5 км от астероида на скорости 15 км/с, на пути к короткопериодической комете Чурюмова-Герасименко[2][12][13]. Во время этого пролёта были сделаны снимки поверхности астероида разрешением до 60 метров на пиксель, покрывающие около 50 % поверхности тела (в основном северное полушарие)[14][15]. В общей сложности было получено 462 снимка в 21 спектральном диапазоне (это и узкие, и широкие диапазоны, перекрывающие интервал длин волн от 0,24 до 1 мкм). С помощью спектрометра VIRTIS, установленного на зонде, наблюдения проводились не только в видимой, но и в ближней инфракрасной области спектра. Также проводились измерения магнитного поля и плазмы вблизи астероида[1].

Покрытие звёзд Лютецией наблюдалось дважды: сначала на Мальте в 1997, а затем в Австралии в 2003 году.

Характеристики

Форма и наклон оси

Фотографии, полученные с космического зонда, подтвердили результаты анализа кривых блеска 2003 года, которые описывали Лютецию как тело грубой неправильной формы[16]. Результаты исследования, проведённого И. Н. Бельской и др., связывают неправильную форму астероида с наличием крупного ударного кратера на одной из его сторон[17], но, поскольку «Розетта» сфотографировала лишь половину поверхности астероида[14], подтвердить или опровергнуть это предположение пока невозможно. Анализ фотографий с зонда и фотометрических кривых блеска позволил сделать вывод о наклоне оси вращения астероида, который с позиции северного полюса оказался равен 96°. Таким образом, ось вращения астероида лежит почти в плоскости эклиптики, а само вращение оказалось ретроградным, как и у планеты Уран[1].

Масса и плотность

По отклонению зонда от расчётной траектории в момент его пролёта рядом с Лютецией была рассчитана масса астероида. Она оказалась равной (1,700 ± 0,017)⋅1018 кг[2][18], что значительно меньше первоначальных оценок, сделанных по измерениям с Земли — 2,57⋅1018 кг[19]. Тем не менее, даже такая оценка массы говорит об очень высокой плотности этого тела для каменного астероида — порядка 3,4 ± 0,3 г/см³[1][20][21], что в среднем в 1,5-2 раза больше, чем плотность других астероидов. Это значит, что она содержит значительное количество железа. Однако, едва ли оно находится в полностью сформированном ядре. Для этого Лютеции пришлось бы частично расплавиться из-за тепла, выделяемого радиоактивными изотопами: более плотное железо утонуло бы, а скальные породы вышли бы на поверхность. Однако VIRTIS показал, что состав поверхности астероида остаётся совершенно первобытным. Исследователи видят этому только одно объяснение: Лютеция нагрелась в начале своей истории, но не смогла полностью расплавиться, поэтому чётко определённое железное ядро не сформировалось.

Состав

Точный состав Лютеции долгое время вызывал недоумение у астрономов. Хотя это тело классифицируется как астероид класса M, для него характерны весьма нетипичные для этого класса свойства, в частности крайне малое содержание металлов в поверхностных породах. В их составе обнаружена высокая концентрация углеродистых хондритов, более характерных для астероидов класса С, чем для класса M[22]. К тому же у Лютеции очень низкое альбедо в радиодиапазоне, в то время как у типичного представителя металлического класса — астероида (16) Психея[4], — оно довольно высокое. Это может указывать на необычно толстый слой реголита, покрывающего его поверхность[23], состоящего из силикатов[24] и гидратированных минералов[25].

Измерения зонда «Розетта» подтвердили наличие у астероида умеренно красного спектра в видимом диапазоне и чрезвычайно плоский спектр в инфракрасной области, а также почти полное отсутствие поглощения в диапазоне длин волн 0,4-3,5 мкм. Эти данные полностью опровергают наличие гидратированных минералов и силикатных соединений. На поверхности астероида также не были обнаружены признаки присутствия оливинов. Эти данные, в сочетании с высокой плотностью астероида свидетельствуют, что породы астероида состоят из энстатитовых хондритов[en] или же из углеродных хондритов[en] CB, CH, или CR-групп[3][26].

Происхождение астероида

Астероид во многом интересен наличием огромного кратера под названием Массалия, диаметром в 61 км. Наличие на астероиде кратера такого размера свидетельствует, что его следует рассматривать как планетезималь, которая так и не превратилась в более крупное небесное тело, но смогла дожить до завершения активных процессов формирования планет в ранней Солнечной системе[1][27]. Об этом свидетельствуют размеры кратера, который образовался в момент столкновения Лютеции с другим астероидом, диаметром восемь километров. По оценкам астрономов, такие столкновения между астероидами, происходят крайне редко — один раз в 9 миллиардов лет. Таким образом, Лютеция могла столкнуться с этим телом только во время формирования Солнечной системы, когда подобные коллизии были обычным делом.

Об этом же говорит и малая пористость этого тела. Учёные определили её, проанализировав спектр солнечного света, отражённого от поверхности Лютеции. Различия в спектре лучей, отражённых от разных участков небесного тела, могут подсказать учёным, распадался ли астероид при столкновении с другими объектами или он составлен из неплотно прилегающих обломков. Результаты математического моделирования показали, что в астероиде отсутствуют крупные поры и трещины, характерные для углистых хондритов. По расчётам учёных, пористость Лютеции находится в пределах от 1 % до 13 %[27]. Это доказывает, что столкновение не могло полностью разрушить астероид, так что Лютеция, скорее всего, представляет собой целое тело, а не груду щебня, как многие другие мелкие астероиды. Морфология окружающего кратер рельефа и существование самого кратера также свидетельствуют о значительной прочности вещества астероида.

Карта астероида

Поверхность астероида покрыта кратерами и испещрена всевозможными трещинами, уступами и провалами, которые в свою очередь покрыты мощным слоем реголита толщиной около 3 км, состоящего из слабо агрегированных частиц пыли размером 50-100 мкм, заметно сглаживающего их очертания[1][14]. На картографированном полушарии обнаружено 350 кратеров с размерами от 600 метров до 61 км. Всего на этом полушарии было выявлено 7 областей в зависимости от их геологии: Бетики (Bt), Ахеи (Ac), Этрурии (Et), Нарбоники (Nb), Норика (Nr), Паннонии (ПА) и Реции (РА)[28].

Область Бетики расположена в районе северного полюса и включает в себя несколько кратеров с диаметрами до 21 км. Эта область содержит наименьшее число кратеров и является самой молодой на всём изученном полушарии — её возраст составляет всего 50 – 80 млн лет[29]. Она покрыта слоем реголита толщиной до 600 метров, который скрывает многие старые кратеры. Помимо них там встречаются различные гряды и уступы, высотой до 300 метров. Для них характерно более высокое альбедо. Старейшими регионами являются области Норика и Ахеи, которые представляют собой довольно ровную поверхность, покрытую множеством кратеров, — некоторые возрастом до 3,6 ± 0,1 млрд лет. Область Норика, пересечена бороздой длиной до 10 км и глубиной до 100 метров. Ещё две области Паннонии и Реции также характеризуются в первую очередь большим количеством кратеров. Зато последняя область — Нарбоники, сама по себе представляет собой один большой кратер, получивший название Массалия. Поверхность кратера покрыта рядом относительно мелких деталей рельефа, образовавшихся в более поздние эпохи.

Номенклатура

В марте 2011 года рабочая группа по планетной номенклатуре Международного астрономического союза приняла схему наименования деталей рельефа на астероиде (21) Лютеция. Поскольку он был назван в честь древнего римского города, то решено было всем кратерам на астероиде присваивать названия городов располагавшихся вблизи Лютеции на момент её существования (то есть с 52 года до н. э. по 360 год н. э.). А её области (лат. regiones) называются в честь провинций Римской империи времён Лютеции-города, за исключение одной, которая была названа в честь первооткрывателя астероида — областью Гольдшмидта. Другие детали рельефа Лютеции получили названия рек и смежных районов Европы тех времён[30]. А в сентябре того же года в качестве точки, через которую проведён нулевой меридиан малой планеты, избран кратер Lauriacum диаметром 1,5 км, получивший прежнее название древнеримского города Лауриакус (лат. Lauriacum) (ныне известного как Энс)[28].

См. также

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 Sierks, H.; Lamy, P.; Barbieri, C.; Koschny, D.; Rickman, H.; Rodrigo, R.; a'Hearn, M. F.; Angrilli, F.; Barucci, M. A.; Bertaux, J. - L.; Bertini, I.; Besse, S.; Carry, B.; Cremonese, G.; Da Deppo, V.; Davidsson, B.; Debei, S.; De Cecco, M.; De Leon, J.; Ferri, F.; Fornasier, S.; Fulle, M.; Hviid, S. F.; Gaskell, R. W.; Groussin, O.; Gutierrez, P.; Ip, W.; Jorda, L.; Kaasalainen, M.; Keller, H. U. Images of Asteroid 21 Lutetia: A Remnant Planetesimal from the Early Solar System (англ.) // Science : journal. — 2011. — Vol. 334, no. 6055. — P. 487—490. — DOI:10.1126/science.1207325. — PMID 22034428. Архивировано 6 марта 2016 года.
  2. 1 2 3 M. Pätzold, T. P. Andert, S. W. Asmar, J. D. Anderson, J.-P. Barriot, M. K. Bird1, B. Häusler, M. Hahn, S. Tellmann, H. Sierks, P. Lamy, B. P. Weiss. Asteroid 21 Lutetia: Low Mass, High Density (неизв.). — Science Magazine, 2011. — 28 October (т. 334). — С. 491—492. — DOI:10.1126/science.1209389. — Bibcode2011Sci...334..491P.
  3. 1 2 Coradini A., Capaccioni F., Erard S. et al. The Surface Composition and Temperature of Asteroid 21 Lutetia As Observed by Rosetta/VIRTIS (англ.) // Science : journal. — 2011. — Vol. 334, no. 6055. — P. 492—494. — DOI:10.1126/science.1204062. — PMID 22034430. Архивировано 4 марта 2016 года.
  4. 1 2 Magri C. Mainbelt Asteroids: Results of Arecibo and Goldstone Radar Observations of 37 Objects during 1980-1995 (англ.) // Icarus (англ.) : journal. — Elsevier, 1999. — Vol. 140, no. 2. — P. 379. — DOI:10.1006/icar.1999.6130. — Bibcode1999Icar..140..379M.
  5. AstDys (21) Lutetia Ephemerides (недоступная ссылка). Department of Mathematics, University of Pisa, Italy. Дата обращения 28 июня 2010. Архивировано 29 июня 2011 года.
  6. Schmadel, Lutz D. Dictionary of Minor Planet Names. — Fifth Revised and Enlarged Edition. — B., Heidelberg, N. Y.: Springer, 2003. — P. 17. — ISBN 3-540-00238-3.
  7. Rosetta website. Asteroid (21) Lutetia. (недоступная ссылка). Дата обращения 11 октября 2008. Архивировано 12 февраля 2012 года.
  8. Lardner, Dionysius. The Planetoides // Handbook of astronomy. — James Walton, 1867. — P. 222. — ISBN 1-4370-0602-7.
  9. Goldschmidt H. Discovery of Lutetia Nov. 15 (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxford University Press, 1852. — June (vol. 12). — P. 213. — Bibcode1852MNRAS..12..213G.
  10. Leuschner, A. O. Research surveys of the orbits and perturbations of minor planets 1 to 1091 from 1801.0 to 1929.5 (англ.) // Publications of Lick Observatory : journal. — 1935. — Vol. 19. — P. 29. — Bibcode1935PLicO..19....1L.
  11. Pickering, Edward C. Missing Asteroids (неизв.) // Harvard College Observatory Circular. — 1903. — January (т. 69). — С. 7—8. — Bibcode1903HarCi..69....7P.
  12. Rosetta Asteroid Targets: 2867 Steins and 21 Lutetia. Science Reviews. 2006. Дата обращения 11 октября 2008.
  13. Аппарат ESA показал снимки астероида Лютеция
  14. 1 2 3 Amos, Jonathan Asteroid Lutetia has thick blanket of debris. BBC News (4 октября 2010).
  15. Учёные представили детальные снимки астероида Лютеция
  16. Torppa, Johanna; Kaasalainen, Mikko; Michałowski, Tadeusz; Kwiatkowski, Tomasz; Kryszczyńska, Agnieszka; Denchev, Peter; Kowalski, Richard. Shapes and rotational properties of thirty asteroids from photometric data (англ.) // Icarus (англ.) : journal. — Elsevier, 2003. — Vol. 164, no. 2. — P. 346. — DOI:10.1016/S0019-1035(03)00146-5. — Bibcode2003Icar..164..346T.
  17. Belskaya, I. N.; Fornasier, S.; Krugly, Y. N.; Shevchenko, V. G.; Gaftonyuk, N. M.; Barucci, M. A.; Fulchignoni, M.; Gil-Hutton, R. Puzzling asteroid 21 Lutetia: Our knowledge prior to the Rosetta fly-by (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — EDP Sciences (англ.), 2010. — Vol. 515. — P. A29. — DOI:10.1051/0004-6361/201013994. — Bibcode2010A&A...515A..29B. — arXiv:1003.1845.
  18. An Observational Error Model, and Application to Asteroid Mass Determination. James Cook University. 2008. Дата обращения 20 октября 2008. Архивировано 12 февраля 2012 года.
  19. Jim Baer. Recent Asteroid Mass Determinations (недоступная ссылка). Personal Website (2008). Дата обращения 28 ноября 2008. Архивировано 21 октября 2013 года.
  20. Hidden Mass in the Asteroid Belt. 2002 (недоступная ссылка — история ). Дата обращения 11 октября 2008.
  21. Крупный астероид Лютеция оказался «строительным кирпичиком» Солнечной системы
  22. Birlan M., Bus S. J., Belskaya I. et al. Near-IR spectroscopy of asteroids 21 Lutetia, 89 Julia, 140 Siwa, 2181 Fogelin and 5480 (1989YK8), potential targets for the Rosetta mission; remote observations campaign on IRTF // New Astronomy. — 2004. — Vol. 9, № 5. — P. 343–351. — DOI:10.1016/j.newast.2003.12.005. — Bibcode2004NewA....9..343B. — arXiv:astro-ph/0312638.
  23. Dollfus A., Geake J. E. Polarimetric properties of the lunar surface and its interpretation. VII – Other solar system objects (англ.) // Proceedings of the 6th Lunar Science Conference, Houston, Texas, March 17–21 : journal. — 1975. — Vol. 3. — P. 2749. — Bibcode1975LPSC....6.2749D.
  24. Feierberg M., Witteborn F. C., Lebofsky L. A. Detection of silicate emission features in the 8- to 13 micrometre spectra of main belt asteroids (англ.) // Icarus (англ.) : journal. — Elsevier, 1983. — Vol. 56, no. 3. — P. 393. — DOI:10.1016/0019-1035(83)90160-4. — Bibcode1983Icar...56..393F.
  25. Lazzarin M., Marchi S., Magrin S., Barbieri C. Visible spectral properties of asteroid 21 Lutetia, target of Rosetta Mission (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — EDP Sciences (англ.), 2004. — Vol. 425, no. 2. — P. L25. — DOI:10.1051/0004-6361:200400054. — Bibcode2004A&A...425L..25L.
  26. Lutetia: A rare survivor from the birth of Earth. ESO, Garching, Germany (14 ноября 2011). Дата обращения 14 ноября 2011.
  27. 1 2 Астероид Лютеция оказался недоразвитым "зародышем" планеты. РИА НАУКА. Дата обращения 10 августа 2014.
  28. 1 2 Planetary Names: Crater, craters: Lauriacum on Lutetia (англ.). Архивировано 21 декабря 2016 года.
  29. Астероид Лютецию признали «недопланетой» (недоступная ссылка). Дата обращения 28 января 2014. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  30. Themes Approved for Asteroid (21) Lutetia (англ.) (недоступная ссылка). Архивировано 11 января 2014 года.

Ссылки