Влияние воды на формирование плазменно-пылевой экзосферы над поверхностью астероида

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Показано, что особенности формирования плазменной системы над поверхностью астероида по сравнению с типичными безатмосферными космическими телами, такими как Луна, Меркурий, спутники Марса и др., связаны в основном с двумя факторами: влиянием воды на астероидах; влиянием процессов взаимодействия пыли с газовым потоком (для активных астероидов). Отмечается возможность возникновения воды в приповерхностном грунте астероида в рамках механизма, включающего взаимодействие протонов солнечного ветра с реголитом астероида при наличии в последнем сульфида серебра. Продемонстрировано, что при формировании плазменно-пылевой системы в окрестности активного астероида важны не только электростатические взаимодействия, но и процессы, связанные с газовым потоком от участков поверхности астероидов, содержащих воду. При этом оказывается возможным трактовать достаточно крупные пылевые частицы как левитирующие над поверхностью астероида. Мелкие же частицы не становятся левитирующими и уносятся газовым потоком от поверхности астероида.

About the authors

A. Y. Dubinskiy

Institute of Space Research of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

Y. S. Reznichenko

Institute of Space Research of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

S. I. Popel

Institute of Space Research of the Russian Academy of Sciences

Email: popel@cosmos.ru
Moscow, Russia

References

  1. Богатиков О.А., Горшков А.И., Мохов А.В., Ашихмина Н.А., Магазина Л.О. Новые находки рудных минералов в лунном грунте Моря Кризисов // Докл. РАН. 2001а. Т. 378. № 2. С. 230–232.
  2. Богатиков О.А., Горшков А.И., Мохов А.В., Ашихмина Н.А., Магазина Л.О. Первая находка самородного молибдена, сульфида серебра и твердого раствора железа и олова в лунном грунте // Геохимия. 2001б. № 6. С. 665–670.
  3. Богатиков О.А., Горшков А.И., Мохов А.В., Ашихмина Н.А., Сивцов А.В. Кадмийсодержащий вюртцит и эсколаит – новые рудные минералы в реголите АС “Луна-24” // Докл. РАН. 2001в. Т. 379. № 4. С. 524–527.
  4. Борисов Н.Д., Захаров А.В. Электризация и движение пыли вблизи поверхности астероида // Астрон. вестн. 2014. Т. 48. № 1. С. 24–34. (Borisov N.D., Zakharov A.V. Electrostatic charging and motion of dust near the surface of an asteroid // Sol. Syst. Res. 2014. V. 48. № 1. P. 22–32.) https://doi.org/10.7868/s0320930x14010010
  5. Бусарев В.В., Барабанов С.И., Пузин В.Б. Оценка состава вещества и обнаружение сублимационной активности астероидов 145 Адеоны, 704 Интерамнии, 779 Нины и 1474 Бейры // Астрон. вестн. 2016. Т. 50. № 4. С. 300–312. (Busarev V.V., Barabanov S.I., Puzin V.B. Material composition assessment and discovering sublimation activity on asteroid 145 Adeona, 704 Interamnia, 779 Nina, and 1474 Beira // Sol. Syst. Res. 2016. V. 50. № 4. P. 281–293.) https://doi.org/10.7868/S0320930X16040022
  6. Бусарев В.В., Щербина М.П., Барабанов С.И., Ирсмамбетова Т.Р., Кохирова Г.И., Хамроев У.Х., Хамитов И.М., Бикмаев И.Ф., Гумеров Р.И., Иртуганов Э.Н., Мельников С.С. Подтверждение сублимационной активности примитивных астероидов Главного пояса 779 Нины, 704 Интерамнии и 145 Адеоны и ее вероятные спектральные признаки у 51 Немаузы и 65 Цибелы // Астрон. вестн. 2019. Т. 53. № 4. С. 273–290. (Busarev V.V., Shcherbina M.P., Barabanov S.I., Irsmambetova T.R., Kokhirova G.I., Khamroev U.K., Khamitov I.M., Bikmaev I.F., Gumerov R.I., Irtuganov E.N., Mel’nikov S.S. Confirmation of the sublimation activity of the primitive main-belt asteroids 779 Nina, 704 Interamnia, and 145 Adeona as well as probable spectral signs on 51 Nemausa and 65 Cybele // Sol. Syst. Res. 2019. V. 53. № 4. P. 261–277.) https://doi.org/10.1134/S0320930X19040017
  7. Дубинский А.Ю., Попель С.И. К вопросу об образовании воды в лунном реголите // Космич. исслед.2019. Т. 57. № 2. С. 93–98. https://doi.org/10.1134/S0023420619020043
  8. Клумов Б.А., Морфилл Г.Е., Попель С.И. Формирование структур в запыленной ионосфере // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. № 1. С. 171–185. https://doi.org/10.1134/1.1866207
  9. Мохов А.В., Карташев П.М., Богатиков О.А. Луна под микроскопом: новые данные по минералогии Луны: атлас. М.: Наука, 2007. 127 с.
  10. Попель С.И. Лекции по физике пылевой плазмы. М.: МФТИ, 2012. 160 с.
  11. Попель С.И., Копнин С.И., Голубь А.П., Дольников Г.Г., Захаров А.В., Зеленый Л.М., Извекова Ю.Н. Пылевая плазма у поверхности Луны // Астрон. вестн. 2013. Т. 47. № 6. С. 455–466. (Popel S.I., Kopnin S.I., Golub' A.P., Dol'nikov G.G., Zakharov A.V., Zelenyi L.M., Izvekova Yu.N. Dusty plasma at the surface of the Moon // Sol. Syst. Res. 2013. V. 47. № 6. P. 419–429.) https://doi.org/10.7868/S0320930X13060078
  12. Попель С.И., Голубь А.П., Извекова Ю.Н., Афонин В.В., Дольников Г.Г., Захаров А.В., Зеленый Л.М., Лисин Е.А., Петров О.Ф. К вопросу о распределениях фотоэлектронов над освещенной частью Луны // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 99. № 3. С. 131–137. https://doi.org/10.7868/S0370274X14030011
  13. Попель С.И. Пыль и пылевая плазма в Солнечной системе // Природа. 2015. № 9. С. 48–56.
  14. Попель С.И., Голубь А.П., Зеленый Л.М. К вопросу о плазменно-пылевых процессах в физике комет // Письма в ЖЭТФ. 2024. Т. 120. № 5. С. 317–325. https://doi.org/10.31857/S0370274X24090019
  15. Попель С.И., Голубь А.П., Зеленый Л.М. Плазменно-пылевые процессы в окрестностях комет // Астрон. вестн. 2025. Т. 59. № 4. С. 344–356. (Popel S.I., Golub' A.P., Zelenyi L.M. Plasma-Dust Processes in the Vicinity of Comets // Sol. Syst. Res. 2025. V. 59. Art. № 47, 11 pp.).
  16. Старухина Л.В. К вопросу о происхождении избытка водорода на лунных полюсах // Астрон. вестн. 2000. Т. 34. № 3. С. 233–237.
  17. Стояновская О.П., Окладников Ф.А., Воробьев Э.И., Павлюченков Я.Н., Акимкин В.В. Расчет динамики газопылевых околозвездных дисков: выход за пределы режима Эпштейна // Астрон. журн. 2020. T. 97. № 2. С. 91–110. https://doi.org/10.31857/S0004629920010077
  18. Шустов Б.М., Золотарев Р.В., Бусарев В.В., Щербина М.П. Ударные события как возможный механизм активации сублимационно-пылевой активности астероидов Главного пояса // Астрон. журн. 2022. Т. 99. № 11. С. 1058–1071.
  19. Arredondo A., McAdam M.M., Honniball C.I., Becker T.M., Emery J.P., Rivkin A.S., Takir D., Thomas C.A. Detection of molecular H2O on nominally anhydrous asteroids // Planet. Sci. J. 2024. V. 5. № 2. P. 37–49. https://doi.org/10.3847/PSJ/ad18b8
  20. Busarev V.V., Petrova E.V., Puzin V.B., Barabanov S.I., Shcherbina M.P., Kuznetsov S.Yu. An optically thin and thick dust exosphere of active asteroids: Spectral signs and possible formation mechanisms // Sol. Syst. Res. 2024. V. 58. P. 315–325. https://doi.org/10.1134/S003809462470014X
  21. Chandler C.O., Curtis A.M., Mommert M., Sheppard S.S., Trujillo C.A. SAFARI: Searching asteroids for activity revealing indicators // Publ. Astron. Soc. Pacif. 2018. V. 130. Id. 114502. https://doi.org/10.1088/1538-3873/aad03d
  22. Che S., Zega T.J. Hydrothermal fluid activity on asteroid Itokawa // Nat. Astron. 2023. V. 7. P. 1063–1069. https://doi.org/10.1038/s41550-023-02012-x
  23. Chen Y., Zhang Y., Liu Y., Guan Y., Eiler J., Stolper E.M. Water, fluorine, and sulfur concentrations in the lunar mantle // Earth and Planet. Sci. Lett. 2015. V. 427. P. 37–46. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2015.06.046
  24. Elst E., Pizarro O., Pollas C., Ticha J., Tichy M., Moravec Z., Offutt W., Marsden B. Comet P/1996 N2 (Elst-Pizarro) // IAU Circ. 1996. № 6456.
  25. Grard R.J.L., Tunaley J.K.E. Photoelectron sheath near a planetary probe in interplanetary space // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 2498–2505. https://doi.org/10.1029/JA076i010p02498
  26. Hauri E.H., Saal A.E., Rutherford M.J., Van Orman J.A. Water in the Moon's interior: Truth and consequences // Earth and Planet. Sci. Lett. 2015. V. 409. P. 252–264. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.10.053
  27. Hsieh H.H., Jewitt D.C., Fernández Y.R. The strange case of 133P/ELST-PIZARRO: A comet among the asteroids // Astron. J. 2004. V. 127. P. 2997–3017. https://doi.org/10.1086/383208
  28. Hsieh H.H., Jewitt D. Active asteroids: Mystery in the Main belt // Proc. Int. Astron. Union № 229 / Eds: Lazzaro D., Ferraz-Mello S., Fernández J.A. Cambridge Univ. Press. 2005. P. 425–437. https://doi.org/10.1098/rsta.2016.0259
  29. Hsieh H.H. Asteroid-comet continuum objects in the Solar system // Philos. Trans. Roy. Soc. A. 2017. V. 375. Id. 20160259.
  30. Jewitt D. The active asteroids // Astron. J. 2012. V. 143. P. 66–69. https://doi.org/10.1088/0004-6256/143/3/66
  31. Küppers M., O’Rourke L., Bockelée-Morvan D., Zakharov V., Lee S., von Allmen P., Carry B., Teyssier D., Marston A., Müller T., and 3 co-authors. Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres // Nature. 2014. V. 505. P. 525–527. https://doi.org/10.1038/nature12918
  32. McCoy T.J., Mittlefehldt D.W., Wilson L. Asteroid differentiation // Meteorites and the Early Solar System II / Eds: Lauretta D.S., McSween H.Y. Univ. Arizona Press, 2006. P. 733–746.
  33. McCubbin F.M., Vander Kaaden K.E., Tartèse R., Klima R.L., Liu Y., Mortimer J., Barnes J.J., Shearer Ch.K., Treiman A.H., Lawrence D.J., and 4 co- authors. Magmatic volatiles (H, C, N, F, S, Cl) in the lunar mantle, crust, and regolith: Abundances, distributions, processes, and reservoirs // Am. Mineral. 2015. V. 100 (8–9). P. 1668–1707. https://doi.org/10.2138/am-2015-4934ccbyncnd
  34. McCubbin F.M., Barnes J.J. Origin and abundances of H2O in the terrestrial planets, Moon, and asteroids // Earth and Planet. Sci. Lett. 2019. V. 526. Id. 115771 (13 p.). https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.115771
  35. Moreno F., Licandro J., Cabrera-Lavers A., Pozuelos F.J. Dust loss from activated asteroid P/2015 X6 // Astrophys. J. 2016. V. 826. Id. 137 (6 p.). https://doi.org/10.3847/0004-637X/826/2/137
  36. Popel S.I., Golub’ A.P., Kassem A.I., Zelenyi L.M. Dust dynamics in the lunar dusty plasmas: Effects of magnetic fields and dust charge variations // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. № 1. Id. 013701 (9 pp.). https://doi.org/10.1063/5.0077732
  37. Sharp T.G., de Carli P.S. Shock effect in meteorites // Meteorites and the Early Solar System II / Eds: Lauretta D.S., McSween H.Y. Univ. Arizona Press, 2006. P. 653–678.
  38. Starukhina L. Water detection on atmosphereless celestial bodies: Alternative explanations of the observations // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. № E7. P. 14701–14710. https://doi.org/10.1029/2000JE001307
  39. Schmitt-Ott A., Schurtenberger P., Siegmann H.C. Enormous yield of photoelectrons from small particles // Phys. Rev. Lett. 1980. V. 45. № 15. P. 1284–1287. https://doi.org/10.1103PhysRevLett.45.1284
  40. Toth I. Search for comet-like activity in asteroid 7968 Elst-Pizarro and limitation of its rotational pole orientation // Astron. and Astrophys. 2006. V. 446. P. 333–336. https://doi.org/10.1051/0004-6361:20053550
  41. Willis R.F., Anderegg M., Feuerbacher B., Fitton B. Photoemission and secondary electron emission from lunar surface material // Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space. Astrophysics and Space Science Library. V. 37 / Eds: Grard R.J.L., Reidel D. Dordrecht: Springer, 1973. P. 389–401.
  42. Zakharov A.V., Popel S.I., Kuznetsov I.A., Borisov N.D., Rosenfeld E.V., Skorov Yu., Zelenyi L.M. Physical processes leading to surface erosion and dust particles dynamics of airless bodies // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. № 11. Id. 110501 (28 pp.). https://doi.org/10.1063/5.0117833

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».