астероид песочница/2

Battlefleet Gothic: Armada 2 - Faction Trailer

НАСА одобрило запуск миссии к астероиду стоимостью 10 квадриллионов долларов!

С новым днём, пидоры!

НАСА дало добро на миссию «Психея» стоимостью 985 миллионов долларов США по исследованию богатого металлами астероида, также называемого (16) Психея, стоимость которого может достигать 10 квадриллионов долларов, это приблизительно в 10 тысяч раз больше объема мировой экономики в 2019-м. Потенциально разработка этого астероида может принести столько финансов, что каждому человеку на Земле достанется по 100 миллиардов долларов.Сайт миссии.

Конечно, все это потенциальное богатство. Добыть его намного сложнее, чем разработать карьер на Земле. Однако несколько компаний уже ищут способы начать коммерческую добычу астероидов. Именно поэтому миссия «Психея» имеет последствия, выходящие за рамки чисто научной мотивации.

К сожалению, миссия, запуск которой первоначально был запланирован на август 2022 года, была отложена из-за очень знакомой земной проблемы. НАСА — очень крупная организация, которая полагается на сложную сеть университетов, подрядчиков, субподрядчиков и специалистов для выполнения своих космических миссий. Однако иногда эта сложность может привести к бюрократическим махинациям эпических масштабов.

Но теперь, когда независимый наблюдательный совет одобрил проект, запуск «Психеи» разрешен и планируется, что запуск будет произведён с помощью ракеты Falcon Heavy 10 октября 2023 года. Изначально планировалось, что в качестве попутной нагрузки в космос будут выведены два малых аппарата Janus для исследования двойных астероидов (предварительно определены две потенциальные цели: 1991 VH и 1996 FG3), но в 2022 году из-за переноса даты пуска от этих планов отказались. Также рассматривались другие возможности, например «Афина» для пролёта мимо астероида (2) Паллада.

Аппарату потребуется пять лет и 10 месяцев, чтобы достичь астероида с помощью своей солнечно-электрической двигательной системы Холла. Планируется, что аппарат будет находиться на орбите вокруг тела не менее 26 месяцев, в течение которых он изучит состав, гравитацию, плотность и внутреннюю структуру Психеи.

Рисунок астероида (16) Психея

Ядро как начало всего

Первая половина 2021 года ознаменовалась целой серией важнейших событий, связанных с исследованием космоса. Восемнадцатого февраля на Красную планету высадился марсоход Perseverance – самый крупный из всех планетоходов в истории человечества. В очередной раз заставил о себе говорить Китай, который доставил к Марсу исследовательский аппарат «Тяньвэнь-1»: на орбиту он вышел 10 февраля. Вместе с постоянными упоминаниями о Марсе со стороны Илона Маска и различных популяризаторов науки может показаться, что в рамках изучения нашей планетной системы это цель номер один. Такой подход не лишен оснований, если учесть расстояние до Марса и его относительное «сходство» с Землей. Но не нужно забывать, что есть не менее интересные объекты для исследований, помимо Красной планеты и спутника нашей планеты.

В феврале NASA вновь напомнило всем об этом, направив взоры землян к далекому и таинственному астероиду (16) Психея. После тщательного анализа прогресса проекта в создании научных инструментов и инженерных систем Psyche получила разрешение перейти к тому, что космическое ведомство США назвало фазой D ее жизненного цикла. По факту речь идет о заключительной стадии операции перед запланированным запуском в августе 2022 года.

Изображения астероида (16) Психея, полученное с помощью Very Large Telescope

«Мы видели метеориты, которые в основном состоят из металла, но Психея уникальна тем, что полностью состоит из железа и никеля», — рассказал Трейси Беккер, планетолог из Юго Западного исследовательского института в Сан-Антонио. По оценкам специалистов, запасы благородных металлов в породах Психеи могут составлять около 110 миллиардов тонн. Но дело не только (вернее, не столько) в номинальной цене объекта, тем более что физических возможностей добывать там полезные ископаемые у землян пока попросту нет. Психея представляет собой прежде всего научно-исследовательскую ценность. Это один из тех объектов, которые, что называется, могут ответить «сразу и на все». Ну или, во всяком случае, на вопросы о происхождении планет и формировании на них жизни.

Где же находится Психея и почему именно она может в такой степени поведать о процессах, которые происходили и происходят в нашей системе? Астероид расположен в области, которую знают как «пояс астероидов». Находится она между орбитами Марса и Юпитера. В сумме масса главного пояса составляет примерно четыре процента от массы Луны, причем больше половины из этого приходится на такие относительно крупные объекты, как Веста, Церера, Паллада и Гигея. Церера — так называемая карликовая планета. Остальные вышеупомянутые тела — астероиды.

Орбита астероида (16) Психея и его положение в Солнечной системе

На фоне тысяч других объектов Пояса астероидов он выделяется хотя бы классом: Психея относится к так называемому спектральному классу M, изученному относительно плохо. Такие объекты обладают умеренно большим альбедо (термин из фотометрии, показывающий, какую часть световых лучей поверхность отражает). Собственно, Психея — самый большой астероид этого класса из всех известных. Он входит в десятку самых массивных астероидов Главного пояса: на него приходится примерно один процент массы всех его тел, массу объекта оценивают в 2,72E19 килограмма.

Изначально инфракрасная орбитальная обсерватория IRAS (InfraRed Astronomical Satellite) определила максимальный размер Психеи в 253 километра, а более детальные наблюдения, проведенные в начале 2000-х, идентифицировали его как эллипсоид с размерами в 214×181×145 километров. Еще позже ученые оценили размеры объекта в 277×238×168 километров. Средняя температура поверхности астероида составляет 160 кельвинов (минус 113 °C). Расстояние до Солнца – 2,834 астрономической единицы.

Как возникла Психея и почему она выделяется на фоне других объектов пояса? Ответы на все эти вопросы мы получим нескоро: пока у людей есть лишь размытое изображение, сделанное в 2018 году комплексом Very Large Telescope, или VLT. А еще есть данные, которые позволяют говорить, что на поверхности астероида заметны признаки наличия воды или гидроксила. Скорее всего, Психея — не что иное, как металлическое ядро протопланеты или его фрагмент. Она могла разрушиться в самом начале формирования нашей системы, столкнувшись с более крупным объектом. Вероятно, после столкновения силикатные породы оболочек, которые окружали металлическое ядро, откололись и разлетелись.

Компьютерное моделирование позволило выявить на поверхности Психеи кратеры, однако их природа ученым неясна. Одна из версий предполагает, что они возникли вследствие импактного воздействия, то есть столкновения с другими космическими телами. Существует еще одна гипотеза: согласно ей, кратеры Психеи имеют вулканическое происхождение.

Нельзя сказать, что за минувшие годы наших знаний о Психее не прибавилось. Не так давно Венди К. Колдуэлл из Лос-Аламосской национальной лаборатории и другие ученые провели двухмерную и трехмерную симуляцию появления самого большого ударного кратера астероида диаметром 67 ± 15 километров. Моделирование позволило подтвердить ранее полученные оценки химического состава небесного тела. В рамках одной из симуляций объект состоял из монеля, а коэффициент его пористости составлял 30-50 процентов. При этом ученые признают, что Психея, вероятно, неоднородное пористое тело с более сложной структурой, чем можно подумать.

Вообще, интерес научного мира выходит далеко за рамки определения структуры астероида. Можно сказать, что, добравшись до Психеи, ученые смогут увидеть «прообраз» ядра Земли, который, вероятно, тоже состоит из никеля и железа. А в перспективе исследователям удастся ответить и на более общие вопросы о формировании планет нашей (и не только) системы.

Работа над космическим аппаратом Psyche

Если максимально упростить, то в рамках миссии ученых более всего интересуют следующие вопросы:

Попутно специалисты хотят разобраться и в ряде других вопросов. Например, если Психея была лишена своей мантии, когда и как это произошло? И если астероид когда-то был расплавлен, то затвердел ли он изнутри или снаружи? Другие вопросы касаются, в частности, охлаждения магнитного поля небесного тела и основных элементов, существующих в металлическом железе сердечника.

План полёта

Психея прибудет к (16) Психея и выйдет на орбиту в 2029 году. Космический корабль будет вращаться на уменьшающихся высотах или режимах. Его первый режим, «Орбита A», позволит космическому кораблю выйти на орбиту длиной 700 км для определения магнитного поля и предварительного картографирования в течение 56 дней. Затем он опустится на орбиту B, установленную на высоте 290 км, на 76 дней для тех же целей. Далее он опустится на орбиту C на высоте 170 км, на 100 дней для исследования гравитации и магнитного поля. Наконец, орбитальный аппарат выйдет на орбиту D на высоте 85 км, чтобы определить химический состав поверхности с помощью гамма-излучения и нейтронных спектрометров. Планируется, что аппарат пробудет на орбите астероида в течение не менее 21 месяца.

Миссия "Психея" космический майнинг начинается?

13 октября 2023 года в 10:19 по восточному поясному времени из Космического центра Кеннеди со стартовой площадки 39А на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy стартовала миссия Psyche. https://psyche.asu.edu/

Чем эта миссия так интересна - прежде всего дело в самом объекте, астероиде https://ru.wikipedia.org/wiki/(16)_Психея,  это ~ 250 км в диаметре астероид скорее всего является планетезималью - протопланетным ядром, которое пыталось но не смогло сформировать планету, потому что в результате столкновения на заре формирования солнечной системы с неё собрало все верхние слои. Фактически это может быть оголенный кусок ядра планеты типа Земли или Марса, и в отличии от мелкого астероида как Бенну (грунт с которого недавно привезли на Землю), Психея в большей степени из металла и камня и хотя в основном там конечно железо и никель, но скорее всего и других, в том числе редкоземельных металлов там тоже немало, так что это уникальный объект и уникальный шанс поковырять и исследовать что-то вроде ядра планеты, до ресурсов которого на Земле пока что нереально добраться.

Пока что речь просто про исследовательскую миссию, просто разведать и составить карту, но глобально если и есть смысл в космическом майнинге астероидов (к чему лично я отношусь с большим скепсисом), то это как раз тот астероид который имеет смысл "майнить".

За одно эта миссия и парочку других классных штук опробует, например электрические движки на эффекте Холла на ксеноне (доработка и развитие концепции придуманной в ОКБ "Факел" в 1980-х, сейчас подобные движки используются на многих спутниках, в том числе Starlink) должны донести миссию до Психеи на 3,3 астрономических единицы всего за 5 лет, что довольно таки быстро. А пока летит и после, на орбите астероида, космический корабль также будет испытывать экспериментальную технологию лазерной связи под названием Deep Space Optical Communications, производительность и эффективность связи ожидается в 10-100 раз выше по сравнению с обычными средствами - лазерные лучи от космического корабля будут приниматься наземным телескопом в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

NASA показали грунт с астероида

На специальной трансляции специалисты NASA продемонстрировали грунт с астероида Бенну который доставила спускаемая капсула зонда OSIRIS-REx. Забор грунта был произведён 20 октября 2020 года, а капсула с ним вернулась на Землю 24 сентября 2023 года. После сброса капсулы зонд OSIRIS-REx отправился на исследование астероида Апофис к которому прибудет в 2029 году.

Первичный анализ образцов грунта показал наличие как углерода, так и воды.

Зонд NASA DART успешно протаранил астероид Диморф

DART непрерывно, вплоть до столкновения, передавал фотографии приближающегося Диморфа. В кадр также попал астероид Дидим, вокруг которого вращается Диморф.

Скорость передачи - 1 кадр в секунду. 

ссылка на гифку

Запущенный в ноябре 2021 года зонд DART выполнил цель своей миссии - столкнулся с астероидом Диморф, спутником астероида Дидим. Столкновение на скорости около 6 км/сек произошло в 23:14 UTC 26.09.22. Ожидается, что в результате удара Диморф перейдёт на новую орбиту на которой период его обращения вокруг Дидима уменьшится на 10 минут, что можно будет зарегистрировать с земных обсерваторий. В отличии от всех ранних миссий по столкновению с астероидами целью DART является именно изменение траектории астероида как испытание концепции отклонения опасных для Земли астероидов, поэтому целью и был выбран спутник астероида, изменение 11,9 часового периода которого гораздо легче заметить.

Вслед за DART, но на курсе на столкновение летит кубсат LICIACube который предпринял попытку заснять сам момент столкновения. Передатчик у него слабый, получение данных займёт от нескольких часов, до нескольких дней.

За столкновением следили земные и космические обсерватории. Удалось зарегистрировать мощный выброс пыли после столкновения.

ссылка на гифку

Огромный метеоритный кратер под льдом Гренландии образовался совсем недавно

На северо-западе Гренландии под километровой толщей льда обнаружен кратер диаметром 31 км. Исследования горных пород и льда показали, что кратер имеет ударное происхождение и что он должен был образоваться сравнительно недавно — от 100 до 11,7 тысяч лет назад, в позднем плейстоцене. Столкновение такого крупного астероида с Землей должно было сопровождаться выделением большого количества энергии, из-за чего расплавилась бы часть ледяного покрова Гренландии и изменились океанические течения. Доказательства того, что такое катастрофическое событие имело место в относительно недалеком прошлом, позволяют пересмотреть имеющиеся представления о том, как и по каким причинам в последнюю ледниковую эпоху на Земле менялся климат. Кроме того, это может пролить свет на обстоятельства вымирания плейстоценовой мегафауны.

Изучение арктической полярной шапки Земли в рамках программы NASA Program for Arctic Regional Climate Assessment (PARCA) ведется с начала 1990-х годов. А с 2003-го по 2010 год измерение динамики ледового покрова Земли (включая Гренландский и Антарктический ледяные щиты) в рамках программы NASA Operation IceBridge выполнял спутник ICESat (в сентябре 2018 года ему на смену пришел ICESat-2; см. картинку дня Спутник ICESat-2).

В 2015 году гляциолог Курт Кьер (Kurt Kjær) из Музея естественной истории Дании (Natural History Museum of Denmark) при Копенгагенском университете, проанализировав данные 1997–2014 годов, полученные в рамках этих двух программ, заподозрил наличие подо льдами Гренландии большого кратера (см. видео 2 и видео 3). Специально проведенная в мае 2016 года радиолокационная аэросъемка льдов Гренландии (см. видео 1) подтвердила, что под ледником Гайаваты (Hiawatha Glacier) под толщей льда мощностью 930 метров располагается огромная впадина: ее диаметр 31,1 ± 0,3 километра и глубина 320 ± 70 метров (рис. 2). За три года исследований группа гляциологов и петрологов во главе с Куртом Кьером установила, что это — ударный кратер, или астроблема (см. картинку дня Брекчии Пучеж-Катунской астроблемы), образовавшийся в результате падения на Гренландию астероида. Астероид разрушил русло древней реки, которая текла по Гренландии более 2,6 млн лет назад, когда климат там еще был более мягким.

К северо-западу от ледника Гайаваты на побережье пролива Нэрса, недалеко от обнаруженного кратера, часть поверхности свободна от ледяного покрова уже длительное время. Эта территория называется Землей Инглфилда (Inglefield Land). В ходе исследования там — настолько близко к кратеру, насколько это было возможно, — ученые собрали геологические образцы. Также в нескольких точках Гренландского ледяного щита были взяты пробы льда.

В полученных образцах было замечено необычно высокое содержание никеля, платины и золота. По всей видимости, эти химические элементы входили в состав астероида, а затем, после его падения, переносились от кратера в породы Земли Инглфилда талыми водами. В целом же астероид, как предполагается, был преимущественно железным (см. Iron meteorite). Исходя из того, что для образования в твердой породе 31-километрового кратера требуется энергия 3 × 10²¹ Дж и что астероид врезался в Землю на скорости 20 км/с, ученые получили примерную оценку размера астероида: его диаметр был около полутора километров.

Помимо этого, в породах Земли Инглфилда были обнаружены импактиты, в частности ударно-преобразованный кварц (см. Shocked quartz), служащий свидетельством распространения ударной волны после столкновения астероида с поверхностью планеты. Ударно-преобразованный кварц можно отличить по характерной дисперсии проходящего сквозь него света.

У Земли богатая история столкновений с астероидами. Более 4,5 миллиардов лет назад, когда наша планета еще только формировалась, на нее должны были в больших количествах падать астероиды, в том числе очень крупные, которых в ее окрестностях тогда, по всей видимости, было довольно много. Затем, по некоторым существующим моделям эволюции Солнечной системы (см. Модель Ниццы), была некоторая пауза, после которой Земля подвергалась также интенсивной бомбардировке астероидами в период 4,1–3,8 млрд лет назад — это так называемая поздняя тяжелая бомбардировка. В пользу этой гипотезы есть определенные свидетельства, но неизвестно даже, сколько в общей сложности тогда упало на Землю астероидов, поскольку ударные кратеры за такое продолжительное время разрушились в результате различных геологических процессов (см. Impact structure). Возраст самого древнего известного кратера — кратера Вредефорт в ЮАР — оценивается в 2 млрд лет.

В ходе этих событий, похоже, почти все астероиды, для которых вероятность столкнуться с Землей была достаточно высокой, это сделали, и крупных астероидов с потенциально опасной траекторией практически не осталось. Дальше падение крупных астероидов на Землю происходило не так часто, а в течение фанерозоя (то есть за последние ~542 млн лет) — совсем редко. Сейчас известно около 25 ударных кратеров такого же или большего диаметра, и этот гренладндский кратер единственный из них сохранил ряд топографических особенностей с момента своего образования.

Хотя ясно, что данный астероид упал на Землю по геологическим меркам совсем недавно, конкретное время этого события еще не установлено. Поскольку взять образцы с поверхности самого кратера пока не представляется возможным, нельзя и выполнить их точную абсолютную датировку (например, при помощи методов изотопного анализа). Однако косвенные сведения позволяют утверждать, что падение должно было произойти в промежутке от 100 до 11,7 тысяч лет назад, в последнюю ледниковую эпоху. При этом наиболее вероятно, что это случилось примерно 12,8–13 тысяч лет назад.

Оценка минимального возраста была получена на основе изучения проб льда. Их датировка и сравнение проб, взятых из разных мест, подвели к заключению, что на протяжении по меньшей мере 11,7 тысяч лет ледники Гренландии нарастали в виде более-менее непрерывного и ровного пласта. Хотя радарограммы позволяют различать внутри их толщи отдельные слои льда, структура тех частей ледника Гайаваты, которые образовались за последние 11,7 тысяч лет, остается ненарушенной и неповрежденной. Это означает, что они нарастали уже после произошедшей катастрофы. Ниже этого уровня структура льда, судя по радарограммам, оказывается нарушенной. Пока что также остается загадкой, почему ни в каких пробах льда не удалось найти осколков астероида.

Оценка максимального возраста основывается на реконструированной форме кратера. Поверхность кратера до сих пор остается довольно неровной. Если бы возраст кратера превышал 100 тысяч лет, она неизбежно должна была бы выровняться и разгладиться из-за активных процессов эрозии.

Последствия столкновения астероида с Гренландией должны были иметь значение для всей планеты. Выделившейся энергии хватило, чтобы расплавить до 1500 гигатонн льда, что должно было радикально изменить океанические течения в Северном полушарии и серьезно повлиять на глобальный климат. Ранее уже предполагалось (R. B. Firestone et al., 2007. Evidence for an extraterrestrial impact 12,900 years ago that contributed to the megafaunal extinctions and the Younger Dryas cooling), что для того, чтобы объяснить получающиеся на реконструкциях изменения климата за последние 15 000 лет, нужно допустить столкновение с Землей крупного астероида в Северном полушарии. Более десяти лет, из-за небольшого количества подтверждавших ее фактов, эта концепция имела крайне мало сторонников. Но с обнаружением кратера под ледником Гайаваты ситуация кардинально поменялась.

Падение астероида могло также служить одним из факторов, которые привели к вымиранию так называемой плейстоценовой мегафауны: мамонтов, шерстистых носорогов и других крупных животных. Эта гипотеза встречает гораздо более ожесточенную критику по сравнению с гипотезой о влиянии падения астероида на планетарный климат. Во-первых, вымирание представляло собой продолжительный процесс, протекавший в разных частях земного шара не одновременно и неоднородно, который поэтому сложно объяснить каким-либо однократно произошедшим событием. Да и к тому времени, когда, по мнению авторов упомянутой статьи, должен был упасть астероид, оно практически уже завершилось. Во-вторых, сомнительно, чтобы последствия падения этого астероида были насколько масштабными, чтобы вызвать продолжительную катастрофу, влекущую за собой вымирание не только в Северном, но и в Южном полушарии. В данный момент большинство специалистов в качестве не единственной, но безусловно решающей причины вымирания мегафауны склонны рассматривать влияние человека (Главной причиной позднечетвертичного вымирания все-таки были люди, а не климат, «Элементы», 09.06.2014).

Вместе с тем, приводимая по косвенным данным оценка времени падения астероида — около 12,9 тысяч лет назад, что вполне укладывается в промежуток 100–11,7 тысяч лет назад, указываемый Кьером и коллегами. С этой конкретной датировкой также согласуется пик концентрации платины в одной из взятых ими проб льда примерно того же возраста.

Таким образом, дальнейшее уточнение возраста кратера под ледником Гайаваты таит известную интригу. Если и далее будет подтверждаться, что его возраст составляет примерно 12,8–13 тысяч лет, это будет свидетельствовать в пользу того, что изменения в климате за последние 15 тысяч лет объясняются падением астероида, и одновременно уменьшать правдоподобность предположения о его роли в вымирании мегафауны. Если же вдруг появятся данные, надежно свидетельствующие о том, что возраст кратера более древний (ближе к 100 тысячам лет), это фактически опровергнет гипотезу о влиянии падения астероида на изменение климата в ее нынешнем виде (хотя, возможно, будет предложен новый вариант этой гипотезы), но зато, напротив, сделает гипотезу о влиянии падения астероида на вымирание мегафауны более правдоподобной.

«Хаябуса-2» сел на поверхность астероида Рюгу.

«Хаябуса-2» совершил посадку в 20 метрах от искусственного кратера, который был создан в апреле при сбросе бомбы с аппарата. Теперь «Хаябуса-2» должен собрать обломки грунта, чтобы потом отвезти их на Землю.

В начале марта «Хаябуса-2» уже произвел забор грунта на Рюгу: тогда аппарат выстрелил в астероид танталовой пулей и специальным пылесосом собрал разлетевшиеся частицы.

Породы на астероиде, по оценкам ученых, сохраняют свойства материи времен возникновения Солнечной системы, поэтому собранные аппаратом образцы позволят ученым больше узнать о ее происхождении. «Хаябуса-2» вернется на Землю в 2020 году.

В состав астероидов могут входить неизвестные типы «сверхплотной» материи

Плотность некоторых крупных астероидов может в разы превышать плотность любых известных на Земле элементов. Это должно указывать на то, что «космические камни», по крайней мере частично, могут состоять из неизвестных типов очень плотной материи, которые нельзя изучить с помощью «стандартной модели физики». Авторы нового исследования попытались объяснить чрезвычайно высокую плотность одного из таких крупных астероидов.

Орбита астероида (33) Полигимния и его положение в Солнечной системе

В середине XX века советский физик-ядерщик Геогий Флеров со своими подопечными смог синтезировать в лаборатории ряд сверхтяжелых элементов, включая унунквадий с атомным номером (Z) 114, впоследствии его переименовали в флеровий в честь физика.

Под атомным номером (порядковый номер химического элемента в периодической системе элементов таблицы Менделеева) понимают количество положительных элементарных зарядов в атомном ядре. На сегодня в периодической таблице числятся 118 элементов, в природе встречается 92 из них, остальные 26 получены искусственно. Чем выше атомный номер элемента, тем он «тяжелее».

Советские ученые предположили, что все элементы, полученные в лаборатории, должны были когда-то существовать на Земле, но с течением времени они распались. Действительно, их следы, пусть и ничтожные, находят на нашей планете. Например, следы нептуния (Z=93) обнаружены в урановых рудах — это продукты ядерных реакций под действием нейтронов космического излучения и спонтанного деления урана.

Флеров выдвинул гипотезу, что в природе должен существовать «остров стабильности сверхтяжелых ядер» — группа сверхтяжелых элементов, находящаяся за пределами уже открытой части таблицы Менделеева.

Остров стабильности на карте изотопов

Сегодня физики разделяют сверхтяжелые элементы на две группы:

— С атомным номером от 105 до 118, которые были получены искусственно, но при этом радиоактивны и нестабильны, с очень коротким периодом полураспада, и, следовательно, они представляют только академический и исследовательский интерес;

— Элементы «острова стабильности» с атомным номером больше 118. Они пока не наблюдались в природе, но для некоторых из них были предсказаны свойства. В частности, расчеты показывают, что могут существовать элементы до Z=164, при этом они могут оставаться стабильными на протяжении долгого времени.

Поскольку плотность элементов, как правило, возрастает с увеличением их атомной массы, можно ожидать, что элементы «острова стабильности» будут чрезвычайно плотными.

На Земле самый плотный стабильный элемент — металл осмий (Z=76) — 22,59 г/см3, его плотность почти в два раза больше, чем внутреннего ядра Земли. Однако в космосе встречаются объекты с плотностью элементов намного выше, чем у осмия, — так называемые компактные сверхплотные тела (compact ultradense objects, CUDO).

Один из ярких примеров таких объектов — астероид Главного пояса (33) Полигимния: согласно расчетам, его плотность составляет около 75 г/см3. Группа американских физиков из Аризонского университета попыталась объяснить эту особенность астероида. Ученые задались целью рассчитать атомную структуру и свойства сверхтяжелых элементов Полигимнии (около значения Z=164), используя модель атома Томаса — Ферми. Результаты работы опубликованы в The European Physical Journal Plus (здесь можно ознакомиться с ее полным текстом).

«Мы выбрали эту модель, несмотря на ее неточность, за то, что она позволяет систематически изучать атомную структуру потенциальных сверхтяжелых химических элементов, которых нет в известной периодической таблице. Кроме того, с ее помощью можно исследовать множество атомов за короткое время», — объяснил ведущий автор исследования Ян Рафельски.

Плотности элементов с атомным номером от 1 до 100. Красными треугольниками отмечены тяжелые металлы. Красный треугольник в правом верхнем углу — осмий (Z=76), самый плотный стабильный элемент на Земле

Расчеты физиков показали, что элементы, которые имеют атомные номера близкие к 164, могут быть стабильными и при этом их плотность может составлять от 36,0 до 68,4 г/см3 — значение очень близкое к значению плотности, полученному при изучении Полигимнии (75 г/см3).

Авторы сделали вывод, что на астероиде могут находиться сверхтяжелые элементы «острова стабильности». Если оценки плотности верны, то, скорее всего, Полигимния состоит из неизвестных на сегодня сверхтяжелых ядер элементов, которые пока невозможно изучить на Земле — по крайней мере, при современном уровне возможностей в области получения атомных ядер.

Предсказанные границы массовой плотности сверхтяжелых элементов в областях атомных номеров Z = 114, 140 и 164 (зеленые точки), пунктиром линейная интерполяция

Стоит отметить, что на вопрос об «острове стабильности» есть и иная точка зрения. Ряд ученых считают, что такие элементы в любом случае не могут быть достаточно долгоживущими, а обнаружение астероидов с аномальной плотностью (типа Полигимнии) может объясняться ошибками в астрономических наблюдениях. Окончательно прояснить вопрос могли бы только исследовательские миссии к таким телам.

Статья спизжена отсюда