Учёные узнали, как формируется космическая пыль

Российские астрономы продвинулись в изучении космической пыли — при помощи онлайн-модели учёные выяснили, как измельчённые остатки астероидов преобразовываются в более масштабные объекты. Исследование удалось провести на молодых звёздах — в течение определённого времени эксперты наблюдали за процессом их эволюции и развития, особенно на начальных стадиях. Выяснилось, что для формирования каменистых планет и прочих объектов во Вселенной не требуется специальных условий — в результате слипания космическая пыль образует масштабные валуны, которые движутся во Вселенной по направлению к звёздам.По ходу этого движения и образуются новые материи. 

По мнению специалистов, это открытие поможет науке в поиске потенциально обитаемых планет, а также даст информацию о составе космических тел.

Исследователи анализируют состав пыли Солнечной системы

Солнечная система в том виде, в каком она нам известна, сформировалась примерно 4,6 миллиарда лет назад из пыли межзвездного вещества, которая вращалась вокруг Солнца и конденсировалась в планеты и меньшие по размерам объекты. Частицы пыли той эпохи сегодня уже нельзя встретить во внутренней части Солнечной системы, поскольку они уже давно были уничтожены, претерпели сложные трансформации и повторно агрегировали с образованием новых фаз. Поэтому ученые могут лишь выдвигать предположения о процессах, которые привели к формированию текущей конфигурации Солнечной системы. Пыль, из которой формировалась Солнечная система, теперь рассеяна кометами по всему ее объему, и проведенный на Земле анализ ком различных комет обнаружил, что эта пыль содержит структуры, получившие название GEMS и представляющие собой стекло со вкраплениями металлов и сульфидов, в котором почти полностью отсутствует углерод. Кроме того, в некоторых из этих образований содержатся необычные в плане изотопного состава силикатные компоненты, которые могли сформироваться только в окрестностях других звезд – и это означает, что они содержат сохранившиеся образцы межзвездного вещества.

В новой работе команда под руководством Хоупа А. Ишии (Hope A. Ishii) из Гавайского института геофизики и планетологии Гавайского университета проанализировала результаты измерений космической пыли, проведенных при помощи инструмента Cosmic Dust Analyzer (CDA) космического аппарата НАСА Cassini («Кассини»). Согласно гипотезе исследователей, структуры GEMS формировались из пыли межзвездного пространства в два этапа. В соответствии с этой схемой, сначала в молекулярном облаке происходила первичная агрегация частиц под действием ударных волн сверхновых, и на этом этапе под действием космических излучений в конденсирующиеся силикатные частицы попадали вкрапления металлов. На втором этапе формирования структур GEMS, после коллапса молекулярного облака, частицы первого поколения агрегировали с кристаллическими зернами, которые, вероятно, были доставлены из внутренней части солнечной туманности, и сформировавшиеся таким образом кристаллические агрегаты второго поколения входили затем в состав вещества комет.

Космическая пыль отравит Мировой океан никелем

Каждый день на нашей планете оседают десятки тонн, космической пыли. Микроскопические частички проникают повсюду: их можно найти в океаническом иле, ледниках Антарктиды, в верхних слоях атмосферы, где они образуются в облака. В настоящее время ученые выясняют, к каким климатическим изменениям это может привести. Специалисты отмечают, что хотя на сегодняшний день космическая пыль не представляет особой опасности, в ближайшем будущем ситуация может резко измениться. Как пишет новостное издание ToDay News Ufa, ученые определили, что в ледниках концентрация космической пыли очень велика. Когда ледники растают и попадут в Мировой океан, это приведет к повышению уровня гелия-3, никеля, железа и кобальта, из которых состоит пыль. Таким образом, в Мировом океане изменится состав воды.

Данную проблему обсуждали на прошедших этой зимой Королевских чтениях. В частности, российские ученые планируют провести серию исследований, чтобы изучить влияние космической пыли на человеческий организм.

Космическая пыль может переносить жизнь между планетами

Жизнь на нашу планету могла быть занесена с биологическим материалом, доставленным на Землю на поверхностях частиц космической пыли, сообщается в новом исследовании. Быстродвижущиеся потоки межпланетной пыли, которые постоянно бомбардируют нашу планету, могли доставить крохотные организмы с далеких планет или захватить с собой земные организмы, чтобы затем доставить их к другим планетам, согласно этому исследованию. Эти потоки пыли могут сталкиваться с биологическими частицами, присутствующими в атмосфере Земли, в результате чего те приобретают достаточно высокую скорость, чтобы выйти в космос, указывают исследователи в своей работе. В исследовании говорится, что столкновения с крупными астероидами являются не единственным механизмом возможного переноса жизни с одной планеты на другую, как считалось ранее. В этом исследовании, проведенном ученым из Эдинбургского университета, Шотландия, профессором Арджуном Берера (Arjun Berera), рассчитываются параметры столкновений мощных потоков космической пыли – которые могут двигаться со скоростями до 70 километров в секунду – с частицами, присутствующими в атмосфере Земли.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что небольшие частицы, расположенные в атмосфере Земли на высоте 150 километров и выше от поверхности планеты, могут быть выбиты частицами входящих потоков космической пыли, покинуть Землю и в конечном счете достичь других планет.

Такой же механизм может объяснять обмен атмосферными частицами между далекими планетами, считает Берера.

Одна частица пыли может вывести космический аппарат из строя, доказали физики

Журнал «Physics of Plasmas» опубликовал статью с доводами о том, что попадание мельчайших пылинок в устройства космических спутников и зондов, может привести к их выходу из строя, так как испаряясь, пылинки образовывают плазменные мини-облачка, в центре которых возникают мощные электромагнитные волны. К такому мнению пришли ученые из университета в Бостоне, США. По словам Алекса Флетчера, именно на этот "механизм" приходится определенная часть непонятного рода сбоев, связанных с электроникой, потому что точно диагностировать причину их возникновения в орбитальных условиях является крайне сложным. Еще при первом покорении пределов атмосферы Земли и выходе в открытый космос, ученым и инженерам предстояло решить такие проблемы, как: защита оборудования от воздействия высокоэнергетических космических лучей, предотвращение влияния на работу оборудования мощных электромагнитных всплесков и прочих феноменов, негативно сказывающихся на электронике в целом или даже ее выведения из строя.

Конечно, по большей части, подобные сбои не влекут за собой серьезные последствия. Но, если такое случается в купе с упущенными «недоработками» во время проектирования, это может привести к аварии и конечной потере аппарата. Например, случай с межпланетной российской станцией «Фобос-Грунт». Еще не достигнув Земной орбиты, произошла критическая перезагрузка компьютеров, когда в них «удачно» попали космические лучи. Из-за чего вся станция вышла из строя.

Проведя полное изучение того, как ведет себя космический аппарат во время полета, Флетчеру и Сигриду Клозе - его коллеге из университета в Стэнфорде (США), удалось выявить потенциальную причину того, из-за чего появляются подобного рода лучи и схожие с ними эффекты. С давних пор считается, что частицы пыли - большая угроза для космических спутников и зондов. Если аппарат столкнется с ними на достаточно большой скорости, то они могут повредить обшивку и установленные научные инструменты. Еще в 2011 инженеры НАСА «переживали», что такая участь грозит зонду «New Horizons», пока тот будет подлетать к Плутону.

На протяжении не одного десятилетия изучались подобные столкновения на больших скоростях. Было замечено, что именно из-за этих «гиперзвуковых» событий происходит вырабатывание всплесков излучения. Однако никому не удавалось ответить на вопросы: «почему?», «откуда?» и «из-за чего?» оно появляется. По мнению Клозе и Флетчера, изучивших результаты этих много десятилетних исследований, эти вспышки может порождать плазма, образовывающаяся в ходе испарения частицы, когда та сталкивается с обшивкой космического корабля или зонда. Проверка этой теории проводилась на компьютерной модели.

В итоге, все оказалось очень просто - в пустоте космического пространства движение легких электронов происходит намного быстрее, чем движение тяжелых ионов. Поэтому, «коснувшись» корпуса аппарата, частица пыли превращается в плазменное мини-облачко, делящееся на «быстрые» электроны и «медленные» ионы. Они взаимодействуют друг с другом, что приводит к образованию мощных электромагнитных волн, которые и могут стать причиной появления серьезных неполадок в электронике.

В планах Клозе и Флетчера проведение более детальных и длительных симуляций. Это позволит дать точную оценку тому, с какой периодичностью могут происходить такие события, и насколько реальную угрозу они представляют для зондов, спутников и космических кораблей.

Космическая пыль и миссия к ближайшей экзопланете

Ближайшая к нам экзопланета, похожая на Землю, уже успела наделать много шума. И несмотря на то, что планета находится к нам на достаточно близком расстоянии, экспедиция к ней может оказаться под угрозой. Как упоминали ранее, в ближайшее время запланировано две космические миссии в систему Центавра, где и располагается ближайшая к нам экзопланета. Миссии Breakthrough Starshot и проект DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration) работают по схожему принципу: к экзопланете будут отправлены летательные аппараты, которые будут разогнаны с помощью лазера до скорости, равной 20% от скорости света. Но исследователи из Гарвардского университета изучили влияние космической пыли и пришли к выводу, что космическая пыль может оказать крайне негативное влияние на космические аппараты.

С помощью компьютерного моделирования было обнаружено, что даже мельчайшие частицы пыли и газа на такой большой скорости способны на треть уничтожить корпус корабля, прежде чем он достигнет пункта назначения. Выходом из данной ситуации могло бы послужить создание более толстого корпуса, покрытого графитом, но в таком случае скорость аппарата существенно упадет.

В данный момент ученые все еще пытаются решить возникшую проблему. Предложено снизить скорость полета в 2 раза, что, соответственно, в 2 раза увеличит и время, за которое аппарат способен долететь до Проксимы Центавра. Кроме того, есть возможность точно рассчитать путь полета и на наиболее «опасных» участках сбрасывать скорость, чтобы уменьшить повреждения корпуса. В любом случае хочется надеяться, что ближайшая экзопланета настолько сильно взбудоражила умы ученых и они не откажутся от желания добраться туда и найдут пути решения всех вставших на пути проблем.