Астероиды постоянно подвергаются бомбардировке космическим мусором. Новое исследование JAXA было посвящено изучению проявления и влияния данных процессов на примере астероида Рюгу.

Этот околоземный объект диаметром около 1 км был изучен миссией Хаябуса-2 методами дистанционного зондирования и отбора проб в 2018 и 2019 гг.

По результатам анализа проб была выявлена дегидратация филлосиликатов вроде серпентина и сапонита, обусловленная разрывом связей между атомами кислорода и водорода. Ученые предположили, что данные процессы связаны с воздействием микрометеоридов размером в 2 нм. По их словам, такие частицы обладают значительным кинетическим потенциалом ввиду движения с высокой скоростью, которую они достигают под влиянием плазмы солнечного ветра, состоящей преимущественно из фотонов, движущихся со скоростью около 400 км/с.

Ввиду того, что данные химические реакции происходят в субнаносекундных временных масштабах, для оценки взаимодействия атомов кремния, магния, кислорода и водорода в структуре серпентина ученые применили методы моделирования вычислительной молекулярной динамики.

По результатам установлено, что при ударах микрометеоридов со скоростью около 20 км/с в минерале происходит около 200 разрывов кислородно-водородных связей. В точках взаимодействия образуются ударные кратеры диаметром 4 нм. При увеличении скорости частиц до 300 км/с количество разрывов возрастает до 2000.

К тому же ученые исследовали влияние температуры на выветривание Рюгу. Оказалось, что в зависимости от освещенности Солнцем температура его поверхности ежедневно колеблется примерно от 310 до 340 K (37-67°C) и составляет 200 K (-73°C) в ее отсутствии.

В итоге установлено, что кинетическая энергия от ударов микрометеоридов является индуктором химических реакций в условиях температур свыше 1000 K (727°C), учитывая, что серпентин утрачивает стабильность при 600°C. При этом при фоновых температурах существенных изменений в дегидратации минерала не обнаружено.

Кроме того, ученые выяснили, что диссоциированные атомы могут рекомбинировать, формируя воду и силанольную группу, включающую кремний, кислород и водород. Это способствует компенсации дегидратации.