У Земли есть вторая Луна?

блог Этана Зигеля, Starts with A Bang!

25 января 2015 года

"Луна была классной, загадочной, романтичной. Она висела в небе, и как бы ты ни хотел, ты не смог бы дотянуться до нее. Но ты прав, если бы ты там оказался, для тебя она была бы просто большим скучным камнем"

Futurama

Солнечная система - чудное место. Особенно чудесной является внутренняя ее часть.

 

Image credit: NASA / Voyager 

Подумайте о планетах-гигантах, масса которых - от десятков до сотен масс Земли.

Вокруг этих огромных газовых шаров движется по орбитам разных интересные штучки всех сортов - начиная от тех, у которых есть своя атмосфера (Титан, сверху), захваченных объектов пояса Куйпера (спутник Нептуна Тритон, в центре), до обычных спутников, сформировавшихся прямо на их орбите - таких, как Диона и Энцелад - спутники Сатурна (снизу).

 

Images credit: NASA; Cassini/Huygens (L), Voyager 2 (Center), Cassini (R).

Если мы окинем взглядом все планеты Солнечной Системы, то увидим, что планеты группы Юпитера владеют на них целой монополией. Например, спутников с диаметром более 100 км у Юпитера - 7, у Сатурна - 11, у Урана - 8, у Нептуна - 6. Да даже у непланеты Плутона есть один! А во всей внутренней Солнечной Системе такой спутник есть только у Земли - ее Луна.

Image credit:Wikipedia, via http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_satellite#Natural_satellites_of_the_Solar_System.

Да, это так - у Меркурия и Венеры нет спутников, а у Марса - всего два маленьких астероида (поперечником до 25 км), захваченных им когда-то давно, и которые мы называем лунами.

Но если Марс захватил астероиды, могла ли подобным заниматься и Земля?

Для начала, рассмотрим, какие типы захватов вообще возможны.

Image credit: Neil J. Cornish / NASA / WMAP science team, via http://map.gsfc.nasa.gov/mission/observatory_l2.html

Гравитационные взаимодействия между небольшим телом, Землей и Солнцем могут привести к большим отклонениям его орбиты, включая гравитационный захват. Но такой захват может быть не только на орбиту вокруг Земли, существуют некие стабильные (квази-стабильные) точки в двух местах орбиты Земли вокруг Солнца - точки Лагранжа L4 и L5. 

У Юпитера в этих точках находится большое количество объектов, которые называются троянцами (или, в старом поэтическом переложении - "троянцы" в точке L4 и "греки" в точке L5).

Images credit: Petr Scheirich, 2005, "Троянцы" и "Греки" показаны зелеными точками. 

На втором рисунке показано в системе отсчета, связанной с Юпитером, на первом - с Солнцем.

В действительности, у любой большой планеты есть такие точки, и в них потенциально могут находиться такие "троянцы" - позади или впереди нее на орбите. Вот у Марса есть целых 7 кандидатов в "троянцы", четверо из которых уже подтверждены!

Поэтому, конечно, вполне естественно спросить - а могут ли быть подобные спутники у Земли? Конечно, у нас на орбите есть Луна, но есть ли что-то в точках Лагранжа, что движется синхронно с нами по орбите вокруг Солнца?

Image credit: Sonia Keys, Powell Observatory, Kansas

Вы, возможно, уже слышали про 3753 Круитни (Cruithne), который я как-то назвал "второй луной Земли" когда-то давно? Эта мучительная история, если не возражаете - Круитни - камень размером всего 5 км, который следует за нами по орбите!

Что я имею в виду, когда говорю "следует"? Это значит, что Земле требуется 365 дней на полный оборот вокруг Солнца, а Круитни - 364 дня. Впечатляющее совпадение? Из системы отсчета, связанной с Солнцем, оба тела движутся по эллипсам, в одном фокусе которых оно и находится. А с точки зрения Земли - следующий за ней астероид совершает вот такую загогулину, как на анимации внизу:

 

Images credit: Wikimedia Commons user Jecowa, 2007.

Но технически это - не наш спутник потому, что он не связан с нами гравитационно. Это даже не чистый "троянец", его просто выбросит из нашей орбиты через несколько тысяч лет. Он подойдет довольно близко к Земле в 2292 году, и после этого взаимодействия, Круитни изменит свою орбиту на 500 тысяч км, а Земля - на 1.3 см!

Но это не значит, что мы совсем одиноки. В 2010 году был открыт настоящий астероид-"троянец" - спутник Земли!

Image credit: NASA/Jet Propulsion Lab-Caltech/UCLA.

Знакомьтесь - астероид 2010 TK7, 300 метров (не километров!) в поперечнике, который открыли всего несколько лет назад - в октябре 2010  - миссией WISE. Да, его открыл инфракрасный телескоп.

Он движется по вытянутой орбите вокруг точки Лагранжа L4, и если взлететь над плоскостью эклиптики, его траекторию можно было бы нарисовать такой:

Image credit: Paul Chodas & Don Yeomans

Итак, у нас не совсем вторая луна, но мы сделали неоспоримое открытие астероида-"троянца", который можем называть своим собственным. И это совсем не 3753 Круитни, а 3 тысячи лет - не время для Солнечной системы. Когда дело дойдет до "троянцев", держите в уме вот этот - 2010 ТК7!