Знакомьтесь: Катя Францева — астероид, а также украинка, которая исследует кометы и космическую пыль

Недавно в нашей Солнечной системе появился астероид под названием (13680) Katyafrantseva. То есть возник он еще в незапамятные времена, в 1997 году о его существовании узнали астрономы, а в июле этого года он официально получил имя в честь исследователя космоса Екатерины Францевой.

Она родилась и выросла в Виннице, окончила университет в Киеве, а сегодня работает в университете Гронингена (Нидерланды). Исследует взаимодействие комет, астероидов и космической пыли с планетами в нашей Солнечной системе и не только.

hromadske расспросило ее, зачем это нужно, откуда взялся лед на раскаленном Меркурии и где искать «кирпичики жизни» на Марсе.

Но начали мы разговор с того, как чувствует себя человек, в честь которого официально назвали астероид, вращающийся вокруг Солнца где-то между орбитами Марса и Юпитера.

Имя для малого тела  

Екатерине, очевидно, непросто найти слова для ответа. Примечательно, что это важно для нее, и она волнуется. Впрочем, объясняет, что ничего экстраординарного не произошло.

Katyafrantseva — один из очень многих известных нам астероидов. У нас нет оснований считать его каким-то особенным, а называть астероиды именами астрономов — это обычная практика. Потому что, в конце концов, сегодня таких тел — астероидов и комет — известно более миллиона, а их исследователей — куда меньше. Поэтому многие астероиды названы именами героев античной мифологии, городов и стран. Один, например, называется 1709 Украина.

Предлагает название астероида тот, кто его открыл. Специальный комитет может рассматривать заявку несколько лет — и вовсе не обязательно, что утвердит ее. Например, нельзя называть астероиды в честь домашних животных. А еще надо убедиться, что среди более миллиона уже известных астероидов не еще одного с таким же именем.

Астероиды из одной семьи 

Katyafrantseva открыли еще в 1997 году друзья и коллеги астронома Михаэля Мюллера (Michael „Migo“ Mueller), научного руководителя Екатерины. Есть в космосе и астероид, названный в его честь — 17779 Migomueller.

Вместе с Katyafrantseva они принадлежат к одной семье. Это означает, что когда-то они были частью одного большого космического тела, которое потом разрушилось, — скорее всего, столкнулось с другим. Теперь его обломки, такие как Migomueller и Katyafrantseva, движутся по сходным орбитам.

Но орбиты по тем или иным причинам могут меняться. И это означает, что астероид могут ждать «приключения» — столкновение с другими малыми небесными телами или даже падение на поверхность планеты.

Именно такие события и исследует Екатерина Францева. Правда, ее прежде всего интересуют не последствия катастроф вроде той, что произошла около 65 миллионов лет назад и, как многие считают, привела к вымиранию динозавров. А то, как астероиды, кометы и космическая пыль доставляют на поверхность планет воду и органические соединения.

Зачем это нужно знать, мы расскажем позже. А сейчас отправимся в тот самый 1997 год, когда коллеги Михаэля Мюллера открыли астероид, названный позже в честь Екатерины Францевой.

Все началось с яркой кометы  

Ей было шесть лет, когда в родной Виннице, как и миллионы людей по всему миру, она наблюдала на ночном небе комету Хейла-Боппа.

«Было холодно, потому что это было зимой, и очень хотелось спать. Но очень круто, потому что комета была очень яркая и красивая», — вспоминает она.

Комета Хейла-Боппа была настолько яркой, что увидеть ее не мешали даже уличные фонари. Поэтому ее иногда называют самой яркой кометой XX века.

Родители Екатерины интересовалась космосом, их работа не была с ним связана. Вечером они ходили по улицам города, рассматривали созвездия и рассказывали дочери связанные с ними легенды. Наверное, эти рассказы и яркая комета определили будущий выбор девушки. После завершения школы она поехала в Киев и поступила в КНУ имени Тараса Шевченко на астрономию.

А после завершения университета в 2014 году уехала в Нидерланды, чтобы продолжить обучение в аспирантуре. Здесь, в университете Гронингена, она сегодня занимается научной работой и читает студентам курсы по астробиологии и планетарным системам.

В нашей Солнечной системе сегодня известно восемь планет, а также их спутники и карликовые планеты. Но сегодня нас больше интересуют малые тела Солнечной системы — астероиды и кометы.

Основная их часть сосредоточена в двух областях. В так называемом главном поясе — между орбитами Юпитера и Марса — живут астероиды. А в поясе Койпера — за орбитой последней планеты, Нептуна — в основном ядра комет.

Разница между астероидами и кометами заключается в том, что первые состоят из «камня», а вторые — из воды и соединений, испаряющихся при относительно низких температурах. Поэтому когда они приближаются к Солнцу, у них «вырастает» хвост.

В состав комет и астероидов входит вода, а также различные органические соединения: спирты, сахара, аминокислоты и другие. Они входят и в состав космической пыли, которая образуется, например, в результате столкновений комет и астероидов между собой. И все они время от времени падают на поверхности планет. Именно эти процессы и изучает Екатерина Францева с помощью компьютерного моделирования.

Интересны они тем, что объясняют, почему планеты стали такими, какие они есть. А еще эти исследования могут пролить свет на происхождение жизни.

Загадка воды на Земле 

Вот, например, откуда на Земле взялась вода — огромный Мировой океан, — а в придачу к нему все реки, озера и ледники? Очевидного ответа нет. Но есть две основные теории.

Первая говорит, что молекулы воды содержались внутри первичных блоков — «булыжников», которые позже «слиплись» воедино и образовали нашу планету. Согласно же второй, воды в этих «булыжниках» быть не могло, потому что они находились слишком близко к Солнцу. Ее позже принесли на Землю кометы, которые в молодой Солнечной системе очень активно бомбардировали поверхность нашей планеты.

Екатерина Францева говорит, что, вероятнее всего, верны обе теории. Вода была на планете с самого начала. Но поскольку мы точно знаем, что на нее падали кометы и астероиды, то есть на Земле и принесенная ими вода.

Лед среди пекла 

Сама Екатерина этот вопрос не исследовала, зато ее интересует происхождение воды на Меркурии. Кто-то может удивиться, что на ближайшей к Солнцу планете, где температура поверхности может превышать 400°C, есть вода. Но это так, более того — она находится в замерзшем состоянии.

Дело в том, что рядом с полюсами Меркурия есть кратеры, на дно которых никогда не попадают солнечные лучи. Поэтому там всегда достаточно холодно для того, чтобы сохранялся лед. Но как он оказался на этой раскаленной планете?

Чтобы ответить на этот вопрос, Екатерина Францева провела компьютерное моделирование. Его результаты показывают, что все то количество воды, которая, по расчетам, сейчас есть на Меркурии, могли в течение одного миллиарда лет принести туда именно кометы, астероиды и космическая пыль. И главную работу — 90% — сделала именно пыль.

Теоретически вода могла появиться на Меркурии и другим способом — благодаря взаимодействию солнечного ветра с горными породами. Возможно, это действительно происходит, но моделирование Екатерины Францевой доказывает, что всю воду можно списать на пыль и кометы с астероидами. А в дополнительных источниках нужды нет.

Считать и измерять

Насколько эти расчеты верны, мы сможем узнать после 2025 года, когда начнется основная часть миссии BepiColombo. Тогда на орбиту вокруг Меркурия выйдут сразу две космические станции, которые сегодня уже на пути к своей цели.

Можно сказать, что процесс изучения Вселенной движется по спирали. Например, теоретики моделируют процесс доставки воды на Меркурий, а последующие наблюдения показывают, насколько такие модели были удачными. А если нет, выявляют то, что не смогли или забыли учесть теоретики. После этого моделирование делается более точным, и все повторяется.

«Одно дело, когда мы наблюдаем некое явление в космосе, а совсем другое, когда у нас есть еще и теоретическая модель, которая это явление описывает. Если результаты наблюдений и модели совпадают, тогда мы лучше понимаем космос», — объясняет Екатерина.

Где на Марсе искать «кирпичики» жизни?

Другая планета, которая интересует Екатерину Францеву — Марс.

Большинство, хотя и не все миссии к Красной планете занимаются поисками каких-либо признаков жизни (пусть и в далеком прошлом), или хотя бы условий для нее. Таких, например, как вода. Или органические молекулы, которые теоретически могли бы стать «кирпичиками» сложных и «живых» молекул — нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) или белков. Хотя наличие простых органических молекул — это вовсе не доказательство и не признак существования жизни, а лишь предпосылка.

Екатерина Францева в своей работе показала, что астероиды и кометы были и являются важными поставщиками органики на Марс. Но, как и в случае с Меркурием, такое теоретическое предсказание было бы хорошо подтвердить инструментально.

Сделать это смогут будущие марсианские миссии, но искать они должны не где угодно, а рядом с молодыми ударными кратерами, там, где сравнительно много кометного или астероидного вещества. Молодыми, конечно же, в геологическом измерении — несколько миллионов лет.

У далекой звезды 

Интересно, а как в других звездных системах? Там тоже кометы с астероидами поставляют воду и органику на поверхность планет? По крайней мере, Екатерине Францевой это точно интересно. Но чтобы исследовать этот вопрос, надо найти звездную систему, похожую на нашу. По крайней мере, чтобы в ней тоже были кометы и астероиды, обнаружить которые с современными техническими возможностями бывает очень сложно.

Исследовательница выбрала звездную систему HR 8799, расположенную на расстоянии 129 световых лет от нас. Как и вокруг нашего Солнца, вокруг нее вращаются четыре планеты-газовых гиганта. Они похожи на наш Юпитер, но в больше его в несколько раз — настолько, что их в буквальном смысле можно увидеть с помощью мощных телескопов. Тогда как в большинстве случаев об экзопланетах мы знаем только по их косвенным «следам», но самих планет не видим.

А еще в этой звездной системе, как и в нашей, есть два пояса малых тел: один внутренний, вроде нашего главного пояса астероидов, и один внешний — вроде пояса Койпера. Нам неизвестно, есть ли там каменистые планеты наподобие Земли, Марса или Венеры. Но не исключено, что дальнейшие наблюдения могут их обнаружить.

В ожидании Джеймса Уэбба

Екатерина Францева рассчитала, как астероиды и кометы обогащают минералами и металлы планеты, вращающиеся вокруг HR 8799. И снова, как в случаях с Марсом и Меркурием, надо проверить, верны ли ее расчеты? Достаточно ли хорошо мы понимаем, что происходит в этой звездной системе, такой похожей на нашу?

До сих пор такой возможности не было. Но уже этой осенью NASA планирует запустить на орбиту космический телескоп «Джеймс Уэбб». Он будет самым мощным из всех подобных приборов. Таким мощным, что сможет не просто «видеть» экзопланеты, но и изучать их строение, что до сих пор делать было крайне трудно.

Среди многих своих других задач он сможет и измерить количество минералов на этих планетах. И тогда мы увидим, правильной ли была модель Екатерины Францев.

* * *

Уже после того, как наш разговор закончился, Екатерина прислала мне сообщение:

«Недавно читала в одной статье, что астероид, названный в честь кого-то, это как символическая могильная плита, которая будет летать вокруг Солнца, пока существует человечество». 

На самом деле, на много миллионов или миллиардов лет дольше. Как тут не волноваться?