Железные астероиды оказались прочнее, чем считалось

Физики из Оксфордского университета приняли участие в новом исследовании, которое показало, что богатые железом астероиды могут выдержать гораздо больше энергии, чем предполагалось ранее, не разрушаясь. Это открытие имеет прямое значение для стратегий планетарной защиты. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.

Экспериментальная установка. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66912-4

Недавние миссии, такие как DART от NASA, успешно изменившая траекторию астероида Диморф в 2022 году, показали, что перенаправление астероида возможно. Но чтобы делать это надёжно, учёные должны понимать, как материалы астероидов ведут себя под интенсивным, быстрым нагревом — в условиях, сильно отличающихся от медленных, разрушительных лабораторных тестов.

В новом исследовании международная команда, включая физиков из Оксфорда, использовала установку HiRadMat в ЦЕРНе для облучения образца железного метеорита Кампо-дель-Сьело (аналога богатого металлами астероида) с помощью чрезвычайно энергичных протонных пучков с энергией 440 ГэВ.

Применяя лазерную допплеровскую виброметрию (когда лазеры используются для измерения крошечных вибраций на поверхности образца), они получили данные в реальном времени о том, как материал реагирует на быстрое нарастание напряжения. Тест был неразрушающим, что позволило исследователям измерить напряжение, деформацию и изменение формы по мере их возникновения, а не только до и после.

Результаты показывают, что материалы астероидов могут поглощать значительно больше энергии, чем предполагают традиционные модели, не фрагментируясь — и могут даже становиться прочнее в процессе. По-видимому, это происходит потому, что материалы астероидов ведут себя как сложные композиты, чья внутренняя структура перераспределяет и усиливает напряжение неожиданным образом. Особенно удивительным открытием стало то, что метеорит показал демпфирование, зависящее от скорости деформации: чем быстрее он подвергается нагрузке, тем лучше рассеивает энергию.

Железный метеорит Кампо-дель-Сьело, использованный в исследовании. Автор: Eric Halwa

Выводы имеют важные последствия для стратегий отклонения астероидов. В частности, они указывают на возможность доставки энергии глубоко внутрь астероида, не разрушая его. Это открывает путь к новым методам отклонения, которые эффективнее толкают астероид, сохраняя его целостность.

Соавтор исследования профессор Джанлука Грегори (факультет физики Оксфордского университета) сказал: «До сих пор мы в значительной степени полагались на симуляции и статические лабораторные испытания, чтобы понять, как материалы астероидов ведут себя при ударе или облучении. Это первый раз, когда мы смогли наблюдать — неразрушающим образом и в реальном времени — как реальный образец метеорита деформируется, укрепляется и адаптируется в экстремальных условиях».

Исследование решает давнюю проблему в науке о планетарной защите: расхождения между лабораторными измерениями прочности метеоритов и гораздо более низкими значениями, выведенными из наблюдений за тем, как метеоры разрушаются в атмосфере Земли. Новые данные показывают, что эти различия можно объяснить тем, как напряжение перераспределяется внутри неоднородной микроструктуры метеоритов.

Исследование было разработано в партнёрстве с компанией Outer Solar System Company (OuSoCo), которая изучает возможность создания космических систем с высокоэнергетическими протонными пучками.

Больше информации: M. Bochmann et al, Dynamical development of strength and stability of asteroid material under 440 GeV proton beam irradiation, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66912-4

Источник: University of Oxford