Nátriumnak köszönhetjük a Geminidákat?

 

Fantáziarajz a nátriumgőzt kibocsátó Phaethon-ról

A Geminidák december közepi meteorraja a (3200) Phaethon nevű kisbolygó ajándéka, s talán az is kiderült most, hogy miért is mutat üstökös-jellegű aktivitást e kisbolygó a Nap közelében. Az aktivitás azért igen furcsa, mivel e kisbolygó nem jeges, így „hagyományos” üstökösaktivitásra képtelen. Egy friss amerikai kutatásban, amely a The Planetary Science Journal-ben jelent meg, arra jutottak, hogy a kb. 5,8 km átmérőjű Phaethon jég helyett nátriumot gőzölög. A kisbolygó elnyúlt, 524 napos pályája napközeléségére jócskán a Merkúr pályáján belülre ér, így a kisbolygó felszínét kb. 750 Celsius-fokosra melegíti fel a Nap. Ez a forróság már réges-rég elpárologtatta volna a felszín összes illó anyagát, vizet, szén-dioxidot, szén-monoxidot, az aszteroida felszínének szikláiból azonban kiszökhet a nátrium ezen a hőmérsékleten. 

A kisbolygó spektrumának adatai is arra utalnak, hogy nincsenek a felszínén hidratált (vizet tartalmazó) ásványok. A Phaethon decemberben felvillanó meteorjaiból, azok színének megfigyelése alapján hiányzik a nátrium – ez narancsszínű árnyalatot adna a légkörben felizzó porszemnek, a Geminidák meteorjai azonban nem vörösesek egy cseppet sem. 

Egy geminida tűzgömb, amelynek színe erősen zöldbe hajló.

Egészen eddig úgy gondolták a szakemberek, hogy a meteoroidok azután veszítették el a nátriumtartalmukat valamilyen módon, miután kiszakadtak a kisbolygóból. Az új tanulmány szerint azonban a nátriumnak kulcsszerepe van abban, hogy e porszemcsék egyáltalában távozni tudnak a Phaethon felszínéről. Bár a kisbolygó felszínének nátriumtartalma már rég elfogyhatott, a felforrósodó kőzetekben a mélyebb rétegeiből is a felszínre jut ez az anyag a repedéseken keresztül, s eközben magával ránt némi port is. Ahhoz, hogy ez a gyenge gravitációjú égitesten megtörténjen, nem is kell különösen nagy erő, elég az a kis pezsgés, amelyet a kijutó nátrium biztosít, ez elegendő erővel lökheti ki a kis szemcséket is, így a nátrium nemcsak a kisbolygó üstökösszerű aktivitására ad magyarázatot, hanem arra is, hogy miként lehet igen alacsony nátriumtartalma a Geminidák meteorjait adó porszemcséknek. A kutatók úgy vélik, a Phaethon sziklái közt például a szodalit és a nefelin nevű ásványok nátriumtartalma távozhat a napközelség során. 

A Phaethon pályája

Az elméletet az 1969-es Allende-meteorit egy darabkájának laboratóriumi vizsgálatával ellenőrizték. A feltételezések szerint az Allende egy, a Phaethonhoz hasonló kisbolygóból származhat, s a szenes kondritok (pontosabban a CV3-as típusúak) közé tartozik. A kísérlete előtt megmérték a darabka nátriumtartalmát. Eztán a laborban olyan hőmérsékletre hevítették a meteorit darabkáját, amilyet a Phaethon a napközelsége idején átél, a Phaethon 3 órás tengelyforgásának megfeleltethető „nappal” idejére. A darabka összetételét a hevítést követően ismét megmérték, s kiderült, hogy míg minden egyéb elem változatlan, a nátrium eltűnt belőle. A kutatók szerint ez történhet a kisbolygóval is, amikor napközelbe kerül. 

Modellszámításokat is végeztek a nátrium kiszabadulását illetően, s ezek azt mutatták, hogy valóban üstökös-jellegű aktivitást mutathat a kisbolygó pusztán ezen elemnek köszönhetően, amint a Nap közelébe ér. A felszín alatt lévő nátrium egy része kifelé (az űr felé) távozik, megy másik része pedig a kisbolygó mélyebb rétegei felé, ahol hidegebb van és így újra kicsapódhat. Az így az égitest felszíne alatti kissé nagyobb mélységben felhalmozódó nátrium azután később persze kiszabadulhat, ha akár a felszín eróziója, akár pl. egy becsapódás miatt közelebb kerül az átmelegedő felszínhez. Ez magyarázhatja azt is, hogy időnként hirtelen fellépő nagyobb aktivitást mutat a kisbolygó. A modellszámításban a kifelé áramló nátrium 20N erővel tör fel, ami pedig bőven elegendő ahhoz, hogy a kisbolygó gyenge gravitációjában a felszínről a szemcsék, vagyis a Geminidákat létrehozó meteoroidok kiszabadulhassanak. 

Az Allende meteorit egy darabkája

 A kutatás eredménye azt is sugallja, hogy túlzott egyszerűsítés, ha az égitesteket kisbolygó és üstökös kategóriákba soroljuk, mivel nemcsak a jég mennyiségétől függ az aktivitás, hanem attól is, hogy magasabb hőmérsékleteken milyen elemek válnak gőzzé s távoznak az égitestből. Nemrégiben a Bennu kisbolygóról – eddig nem igazán átlátott okokból – kiszabadult centis nagyságrendű kőzetszemcséket örökített meg az OSIRIS-REx űrszonda is, és bár e kisbolygón a Naptól való távolsága miatt nem lehet a párolgó nátrium a ludas, az mégis izgalmas, hogy ez is egy váratlan aktivitást mutató kisbolygó. 

 A Phaethon esetére visszatérve: egy korábbi kutatásból kiderült, hogy a pályaváltozásai miatt a kisbolygó korábbi aktivitása jóval erőteljesebb volt, ez hozta létre a Geminidák porfellegét, ám a jelenlegi aktivitás e 18 ezer éves ciklusban már a lefelé ívelő ágon jár, s jelenleg már kevés ez ahhoz, hogy újabb meteoroidokat termeljen. 

 A nátrium-elméletre igazolást persze még további mérésekkel lehet csak adni, erre is sor kerülhet azonban a japán DESTINY+ nevű űrszonda segítségével, amely majd a Phaethon-t keresi fel és vizsgálja meg kb. 500km közelről. A küldetés reményeink szerint 2024-ben indulhat, s 2028-ban repülhet majd el a kisbolygó mellett.