Исследования малых тел солнечной системы

 Т.К.Бреус, кфмн, 333 21 44, breus@iki.rssi.ru

 A.M.Krymskii, T.K.Breus, N.F.Ness, M.H.Acuna, J.E.P.Connerney, D.H.Crider, D.L.Mitchell, and S.J.Bauer, Structure of the magnetic field fluxes connected with crustal magnetization and top-side ionosphere at Mars, J. Geophys.Res. 107, 101029, 2002

     1.3. Меркурий.

1.3.1. Астрономические  наблюдения и синтез изоб-ражений Меркурия с высоким разрешением.

 Физические  свойства реголита Меркурия обобщены  в одноименном обзоре Л.В.Ксанфомалити в Астрон. вестнике. В течение 2002 г. выполнены 3 выезда в различные астрономические обсерватории, где были проведены новые астрономические наблюдения Меркурия. В мае 2002 наблюдения были весьма успешными (получено более 20 000 электронных снимков), в сентябре - почти бесполезными из-за неблагоприятных погодных условий, в октябре 2002 г. - полностью неудачными по той же причине. Методика наблюдений изложена в работе (Ксанфомалити и др., Астрон. вестник, 2002, 36, №4), результаты обработки наблюдений 2001 г., в которых легко удалось получить высокое разрешение, -- в работе (Ксанфомалити, Астрон. вестник, 2002, 36, №4). В докладе Л.В. Ксанфомалити "Современные исследования Меркурия" на съезде Астрономического общества (2002) эти результаты были обобщены.

     Обработка данных 2002 г. оказалась необычайно трудной. Для получения хороших результатов понадобились новые методы, новые программы и 6 месяцев кропотливого труда. Ныне эти трудности преодолены; найден вид неизвестной по съемке "Маринера-10" части планеты, где прослеживается большая кратерная равнина и окаймляющая ее материковая дуга. Изображение получено на основе малой части наблюдений со сверхкороткими экспозициями в обсерватории Скинакс, в мае 2002 г. По сравнению с другими опубликованными изображениями (например, Мендилло и др., Planetary & Space Science, 2001, v.49, 1501-1505), эти результаты вне конкуренции.

 д.ф.-м.н.  Л.В.Ксанфомалити, тел. 333 2322, e-mail . Л.В.Ксанфомалити, В.П.Джапиашвили, В.О.Кахиани, О.И.Кварацхелия, А.Н.Король, А.К.Майер, П.П.Петашвили. Оценка возможностей ПЗС-камеры при наблюдении планет. Астрономический Вестник. 2002 г. Т.36. №4. С.366-373.

 Л.В.Ксанфомалити. Изображения Меркурия высокого разрешения, полученные наземными средствами. Астрономический Вестник. 2002. Т.36. № 4. С. 291-301.

 Л.В.Ксанфомалити. Современные исследования Меркурия. Научная конференция "Международное сотрудничество в области астрономии", 25 мая -2 июня 2002 г., Москва (тезисы докладов), с. 39 (Издание VI съезда Астрономического общества).

1.3.2. Разработка  принципов определения наклонения  полярной оси и либрации планеты  методом спекл-смещений.

а. Предложен  способ определения положения полярной оси и физических либраций Меркурия, названный Радиолокационной интерферометрией спекл-смещения (РИСС) и разработана методика проведения эксперимента. Способ разработан И.В.Холиным и основан на рассмотренном в ранних работах (Холин 1988, 1989, 1990, 1992) новом физическом эффекте смещения "замороженной" спекл-структуры или дальней когерентности рассеянного планетами радиолокационного поля и позволяет на 3-4 порядка величины, т.е. в 1000-10000 раз улучшить точность измерения спин-вектора планет земной группы и Луны с Земли по сравнению со всеми другими известными способами включая радиоинтерферометрию. Кроме того, каждое измерение проводится в течение нескольких минут, т.е. является по сути мгновенным, что позволяет оценить регулярные и хаотические вариации спин-вектора как в величине (либрации), так и в ориентации (нутации, прецессия).

б. По предложению И.В.Холина и совместно с ним, ведущими специалистами США на интерферометре Голдстоун - Грин Бэнк (США) в мае-июне 2002 проведен ряд успешных РИСС-экспериментов, подтвердивших наличие эффекта дальней когерентности. В настоящее время в США продолжается обработка РИСС-данных и ожидается, что точность измерения наклонения будет улучшена в ~1000 раз по сравнению с результатами Маринера 10 и наземными радиолокационными и радиоинтерферометрическими методами.

в. Оценены  возможности РИСС-подхода применительно к оценке спин-вектора Венеры и Луны.

    1.4.Титан.

     На основе моментного метода решения уравнения коагуляции построена одномерная микрофизическая модель фотохимического аэрозоля в атмосфере Титана, обладающая значительно более высокой по сравнению с другими моделями вычислительной эффективностью. Результаты моделирования находятся в согласии с данными наблюдений и других моделей, в частности, предсказывают коагуляцию частиц фолина до размеров 0.3-0.4 мкм, после чего их рост практически прекращается. Модель планируется использовать для интерпретации данных зонда "Гюйгенс", посадка которого на Титан ожидается в 2004 году. Были проведены численные эксперименты с разработанной в Гамбургском университете упрощенной версией модели общей циркуляции PUMA, адаптированной под условия Титана. Предварительные результаты показывают, что в период солнцестояния в основной толще атмосферы формируется зональная суперротация при скоростях ветра 15-25 м/с на высоте до 40 км.

    1.5. Кометы.

1.5.1. Рассеяние  света кометной пылью. Агрегатная  модель кометных частиц.

 На основе  единого подхода к рассмотрению  частиц кометной пыли и зерен  реголита как агрегатных образований  показано, что поведение линейной  поляризации света, отраженного  безатмосферными небесными телами, можно объяснить неоднородностями зерен реголита, сравнимыми по величине с длиной волны. Была предпринята попытка объяснения отрицательной ветви поляризации реголита также агрегатной структурой зерен реголита. В отличие от кометной комы реголит представляет собой оптически полубесконечую среду, и взаимное влияние его частиц существенно. Для получения отражательных характеристик реголита необходимо смоделировать взаимодействие рассеивателей, что можно в некоторой степени выполнить, если представить зерна реголита в виде агрегатных структур, образованных из нескольких или многих элементов. В рамках агрегатной модели частиц удается объяснить основные наблюдаемые особенности фазовых и спектральных зависимостей линейной поляризации света, рассеянного кометами и безатмосферными небесными телами, которые обусловлены различием элементарных рассеивателей по составу, размерам и структуре. . Показано, что объяснение спектральной зависимости поляризации света, рассеянного кометной пылью, требует предположения об агрегатной структуре пылевых частиц, в то время как цвет кометной пыли может быть объяснен в рамках модели однородных частиц.

 Для объяснения  спектральной зависимости интенсивности  и поляризации света, рассеянного  кометной пылью, проведено моделирование  рассеивающих свойств как однородных частиц, так и кластеров различного состава и размеров. Спектральный градиент поляризации агрегатных частиц в основном положителен, однако при некоторых комбинациях размеров и показателя преломления можно получить отрицательный градиент, который наблюдается в отдельных случаях в джетах. Обычно наблюдаемый красный цвет кометной пыли требует более крупных частиц, рассеяние на которых в рамках агрегатной модели пока невозможно рассчитать из-за компьютерных ограничений. Показано, что агрегаты в целом "более синие", чем однородные частицы таких же размеров и состава. Однако в рамках модели однородных частиц, в частности сфероидов, удалось объяснить измеренное изменение цвета кометной пыли при распаде кометы C/LINEAR (1999 S4) и вариации цвета в коме.

     1.6. Ранняя эволюция планетных тел.

1.6.1. Экспериментальные  работы по исследованию воздействия  высокоскоростных ударов крупных  метеоритов на эволюцию планетных  тел и выявлению последствий  таких глобальных катастроф в  атмосфере и литосфере Земли. 

1.6.1.1.Исследовалось  поведение сидерофильных элементов при ударно-испарительной химической дифференциации расплавленного силикатного вещества, моделирующего ударный расплав, возникающий при падении хондритового метеорита в лунные базальты. Объектом изучения были капли расплава, изначально обогащенные платиной и претерпевшие существенную потерю массы в расширяющемся облаке ударно-генерированного пара.

 В собранном  материале были обнаружены субмикронные, богатые платиной капли обогащенные  также Fe, Р, S и Ni. Было показано, что сильно нагретый расплав (>3000 K) заметным образом теряет железо, главным образом, в результате интенсивного сброса капель самородного металла, образующихся за счет термовосстановительных процессов. В процессе формирования ликватов железа в них концентрируются сидерофильные элементы. Сформированные капли уносятся в парогазовое облако, обеспечивая высокую мобильность сидерофильным элементам и способствуя очищению от них ударных силикатных расплавов. В процессе разлета высокотемпературного облака пара происходит улетучивание железа и формируются капли, обогащенные платиной.

 Выявленный  механизм имеет существенное  значение для понимания степени  мобильности сидерофильных элементов в высокотемпературных силикатных расплавах, образующихся при ударных процессах. Ранее многие сидерофильные элементы, в частности высокосидерофильные элементы платиновой группы, рассматривались как нелетучие и использовались в качестве маркера загрязнения ударного расплава веществом хондритового ударника. Выявленный механизм также позволяет понять механизм обогащения труднолетучими сидерофильными элементами слоев отложений паро-газового облака от крупных ударных событий в земной истории.

 Работа  выполнялась в кооперации с  ИГЕМ РАН, ГЕОХИ РАН и Институтом  химии общества им. М.Планка (ФРГ).

 Результаты  работы докладывались на 33-ой  ежегодной конференции по наукам  о Луне и планетах в Хьюстоне (США).

     Проведено изучение химии ударно-испарительных процессов в системе, моделирующей высокоскоростной удар кометы по силикатному веществу. Высокоскоростные удары комет по поверхности планет также вероятны, как и удары астероидов, и отличаются от последних участием в химических процессах большого количества летучих. Ранее химические процессы при высокоскоростном ударе кометы по силикатному веществу не изучались.

 Модельный  эксперимент выполнялся с помощью  лазерной установки. В качестве  мишени использовалась модельная  смесь кометного и силикатного  материала основного состава.  Состав кометного вещества определялся  на основании данных о химическом  составе частиц кометы Галлея, полученных во время проекта  "Вега-1,2". Результаты эксперимента  показывают значительное взаимодействие  легколетучих компонентов с силикатными  сконденсировавшимися частицами.  Концентрация H, C, N, P, Cl и S составляет до ~50 % конденсата. Профиль концентрации летучих компонентов имеет явный тренд к обогащению в поверхностных слоях пленок конденсата, формирующихся на заключительном этапе испарительного процесса при падающей температуре.

       Аналогичные профили концентраций летучих элементов найдены в сублимационных слоях лунного реголита из миссии "Луна-16", что свидетельствует в пользу ударного происхождения этих сублимационных слоев и, возможно, при ударе комет. Типы химических связей элементов свидетельствуют об образовании разнообразных химических комплексов: органическое вещество, карбонаты, фосфаты и фосфиды, сульфаты и сульфиды, гидроксиды и др. Выполненный эксперимент является пионерским исследованием и показывает сложность химических процессов в ударно- испаренном облаке с участием летучих.

 Работа  выполнялась в кооперации с  ИГЕМ РАН, ГЕОХИ РАН и Институтом  химии общества им. М.Планка (ФРГ).

 Результаты  работы докладывались на 33-ой  ежегодной конференции по наукам  о Луне и планетах в Хьюстоне (США). Доклад был представлен  на 12-ю ежегодную международную  Голдшмидтовскую конференцию.

 к.ф.-м.н.  Герасимов М.В. (тел. 333-11-55, mgerasim@mx.iki.rssi.ru)

      1.7. Внесолнечные планеты.

1.7.1. Анализ  данных о внесолнечных планетных  системах.

 В 2002 г.  Была завершена работа над  рукописью и опубликована в  "Историко-астрономических исследованиях"  История открытия внесолнечных  планет (Л.Ксанфомалити), охватывающая период 1950-2002 гг. В публикации рассмотрена роль ведущих ученых и научных идей, которые привели к открытию внесолнечных планет. Подготовлена новая рукопись о закономерностях в распределении эксцентриситетов орбит внесолнечных планет. Сделан ряд докладов на конференциях, из которых следует отметить международную конференцию "Инструменты, методы и задачи Астробиологии", проводившуюся Палеонтологическим институтом РАН, где был представлен доклад "EXTRASOLAR PLANETS AS A CASE FOR POSSIBLE LIFE BEYOND THE EARTH" (Л.Ксанфомалити), публикуемый в издании Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering.

 д.ф.-м.н.  Л.В.Ксанфомалити, тел. 333 2322, e-mail

 Л.В.Ксанфомалити. История открытия внесолнечных планет. Историко-астрономические исследования, выпуск XXVII, сс. 54-78, Москва, Наука, 2002.

      1.8. Экологические исследования.

1.* Сердечно-сосудистая система в состоянии патологии, по-видимому, является основной мишенью для воздействия гелиогеомагнитной активности (по анализу более 6 миллионов медицинских показателей вызовов скорой помощи г. Москва за три года по 10 заболеваниям).

2.* Новые  аспекты хроноструктуры биологических объектов, свидетельствующие об универсальности биологических ритмов таких периодов, как полунедельный и околонедельный ритмы, на всех уровнях биологических систем (на популяционном материале около 300 000 показателей и при лабораторных и натурных наблюдениях).

3.* Ключевая  роль биологической недели в  аспекте выживания детского организма  и в формировании кризисных  состояний больного взрослого  организма (по архивным данным  длительного мониторирования 220 новорожденных детей в первые месяцы жизни и по архивным данным инфекционных заболеваний и хирургических операций). Высокий коэффициент корреляции околонедельных ритмов у новорожденных детей с околонедельным ритмом Кр-индекса геомагнитной активности (порядка 0,7 с достоверностью P=0,012) (46 детей в течение нескольких первых недель жизни).

4.* Синхронность  вариаций околонедельных гелиогеофизических и биологических ритмов в цикле солнечной активности, свидетельствующая о том, что гелиогеофизические ритмы могли быть внешними датчиками времени, породившими биологические ритмы в процессе эволюции (по данным самоизмерений частоты сердечных сокращений у 4 здоровых людей на протяжении 9 лет).

5.* Максимальная биотропность сильных планетарных геомагнитных бурь, сопровождающихся уменьшением интенсивности космических лучей (Форбуш-эффект), в отношении инфарктов миокарда и инсультов головного мозга (180 000 вызовов скорой помощи).