Novinky

Rozhovor: David Čapek - Mizení sodíku z meteoroidů

Země se denně střetává s drobnými kamínky, které nám na obloze vytváří krásné meteory. Systematické sledování meteorů přineslo zajímavé zjištění, že v některých z nich chybí sodík. Ten jinak spolu s několika dalšími prvky svítí ve všech meteorech. Výzkumem tohoto jevu se zabývá dr. David Čapek z Astronomického ústavu AV ČR.

Z čeho dokážete zjistit chemické složení meteorů?

Chemické složení meteorů jsme schopni zjistit z pozorování jejich spekter. Ta jsou charakteristická jasnými emisními čarami a to především čarami hořčíku, sodíku a železa. O něco méně výrazná je například čára vápníku a některých dalších prvků.

Vy jste našli řadu meteorů, ve kterých právě sodík chybí. Čím se to dá vysvětlit?

Kolegové z oddělení meziplanetární hmoty publikovali práci, ve které uveřejnili asi stovku pozorovaných spekter, především sporadických meteorů. U nich zjistili, že čára sodíku je méně jasná, než by odpovídalo předpokladu, že materiál je chondritický. Tyto meteory rozdělili do tří skupin. V první skupině jsou meteory pouze se spektrálními čarami železa. To zřejmě odpovídá železným meteoritům, u kterých došlo k ochuzení o sodík už v mateřském asteroidu v důsledku magmatické diferenciace. Druhá skupina jsou tělesa, jejichž dráhy jsou typu Halleyovy komety. U nich se předpokládá, že ke ztrátě sodíku došlo na povrchu mateřských komet, které byly dlouhodobě bombardovány částicemi kosmického záření. Třetí skupina je typická tím, že se přibližuje ke Slunci na méně než 0,2 astronomické jednotky (Merkur má 0,38). Předpokládá se, že k úniku sodíku došlo v tomto případě důsledkem ohřevu v blízkosti Slunce.

To ochuzení o sodík jste pozorovali například u meteorického roje Geminid. Jak tento roj přišel o sodík?

U kometárních meteoroidů, jako jsou například Geminidy, předpokládáme, že jsou to tělesa, která si nelze představit jako malé monolitické kaménky, jako je například většina meteoritů, které dopadly na zemský povrch. Spíše se jedná o jakési slepence malých prachových částeček, kterým říkáme prachové koule. Jsou to tělesa, která mají velkou porozitu. My předpokládáme, že sodík je zřejmě v jednotlivých prachových zrnech obsažen zejména v alkalických živcích, jílových minerálech, případně vápenatých sklech. Když se meteoroidy s touto strukturou dostanou do blízkosti Slunce, tak sodík začne v důsledku vysoké teploty difundovat na povrch těchto malých zrníček. Následně se díky tepelné desorpci sodík uvolní do pórového systému meteoroidu a proudí k povrchu, odkud uniká do meziplanetárního prostoru.

Na čem závisí rychlost unikání sodíku z meteorického tělesa?

V prvé řadě závisí na nejmenší vzdálenosti od Slunce a tomu odpovídající teplotě, kterou meteoroid dosáhne. Podle našich výpočtů je potřeba, aby se meteoroid přiblížil na méně než 0,2 astronomické jednotky. Pak už se dá hovořit o podstatném úniku sodíku. Další důležitou vlastností, je zrnitost meteoroidu, tzn. velikost zrníček, ze kterých sestává.

Jak dlouho trvá přibližně trvá, než se z meteorického tělesa všechen sodík vypaří?

My jsme prováděli výpočty pro meteorický roj Geminidy a u nich jsme zjistili, že k podstatnému úniku sodíku může dojít už za 2000 let. Ale obecně to říct nelze, to závisí na mnoha faktorech, jak už jsem uvedl: hlavně na vzdálenosti od Slunce a zrnitosti. V některých případech může stačit jediný průlet perihéliem, pokud je přitom vzdálenost od Slunce dostatečně malá.

Pomáhá vám měření množství sodíku, které chybí ve spektru meteoru, ke zjišťování vnitřní stavby meteorických tělísek?

Určitě ano. Například model, který jsme vyvinuli pro roj Geminid, nám potvrdil, že Geminidy nejsou monolitická tělesa, ale jsou to už výše zmíněné prachové koule. Podle našich výpočtů by z těles odpovídající velikosti, bez struktury prachové koule, nemohlo k úniku sodíku vůbec dojít.

Váš výzkum se týká těch nejmenších těles ve sluneční soustavě, tedy meteoroidů. Dá se váš výzkum nějak aplikovat na planetky?

Ano dá. Například existuje určitá možnost, že se některé asteroidy (které dnes mají perihélium dále než ony 0,2 astronomické jednotky) mohly někdy v minulosti přibližovat ke Slunci mnohem těsněji. V dnešní době by se to dalo dokázat tak, že bychom zjistili, že tyto planetky mají povrch ochuzený o sodík podobně jako meteoroidy.

Proč jste si z těch všech prvků, které ve spektrech meteorů vidíte, vybrali právě sodík?

K tomu nás vedly dva důvody. Jednak ten, že v některých meteorech pozorujeme úbytek sodíku a ne úbytek třeba hořčíku a potřebovali jsme tento fakt vysvětlit. Navíc sodík je ze zmíněných prvků nejtěkavější a on jediný mohl takto jednoduše utéci.

Na otázky Petra Sobotky odpovídal dr. David Čapek z Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR.