Купа щебеню

Вважається, що більшість невеликих астероїдів — це купи щебеню^[3].

Купи щебеню утворюються, коли астероїд або супутник (який спочатку може бути й монолітом) розбиваються на шматки внаслідок удару, і невдовзі окремі шматки знову зливаються в одне тіло, переважно за рахунок власної гравітації. Зазвичай таке злиття триває від кількох годин до кількох тижнів^[5].

Коли астероїд, який є купою щебеню, проходить неподалік набагато масивнішого тіла, припливні сили змінюють його форму^[6].

Розраховуючи щільність астероїдів, вчені вже давно підозрювали, що в багатьох випадках вони є купами щебеню. Обчислені щільності часто виявлялися значно меншими, ніж у метеоритів, які іноді ідентифікували як шматки астероїдів.

Багато астероїдів із низькою щільністю вважаються купами щебеню, наприклад 253 Матільда. Маса Матільди, визначена місією NEAR Shoemaker, є надто низькою для її спостережуваного об'єму, якщо врахувати, що її поверхня складається з каміння. Навіть якби Матільда складалася б із льоду з тонкою кіркою гірської породи, це не забезпечило б належної щільності. Крім того, великі ударні кратери на Матільді є свідченням того, що вона зазнавала зіткнень із метеоритами, які розбили б монолітне тіло на шматки.

Однак першим сфотографованим астероїдом, який однозначно ідентифікували як купу щебеню, став 25143 Ітокава, який не має явних ударних кратерів, а отже, майже напевно є результатом злиття пошматованих фрагментів.

Астероїд 433 Ерос, головна ціль місії NEAR Shoemaker, хоч він увесь і вкритий тріщинами, був усе ж ідентифікований як суцільне тіло. Було виявлено, що інші астероїди (зокрема, можливо, й Ітокава) є контактно-подвійними малими тілами — тобто кожен із них являє собою два окремих тіла, які торкаються одне одного; уламки можуть як заповнювати, так і не заповнювати місце їхнього контакту.

Утворення великих внутрішніх пустот є можливим унаслідок дуже малої ваги більшості астероїдів. Попри тонкий зовнішній шар реголіту (принаймні при роздільній здатності космічних апаратів), гравітація астероїда настільки слабка, що домінуючою силою є тертя між фрагментами: воно не дає змоги дрібним шматочкам переміститися всередину й заповнити пустоти.

Усі найбільші астероїди (1 Церера, 2 Паллада, 4 Веста, 10 Гігея, 704 Інтерамнія) — це суцільні тіла, усередині яких немає великих пустот. Можливо, поясненням цього є їхні розміри: вони достатньо великі, щоб не руйнуватися від зіткнень із метеоритами. Можливо також, що Церера та кілька інших найбільших астероїдів є надто масивними: навіть якщо такий астероїд унаслідок удару розбивається на шматки, які не розлітаються, а знову збираються в єдине тіло; їхня самогравітація виявляється достатньо великою, щоб стиснути їх настільки щільно, щоб пустот між ними не залишалося. Зокрема, Веста з моменту свого утворення спромоглася вціліти після принаймні одного потужного удару. Вона виявляє ознаки гравітаційної диференціації внутрішньої структури. Це випливає з наявності величезного кратера на її поверхні; він же вказує на те, що Веста не є купою щебеню. Відтак, це є свідченням того, що великий розмір слугує захистом від перетворення небесного тіла на купу щебеню.

Дані спостережень свідчать, що ядро комети може бути не єдиним суцільним тілом, а агломерацією дрібних фрагментів, які слабко пов'язані одне з одним і час від часу зазнають руйнівних подій, хоча очікується, що великі фрагменти комет спершу утворилися в процесі конденсації, а не ударного зіткнення уламків, як у випадку з астероїдами^{[7][8][9][10][11]}. Утім, спостереження in situ, проведені космічним апаратом «Розетта», вказують на те, що цей процес може бути складнішим^[12].

Фобос, більший із двох природних супутників планети Марс, теж вважається купою щебеню, яку утримує тонка реголітова кора завтовшки 100 м^[13][14]. Спектроскопія складу Фобоса дає змогу припустити, що Фобос може бути захопленим астероїдом основного поясу^[15][16].

• Ядро комети

• Зображення великим планом Ітокава, астероїда — купи щебеню [Архівовано 14 травня 2013 у Wayback Machine.]
• NASA Astronomy Picture of the Day: Saturn's Moon Calypso, another possible rubble pile (17 February 2010)
• Гіпершвидкісні зіткнення з астероїдами, які є купами щебеню [Архівовано 13 червня 2020 у Wayback Machine.] pdf online @ kent.ac.uk