Впервые показана возможность формирования плазменно-пылевых кристаллов вблизи комет
Сотрудники Института космических исследований Российской академии наук впервые в мире показали, что плазменно-пылевые кристаллы могут естественным образом формироваться вблизи комет и, возможно, активных астероидов. Результаты исследования опубликованы в Письмах в «Журнал экспериментальной и теоретической физики» (том 123, вып. 9–10, 2026).
Как объяснили учёные, в космосе частицы пыли встречаются повсюду. Вблизи космических тел, сталкиваясь с потоками солнечного ветра и ультрафиолетовым излучением, они приобретают электрический заряд и вместе с ионами и электронами образуют пылевую плазму. Прежде в экспериментах уже было показано, что в пылевой плазме, созданной в лаборатории, заряженные пылинки могут выстраиваться в кристаллическую решётку, образуя плазменно-пылевые кристаллы. Однако в природе такие структуры найти не удавалось.
В ходе исследования специалисты впервые вычислительными методами проанализировали возможность естественного формирования плазменно-пылевых кристаллов вблизи безатмосферных космических тел. В частности, комет — объектов со слабой гравитацией и большим количеством пыли.
В работе было показано, что «необходимые условия для этого — возможность подъёма крупных пылевых частиц и их левитации над поверхностью космического тела, а также существование источников пыли, позволяющих получить достаточно высокие концентрации пылевых частиц на высотах, где они могут левитировать», — отметили исследователи.
При параметрах среды, складывающихся в определённых условиях в окрестностях ядра кометы, пояснили авторы, пылинки приобретают способность упорядочиваться. В результате формируется объёмно-центрированная кубическая кристаллическая решётка. Подобные же структуры, по всей вероятности, могут существовать вблизи активных астероидов, у которых, как и у комет, происходит выброс пыли и газа.
С другой стороны, около обычных астероидов, а также вблизи Луны, Меркурия, спутников Марса, согласно модели, предложенной авторами, образование плазменно-пылевых кристаллов естественным образом невозможно. Причина — в сильной гравитации этих объектов, которая не позволяет крупным пылинкам подниматься высоко над их поверхностью и зависать в устойчивом положении. В итоге вблизи таких тел левитируют только мельчайшие частицы. Однако они несут слишком маленький электрический заряд, а их концентрация недостаточна для формирования упорядоченных структур.
Как считают специалисты, полученные результаты полезны при планировании космических экспедиций. В частности, поскольку исследование показало, что для наблюдений плазменно-пылевых кристаллов возможно использование оптических методов, соответствующие приборы могут войти в состав научной аппаратуры ближайших миссий, в том числе и на Луну.
При этом сложности формирования плазменно-пылевых кристаллов вблизи естественного спутника Земли можно обойти. Например, «подбросить» пыль вверх (с нужными скоростями), либо при посадке аппарата на Луну выпустить пыль нужной концентрации на определённой высоте.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (проект № 24-12-00064).
