Троянците са астероиди, които споделят орбитите на планетите и се намират в L4 и L5 на орбитите им. Те се движат в орбита на едно и също средно разстояние от Слънцето като планетата на 60 градуса пред и зад нея. Специалното значение на тези места е открито през 18-ти век от френския математик Жозеф Луи Лагранж. В негова чест, сега те са известни като Лагранжови точки — точката, предхождаща планетата е Четвърта Лагранжова точка L4, а тази зад планетата — Пета Лагранжова точка L5. Засега е потвърдено, че 6 от планетите от Слънчевата система имат астероиди троянци — Венера, Земята, Марс, Юпитер, Уран и Нептун. Около 6000 такива троянци са открити в орбитата на Юпитер и около 10 на Нептун. Смята се, че те датират от ранните времена на Слънчевата система, когато разпределението на планети, астероиди и комети е била много по-различна от това, което наблюдаваме днес.

Международен екип от астрономи, сред които и д-р Галин Борисов от Обсерваторията Арма (Северна Ирландия) и Институт по Астрономия с НАО (БАН), изследваха астероидите троянци около Марс. За целта те използваха спектрални наблюдения от спектрографа X-SHOOTER на телескопа Kueyen, един от четирите VLT телескопа на ESO в Чили, и фотометрични наблюдения с FoReRo-2 на 2м телескоп на НАО Рожен. Резултатите показват, че Марсианските троянци най-вероятно са останки от мини-планета, която отдавна е била унищожена от сблъсък. Резултатите са представени в статия, която ще се появи в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society през април.

Засега Марс е единствената планетата от земен тип за която е известно, че има троянци на стабилни орбити. Първият Марсиански троянец е бил открит преди повече от 25 години в L5 и наименуван Eureka в чест на известния древногръцки математик Архимед. Настоящата бройка на Марсианските троянци е девет, но дори тази относително малка извадка показва интересна структура, която не е виждана никъде другаде в Слънчевата система.

Ляво: орбитите на известните марсиански троянци около точките на Лагранж L4 и L5 (отбелязани с кръстчета) спрямо Марс (червен диск) и Слънцето (жълт диск). Пунктираната окръжност показва средното разстояние Слънце-Марс. Дясно: увеличение на частта, отбелязана с пунктиран правоъгълник
Ляво: орбитите на известните марсиански троянци около точките на Лагранж L4 и L5 (отбелязани с кръстчета) спрямо Марс (червен диск) и Слънцето (жълт диск). Пунктираната окръжност показва средното разстояние Слънце-Марс.
Дясно: увеличение на частта, отбелязана с пунктиран правоъгълник

Всички Марсиански троянци, освен един, са “зад гърба” на Марс в точката L5. Нещо повече, орбитите на всички, с изключение на един от осемте L5 троянци, се групират около Eureka. Причината за неравномерното разпределение на тези обекти все още не е изяснена, въпреки че има няколко възможности. В единият сценарий, сблъсък разрушава астероид предшественик в точката L5 и фрагментите от него съставят групата, която наблюдаваме днес. Друга възможност е, че процесът наречен “rotational fission” е накарал Eureka да ускори въртенето си и в крайна сметка да изхвърли малки парчета от себе си в хелиоцентрична орбита. Каквато и да е причината, групирането категорично показва, че астероидите в това семейство някога са били част от един обект или прародител. Въпреки, че косвените доказателства за тази хипотеза са силни, решаващ тест е да се установи дали астероидите споделят общ химичен състав. За щастие, това може да бъде направено с телескоп чрез измерване на цвета на слънчева светлина, отразена от повърхността на астероида, или с други думи получаване на неговия спектър.

За тази цел, през 2016 г. международният екип от астрономи, воден от Галин Борисов, получи спектри от X-SHOOTER на два астероида от семейството на Eureka — 311999 и 385250. Анализът на спектрите показва, че и двата обекта са абсолютно копие на Eureka. Това потвърждава генетичната връзка между астероидите в семейството. Спектрите показват, че тези астероиди са съставени предимно от оливин — минерал, който обикновено се образува в много по-големи обекти в условия на високо налягане и температура. Изводът е, че тези астероиди вероятно са реликтов материал от мантията и вътрешността на мини-планети или “протопланети”, които, подобно на Земята, са обособили собствена кора, мантия и ядро, но отдавна са унищожени от сблъсъци.

Астрономите посочват, че съществуват много други семейства в астероидния пояс между Марс и Юпитер, а дори и сред троянците на Юпитер, но нито едно от тях не е съставено от такива астероиди с такова голямо наличие на оливин. Това е свързано с така наречения “missing-mantle problem” — ако съберем масата на различни минерали в астероидния пояс и по-специално тези, които смятаме че са останки от разбити астероиди, има дефицит на материал от мантията спрямо скалната кора и металната сърцевина.

Въпреки, че откриването на това семейство астероиди с доминиращ оливин в химичния им състав не решава окончателно проблема с липсващия материал от мантията, това показва, че той е присъствал в близост до Марс в ранната историята на Слънчевата система. Както обясняват авторите, “Нашите резултати показват, че този материал е участвал във формирането на Марс, а може би и на неговите планети съседи, като нашата собствена Земя например.”

Изследователският екип се състои от Галин Борисов (Обсерватория Арма и ИА с НАО, БАН), Апостолас Христу и Стефано Бануло (Обсерватория Арма), Алдо дел’Оро (Астрофизична обсерватория във Фирензе, Италия), Алберто Челино (Астрофизична обсерватория в Торино, Италия) и Томаш Квятковски (Университет “Адам Мицкевич” в Познан, Полша).

Статията може да бъде намерена на сайта на списанието MNRAS и в astro-ph със свободен достъп.