Метод виртуального смешивания цифровых лабораторных спектров отражения известных минералов для получения количественной интерпретации спектров отражения астероидов.

Изучение астероидов, как наиболее древних объектов Солнечной системы, необходимо для решения космогонических проблем. К сожалению, химико-минералогические свойства известны для довольно ограниченного числа таких объектов из ~500000 уже открытых. По причине большого числа и удаленности астероидов, они в основном изучаются дистанционными методами. Астероиды, сближающиеся с Землей (АСЗ), рассматриваются и как потенциально опасные объекты, и как возможные источники внеземных ресурсов (Сафронов, 1969; Lewis, 1998). Поэтому задача определения их характеристик на химико-минералогическом уровне особенно актуальна и востребована.
Астероиды, как тела, не имеющие атмосферы, традиционно изучаются спектрофотометрическим методом в видимом и ближнем ИК диапазонах. Мы использовали наблюдательные данные, полученные в диапазоне 0.35-0.75 мкм на 2-м телескопе с ПЗС-спектрографом Терскольской обсерватории в 2013-2016 гг. с разрешением R=100. Измерение их спектров производилось принятым в астрофизике дифференциальным способом с использованием звезд - солнечных аналогов в качестве стандартных (Бусарев, 1999).
Количественная интерпретация спектров отражения позволяет узнать, какие минералы входят в состав астероида и их весовое соотношение. Для этого была создана программа на базе системы MATLAB, работающая по следующему алгоритму:
1. В программу загружается полученный нормированный и сглаженный спектр отражения астероида.
2. Задаётся набор опорных длин волн (в которых осуществляется сравнение спектров отражения астероида и каждого минерала), исходя из особенностей рассматриваемого спектра.
3. Программа подбирает из базы данных такие 20 минералов, что их спектры отражения в каждой из выбранных опорных точках менее остальных отличаются от исследуемого спектра отражения астероида. В результате этой операции получается несколько наборов (по количеству опорных точек) по 20 минералов в каждом.
4. Программа отбирает из выделенных наборов только те минералы, которые совпадают во всех наборах. В итоге остаётся несколько модельных минералов.
5. Спектры оставшихся минералов суммируются с весами такими, что их суммарный спектр минимально отличается от спектра отражения исследуемого астероида.
6. Программа выводит на одном графике спектр отражения астероида и его "модельное" приближение (согласно п. 5), а также список использованных минералов, их весовые (или долевые) коэффициенты и среднюю ошибку приближения.
Таким образом, полученный в итоге работы программы список минералов с их долевыми коэффициентами количественно характеризует основной минеральный состав астероида.
В работе использовались спектры минералов из базы данных RELAB (KECK/NASA REFLECTANCE EXPERIMENT LABORATORY) университета Брауна. В лаборатории RELAB пользователям доступны 2 спектрометра:
1) двунаправленный спектрометр, работающий в ближнем ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра.
2) ближне и средне инфракрасный ИК-спектрометр.
Общей целью создания лаборатории RELAB было получение двунаправленных отражательных спектров земных и планетных материалов высокой точности и высокого спектрального разрешения (http://www.planetary.brown.edu/relabdocs/relab_disclaimer.html).
Контроль достоверности полученных результатов выполняется аналогичным моделированием спектра АСЗ по спектрам отражения метеоритов с изученным составом вещества (из базы данных Университета Виннипег, Канада).
В результате работы было исследовано порядка 10 астероидов: определён их минеральный состав, соотношение весов минералов. Также результаты были проверены с помощью приближения спектров отражения астероидов спектрами известных метеоритов.