Пояс астероидов: что это такое и как он образовался?
И снова — здравствуйте, друзья!
На сегодня у нас одна задача — узнать что такое пояс астероидов и как он образовался.
Давайте прямо сразу и начнем.
Пояс астероидов примерно расположен между орбитами планет Марса и Юпитера, и в этом регионе находится подавляющее большинство астероидов, также известных как малые планеты.
Некоторые астероиды вращаются в околоземном пространстве, а некоторые время от времени мигрируют или выбрасываются из пояса астероидов во внешние области Солнечной системы силами гравитации.
Факты о поясе астероидов
- Пояс астероидов содержит сотни тысяч известных астероидов. Тем не менее, вероятно, есть миллионы и, возможно, миллиарды, которые до сих пор неизвестны;
- В то время как большинство астероидов имеют размер гальки или даже частиц пыли, известно, что 200 астероидов имеют размер более 100 километров. При этом насчитывается от 0,7 до 1,7 миллионов астероидов диаметром от 1 километра и более;
- Четыре крупнейших астероида в главном поясе — это Церера, Веста, Паллада и Гигиея. Церера также считается карликовой планетой и является крупнейшим астероидом во внутренней Солнечной системе;
- Несмотря на то, что в поясе астероидов много объектов, расстояние между ними все равно очень велико (около 600 000 миль). Благодаря этому космический корабль может пролетать через пояс, не сталкиваясь ни с какими астероидами;
- Названия астероидов основаны на предложениях их первооткрывателей. Им также присваивается номер для идентификации;
- Когда сформировался пояс астероидов, объекты начали соединяться вместе и формировать то, что известно как протопланеты. Однако гравитационное притяжение, вызванное образованием Юпитера, сделало эти столкновения слишком сильными, и вместо того, чтобы слиться, они разбились;
- По оценкам, в результате столкновений 99,99% первоначальной массы пояса астероидов было потеряно за первые 100 миллионов лет истории Солнечной системы;
- Гравитационные воздействия могут перемещать астероиды из пояса, часто отправляя их во внешние части Солнечной системы;
- Пояс астероидов часто называют «Главным поясом». Это должно отличать его от других групп астероидов, таких как Centaurs и Lagrangians.
Что такое пояс астероидов?
Астероиды — это остатки образования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад.
Их еще называют малыми планетами.
Большинство из них сосредоточено в поясе астероидов.
Этот пояс образует околозвездный диск, расположенный между орбитами Марса и Юпитера.
Тела в поясе астероидов имеют разную форму, размеры и состав.
По оценкам, в этом регионе находится от 1,1 до 1,9 миллиона астероидов размером более 1 километра (0,6 мили).
И есть еще миллионы более мелких!
Только самые большие астероиды имеют достаточную гравитацию, чтобы сделать их сферическими.
Хотя большинство из них имеют прочные конструкции, некоторые из них представляют собой груды щебня, которые слабо удерживаются вместе под действием силы тяжести.
Крупные из них имеют примерно сотни километров в поперечнике, в то время как другие объекты в этом поясе могут быть размером с пыль.
Все эти объекты вращаются вокруг Солнца.
Давайте рассмотрим!
Астероиды — это скалистые объекты, а кометы — ледяные тела с пылью.
Когда эти объекты сталкиваются с другими астероидами и кометами, они распадаются на маленькие кусочки, называемые метеороидами.
Метеороиды, попадающие в атмосферу Земли, называются метеорами.
При входе в нашу атмосферу эти тела загораются, и мы обычно называем их «падающими звездами».
Метеороиды, которые не сгорают полностью и достигают поверхности Земли, называются метеоритами.
Около половины массы всего пояса астероидов составляют астероиды Церера, Веста, Паллада и Гигея.
Средние диаметры Весты, Паллады и Гигеи превышают 400 километров.
Между тем, Церера составляет около 950 километров в поперечнике.
Из всех астероидов пояса Церера — единственная, которая относится к категории карликовых планет.
Астероиды также образуют группы в других областях Солнечной системы.
Чтобы отличить их друг от друга, мы можем назвать пояс астероидов «главным поясом» или «главным поясом астероидов».
Большинство известных астероидов находятся в этом регионе.
Другие астероиды
Помимо астероидов в главном поясе, есть еще троянские астероиды и околоземные астероиды.
Троянские астероиды
Троянские астероиды являются орбитальными спутниками более крупных тел.
Они делят орбиту с более крупной планетой.
Однако столкновения удается избежать, поскольку эти астероиды остаются в точках Лагранжа L4 и L5.
Эти ведущие и замыкающие стабильные точки на орбите гарантируют, что тела не столкнутся друг с другом.
Многие астероиды делят орбиту Юпитера.
Марс, Нептун и даже Земля тоже имеют своих троянов.
Околоземные астероиды
Околоземные астероиды имеют орбиты, которые приближают их к Земле намного ближе, чем обычно.
Мы рассматриваем тела как околоземные объекты, когда их максимальное сближение с Солнцем находится в пределах 1,3 астрономических единиц (а. е.).
Помните, что одна астрономическая единица — это расстояние между Солнцем и Землей или около 150 миллионов километров (93 миллиона миль).
Есть также астероиды, которые пересекают путь Земли, называемые пересекающими Землю.
Основными тремя типами околоземных астероидов являются астероиды Амура, астероиды Аполлона и астероиды Атона.
Примерами околоземных астероидов являются 433 Eros, 1221 Amor, 1620 Geographos и 2340 Hathor.
Где находится пояс астероидов?
Пояс астероидов расположен между орбитами Марса, красной планеты и газового гиганта Юпитера.
Если подумать, этот пояс как бы разделяет внутреннюю планету и внешние планеты.
Среднее расстояние между объектами в поясе астероидов составляет 600 000 миль.
Чтобы представить это число в перспективе, окружность планеты Земля составляет всего 24 901,45 мили.
То есть расстояние между этими объектами в 24 раза больше окружности нашей планеты!
Пояс измеряет примерно 1 а. е. в ширину и толщину.
Хотя астероиды находятся далеко друг от друга, столкновения все же возможны.
Тем не менее, говорят, что если бы вы стояли на астероиде в главном поясе, вы, скорее всего, не видели бы другие астероиды.
Вот такие они разрозненные!
Как далеко находится пояс астероидов?
Пояс астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера.
Это примерно от 2,2 до 3,2 а. е. от Солнца, что составляет примерно от 329 115 316 до 478 713 186 километров.
Если это слишком много чисел, просто подумайте о расстоянии между Солнцем и Землей, но в два-три раза больше!
Открытие
Большой разрыв между орбитами Марса и Юпитера был загадкой для ученых до открытия пояса астероидов.
Они думают, что в этом районе должна быть планета, ожидающая своего открытия.
Немецкий астроном Иоганн Кеплер (Johannes Kepler) предсказал открытие там планеты.
Все изменилось в 1801 году, когда Джузеппе Пиацци (Giuseppe Piazzi) открыл Цереру.
Сначала он подумал, что это комета, но потом решил, что это должна быть планета.
В поддержку веры в «пропавшую планету» астроном Иоганн Даниэль Тициус (Johann Daniel Titius) сформулировал закон Тициуса-Боде (Titius-Bode).
Этот закон, казалось, соответствовал внешнему расположению известных в то время планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Церера, Юпитер, Сатурн и Уран).
Однако он упустил положение Нептуна.
После Цереры в регионе обнаруживали все больше подобных объектов.
В 1802 году Генрих Вильгельм Ольберс (Heinrich Wilhelm Olbers) открыл Палладу, а Юнона и Веста были открыты в 1807 году.
В 1845 году была открыта Астрея, и их число продолжало расти!
А вы знали?
Слово «астероид» означает «звездообразный».
Оно было придумано Уильямом Гершелем (William Herschel) в 1802 году, потому что эти объекты казались похожими на звезды.
Было обнаружено так много планет, что астрономы решили создать новую категорию объектов.
Они называют эти объекты «астероидами».
Церера и другие были первыми, кого так назвали в начале 1850-х годов.
Примерно в это же время люди только начали использовать выражение «пояс астероидов» для обозначения местоположения этих объектов.
Происхождение и формирование пояса астероидов
Мы можем проследить происхождение пояса астероидов в ранние дни Солнечной системы.
Солнце и планеты образовались из газового облака, называемого солнечной туманностью.
Позже это облако разрушилось и сконденсировалось, сформировав молодую Солнечную систему.
В течение первого миллиона лет частицы облака столкнулись и слиплись, образовав планетезимали.
Эти объекты содержали больше материала и позже стали планетами.
Многие из этих планетезималей не полностью превратились в планеты.
Эти неразвитые объекты теперь являются тем, что мы называем астероидами.
На астероиды главного пояса большое влияние оказало возмущение Юпитера.
Из-за этого они не полностью развились в планеты.
Гравитация Юпитера заставила маленькие тела столкнуться и разбиться в процессе.
Несмотря на это, астероиды продолжают вращаться вокруг Солнца.
Как объяснил Шон Рэймонд (Sean Raymond) из Лаборатории астрофизики Бордо, «возможно, была планета [в поясе астероидов], и ее разнесло вдребезги».
Однако дополнительные исследования доказали, что это не так.
Хотя остается еще много вопросов, теория о планетезималях остается наиболее вероятным объяснением образования пояса.
Модель Grand Tack
Считается, что раньше пояс астероидов был более массивным, чем сегодня.
Кроме того, он мог претерпеть изменения из-за миграции планет.
Согласно модели «Grand Tack», Юпитер и Сатурн притянулись к Солнцу после того, как сформировались.
Юпитер сначала двинулся внутрь.
Сатурн позже последовал его примеру.
Когда две планеты подошли достаточно близко, их внутреннее движение остановилось.
Позже они изменили курс и снова начали двигаться наружу, пока не достигли своего текущего положения.
Считается, что эта миграция планет опустошила пояс астероидов и снова заселила его по мере своего движения.
Это говорит нам, почему эти объекты не смогли стать планетами.
Кроме того, это объясняет, почему типы астероидов расположены именно так, как они расположены в поясе астероидов.
Типы астероидов «Главного пояса»
Астероиды главного пояса можно разделить на три основных типа на основе общих характеристик:
1. Астероиды C-типа (углеродистые)
Астероиды C-типа — это астрономические тела, которые в основном состоят из углерода.
Эти астероиды, как правило, намного темнее, чем другие типы, почти до угольно-черного цвета.
Астероиды этого типа по составу поверхности подобны углеродистым хондритовым метеоритам.
Эти объекты имеют спектры, соответствующие спектрам ранней Солнечной системы.
Углеродистые астероиды в основном сосредоточены вокруг внешнего края главного пояса астероидов.
Они являются наиболее распространенным типом, составляющим около 75% известных на сегодняшний день астероидов.
2. Астероиды S-типа (силикатные)
Астероиды S-типа имеют кремнистый или каменистый состав.
В основном они состоят из силикатов железа и магния.
Это второй по распространенности тип, на который приходится около 17% известных астероидов.
Астероиды этого типа ярче, чем астероиды C-типа, и имеют альбедо обычно около 0,20.
В основном они находятся во внутренних областях пояса астероидов.
Двумя крупнейшими астероидами S-типа являются «3 Juno» и «15 Eunomia».
3. Астероиды М-типа (богатые металлами)
Астероиды М-типа являются третьим по распространенности типом.
Большинство этих тел имеют никель-железосодержащий состав.
Эти астероиды умеренно яркие, с альбедо от 0,1 до 0,2.
Они составляют примерно 10% от общей популяции известных астероидов.
Эти тела несколько красноватые и не имеют крупных черт.
Астероиды М-типа в основном металлические, но некоторые из них все еще имеют неясный состав.
Во многих случаях многие из них не подходят под определение металла.
Тип C, тип S и тип M являются основными категориями астероидов в поясе астероидов.
Поскольку Вселенная — это большое и богатое место, другие просто не подходят под классическое определение трех.
Некоторые из них являются редкими типами, такими как тип A, тип D, тип E, тип Q, тип T и тип V.
Некоторые из них являются подкатегориями более крупных классов, таких как астероиды B-типа, F-типа и G-типа.
Успешные исследования привели к созданию нескольких таксономических систем для классификации астероидов.
Примерами этого являются классификация Bus-DeMeo, классификация Tholen, классификация SMASS и классификация S3OS2.
Семейства астероидов
Многие астероиды в поясе астероидов имеют схожие характеристики.
Эти тела, имеющие общие орбиты и спектры, принадлежат к одному семейству.
Считается, что астероиды одного семейства произошли от одного родительского тела, которое разбилось давным-давно.
Некоторые семьи также являются результатом образования кратеров.
В этом случае родительское тело не разрушалось полностью, а вместо этого образовывались более мелкие части.
Идентифицировано более 120 семейств астероидов.
Ниже приведены наиболее известные семейства в поясе астероидов:
- Семья Nysa;
- Семья Vesta;
- Семья Flora;
- Семья Eos;
- Семья Koronis;
- Семья Eunomia;
- Семья Hygiea;
- Семья Themis;
- Семья Hungaria.
Добыча астероидов
Потребление ключевых элементов здесь, на Земле, продолжает расти.
Через 50–60 лет у нас могут закончиться такие элементы, как фосфор, сурьма, цинк, олово, серебро, свинец, индий, золото и медь.
Добыча полезных ископаемых на астероидах относится к предположениям о том, что мы могли бы добывать ресурсы на астероидах и других малых планетах.
Таким образом, мы можем использовать сырье, найденное на них.
Различные материалы могут быть добыты из астероидов.
Сюда входят железо, никель, титан (для строительства), вода и кислород.
Например, их можно использовать для поддержания жизни старателей-астронавтов на месте.
Также вода, добытая на астероидах, могла бы служить космическим колониям.
Водород и кислород могут быть использованы в качестве ракетного топлива.
Минералы и металлы из астероидов также могут быть использованы для строительства жилья и выращивания пищи для будущих обитателей космических колоний.
Миссия НАСА «OSIRIS-REx» готовится коснуться поверхности астероида Bennu.
Самым большим препятствием для разработки астероидов является финансовая целесообразность.
Космические проекты сопряжены с высоким риском.
Требуются большие сроки и большие вложения.
Чтобы это стало возможным, сначала должны быть разработаны доступные технологии космических полетов, чтобы люди могли добраться до астероидов.
Добыча полезных ископаемых на астероидах была горячей темой еще в 2010-х годах.
В настоящее время реализуется несколько потенциальных горнодобывающих проектов.
Компании объявили о своем намерении добывать астероиды еще в 2012 году.
Стартапы «Planetary Resources» и «Deep Space Industries» присматривались к добыче и исследованию космоса.
Однако теперь оба они приобретены разными компаниями.
Пока что нам еще предстоит услышать об их будущих космических инициативах.
Японская миссия «Hayabusa» доставила образцы с «25143 Itokawa» в 2010 году.
Еще одним захватывающим предприятием по добыче астероидов является миссия НАСА «OSIRIS-REx».
Ожидается, что в 2023 году будет доставлен образец с астероида «101955 Bennu».
Есть также несколько концептуальных миссий для Марса, которые могут стимулировать индустрию космической добычи полезных ископаемых.
Еще интересные факты о поясе астероидов
- По данным НАСА, по состоянию на июль 2021 года известно 1 113 527 астероидов;
- Общая масса пояса астероидов составляет всего около 4% от массы земной Луны;
- Космический аппарат НАСА «Dawn» посетил два крупнейших тела в поясе астероидов — Цереру и Весту. Это был первый космический корабль, посетивший два разных внеземных тела;
- Некоторые из важных фактов, которые мы знаем об астероидах сегодня, получены из миссий: Рассвет (цель: 1 Церера и 4 Веста), Хаябуса (цель: 25143 Итокава) и NEAR Shoemaker (цель: 433 Эрос);
- Многие астероиды в главном поясе были засняты во время быстрых пролётов зондов, направляющихся к другим целям;
- С таким количеством их в главном поясе астероидов невозможно избежать столкновений между астероидами. На самом деле это происходит часто или, по крайней мере, в астрономических масштабах времени. Часто это означает примерно раз в 10 миллионов лет для астероидов диаметром 10 километров;
- Метеориты — это обломки космоса, достигающие земли. На сегодняшний день считается, что около 99,8% метеоритов на Земле происходят из пояса астероидов;
- Разрывы Kirkwood — это относительно пустые области в главном поясе астероидов. Орбитальный резонанс с Юпитером, скорее всего, разогнал астероиды на другие орбиты;
- Как и пояс астероидов, в Солнечной системе есть еще один околозвездный диск — пояс Койпера. Пояс Койпера находится за орбитой Нептуна, примерно в 30–50 а. е. от Солнца. Он намного больше пояса астероидов. Объекты пояса Койпера не скалистые, а состоят из «льда»;
- В поясе астероидов есть одна известная карликовая планета Церера. С другой стороны, в поясе Койпера их четыре. Это Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке.
Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.
До скорых встреч! Заходите!
