Астероиды — это ключ к пониманию Вселенной и источник возможного разрушения Земли. Во Всемирный день астероидов мы рассказываем о самом большом, самом дорогом, самом опасном и самом интересном из всех астероидов.
«Изумрудная комета»
Самый известный из них — 60-километровый астероид Аспорина, известный астрономам как «Изумрудная комета». Астероид покрыт оливином, светло-зеленым минералом. Кстати, это вещество является одной из основных составляющих лунного реголита.
(246) Аспорина — астероид главного диапазона редкого спектрального класса A. Она была открыта 6 марта 1885 года французским астрономом Альфонсом Борелли в Марсельской обсерватории и названа в честь Аспорины, одной из богинь, которой поклонялись в Малой Азии.
Чикшулуб — след от астероида-убийцы динозавров
В Мексике, на полуострове Юкатан, находится кратер Чиксулуб, который образовался в результате падения метеорита около 65 миллионов лет назад. По сравнению с другими крупными кратерами на Земле, Чиксулуб довольно молодой; ученые считают, что разрушения, которые привели к его образованию, могли частично или полностью послужить причиной вымирания динозавров. Масштабы разрушений были огромными, и исследователи предположили, что падающий метеорит мог вызвать цунами высотой 100 метров.
Карта гравитационной аномалии в районе кратера Чиксулубу. Заштрихованная область — полуостров Юкатан 1
Облако пыли, окружающее планету, препятствовало проникновению солнечного света и вызвало резкое снижение температуры на Земле. Масштабы разрушений сегодня оценить крайне сложно, как и первоначальный размер кратера. За миллионы лет площадь падения метеорита постоянно менялась под воздействием эрозии и других геологических факторов; некоторые ученые не исключают, что первоначальный диаметр кратера мог достигать 300 км. Сегодня видимый диаметр кратера составляет около 180 километров.
Он был открыт сравнительно недавно, в 1987 году, во время одной из геофизических экспедиций, проводимых для обнаружения нефтяных месторождений. Исследователи обнаружили на дне Мексиканского залива симметричную дугу, которая продолжается на суше.
Это столкновение изменило ход жизни на Земле. Как мы все знаем, последствия этого ощущались в течение многих лет. Динозавры — и многие другие животные — вымерли, и появилось, возможно, самое опасное животное из всех — человек.
Ида — астероид со спутником
Раньше считалось, что спутники могут быть только у крупных тел, таких как полные или карликовые планеты. Возможность существования другого тела на орбите астероида рассматривалась только теоретически. Сегодня мы даже знаем о тройных системах малых космических тел, таких как астероид (87) Сильвия. Но когда космический зонд «Галилео» сфотографировал астероид (243) Ида и его спутник Дактиль, это стало революцией. Исследование Иды дало человечеству множество новейших теорий о космических телах, включая теории о падении метеоритов на Землю.
Ида находится на расстоянии 2 862 астрономических единиц от Солнца, что почти в три раза превышает расстояние этого небесного тела от Земли — 428 миллионов километров.
Орбитальный период Иды вокруг Солнца составляет 4 года и 307 дней. Астероид вращается вокруг своей оси гораздо быстрее — чуть более чем за 4,5 часа. Это один из самых быстрых периодов вращения среди малых космических тел.
Троянцы: Они имеют орбиту большей планеты, но не сталкиваются, а собираются вокруг точек Лагранжа (L4 и L5). Гравитация планеты и Солнца удерживает их в равновесии и заставляет их сходить со своих орбит. Большинство из них принадлежат к семейству Юпитера.
Определения
Сравнение размеров астероида (4) Веста, карликовой планеты Деметра и Луны. Разрешение 20 км на пиксель
Термин «астероид» (от греческого asteroidis «астроид», от astir «звезда» и idos «вид, качество») был придуман композитором Чарльзом Берни и введен Уильямом Гершелем на том основании, что эти объекты выглядят как точки звезд при наблюдении в телескоп — в отличие от планет, которые при наблюдении в телескоп выглядят как диски. Точное определение термина «астероид» пока не уточнено. До 2006 года астероиды также назывались малыми планетами.
Основным признаком, по которому их классифицируют, является размер тела. Тела диаметром более 30 метров называются астероидами, а меньшие тела — метеороидами.
В 2006 году Международный астрономический союз классифицировал большинство астероидов как малые тела Солнечной системы.
Астероиды в Солнечной системе
Главный пояс астероидов (белый) и троянские астероиды Юпитера (зеленый).
В настоящее время в Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов. По состоянию на 11 января 2015 года в базе данных насчитывалось 670 474 объекта, из которых 422 636 имели точные орбиты и официальные номера, а более 19 000 — официально утвержденные названия. По оценкам, в Солнечной системе насчитывается от 1,1 до 1,9 миллиона объектов размером более 1 км. Большинство известных в настоящее время астероидов расположены в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.
Самым большим астероидом в Солнечной системе была Церера размером 975×909 км, но 24 августа 2006 года она была объявлена карликовой планетой. Два других крупнейших астероида — это (2) Паллада и (4) Веста, диаметр которых составляет ~500 километров в диаметре. (4) Веста — единственный объект в поясе астероидов, который можно наблюдать невооруженным глазом. Астероиды на других орбитах также можно наблюдать, когда они проходят близко к Земле (например, (99942) Апофис).
Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 3,0-3,6-10 21 кг, что составляет всего 4% от массы Луны. Масса Цереры составляет 9,5-10,20 кг, т.е. около 32 % от общей массы, а вместе с тремя крупнейшими астероидами (4) Веста (9 %), (2) Паллада (7 %), (10) Гигея (3 %) — 51 %, т.е. абсолютное большинство астероидов имеют незначительную в астрономическом отношении массу.
Изучение астероидов
Изучение астероидов началось после открытия планеты Уран Уильямом Гершелем в 1781 г. Его среднее гелиоцентрическое расстояние согласуется с правилом Тициуса-Боде.
В конце 18 века Франциск Ксаверий собрал группу из 24 астрономов. С 1789 года группа занималась поиском планеты, которая, согласно правилу Тициуса-Боде, должна находиться на расстоянии около 2,8 астрономических единиц от Солнца — между орбитами Марса и Юпитера. Целью было описание координат всех звезд в районе созвездий зодиака в определенное время. В последующие ночи координаты были проверены, и были обнаружены более удаленные объекты. Предполагаемое смещение искомой планеты составило около 30 угловых секунд в час, что должно быть легко заметить.
По иронии судьбы, первый астероид, Церера, был случайно открыт ничем не примечательным итальянцем Пьяцци в первую ночь столетия в 1801 году. Остальные три — (2) Паллада, (3) Юнона и (4) Веста — были открыты в последующие годы, последняя, Веста, в 1807 г. После еще 8 лет бесплодных поисков большинство астрономов пришли к выводу, что там ничего нет, и прекратили свои исследования.
Карл Людвиг Хенке, однако, был настойчив и в 1830 году продолжил поиски новых астероидов. Пятнадцать лет спустя он открыл Астрею, первый новый астероид за 38 лет. Менее чем через два года он также обнаружил Гебу. К поискам присоединились другие астрономы, и впоследствии каждый год (кроме 1945) открывалось не менее одного нового астероида.
В 1891 году Макс Вольф стал пионером астрофотографии, в которой астероиды были запечатлены в виде маленьких ярких линий на фотографиях с длительным временем экспозиции. Этот метод значительно ускорил открытие новых астероидов по сравнению с оптическими методами наблюдения, применявшимися ранее: Макс Вольф в одиночку открыл 248 астероидов, начиная с (323) Бруция, в то время как до него было открыто только 300. Сегодня, столетие спустя, 385 000 астероидов имеют официальный номер, а 18 000 из них также имеют название.
В 2010 году две независимые группы астрономов из США, Испании и Бразилии заявили, что одновременно обнаружили водяной лед на поверхности одного из крупнейших астероидов главного пояса — Фемиды. Это открытие проливает свет на происхождение воды на Земле. В начале своего существования Земля была слишком горячей, чтобы накопить достаточно воды. Это вещество должно было поступить позже. Высказывалось предположение, что вода могла попасть на Землю с комет, но изотопный состав воды на Земле и кометной воды не совпадает. Поэтому можно предположить, что вода была принесена на Землю астероидами во время столкновения. Исследователи также обнаружили на Фемиде сложные углеводороды, включая молекулы, которые являются предшественниками жизни.
Астероид (951) Гаспра. Одно из первых изображений астероида, сделанное космическим аппаратом. Передано космическим аппаратом Galileo во время пролета Гаспры в 1991 году (улучшенные цвета).
Астероиды в Солнечной системе
Сегодня в Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов. По состоянию на 6 сентября 2011 года в базах данных насчитывается 84 993 238 объектов, из которых 560 021 имеют точно определенные орбиты и им присвоен официальный номер. 2 Из них 15 615 имели официальное название в то время. 3 По оценкам, в Солнечной системе насчитывается от 1,1 до 1,9 миллиона объектов размером более 1 км. 4 Большинство известных в настоящее время астероидов расположены в поясе астероидов, который находится между орбитами Марса и Юпитера.
Самым большим астероидом в Солнечной системе была Церера размером 975×909 км, но 24 августа 2006 года она была объявлена карликовой планетой. Два других крупнейших астероида — это (2) Паллада и (4) Веста, диаметр которых составляет ~500 километров в диаметре. (4) Веста — единственный объект в поясе астероидов, который можно наблюдать невооруженным глазом. Астероиды, движущиеся по другим орбитам, также можно наблюдать вблизи Земли (см., например, (99942) Апофис).
Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 3,0-3,6-10 21 кг,5 что составляет всего около 4% от массы Луны. Масса Цереры составляет 9,5-10 20 кг, что составляет около 32 % от общей массы, а вместе с тремя крупнейшими астероидами (4) Веста (9 %), (2) Паллада (7 %), (10) Гигея (3 %) — 51 %, т.е. абсолютное большинство астероидов имеют астрономически незначительную массу.
Изучение астероидов
Изучение астероидов началось после открытия планеты Уран Уильямом Гершелем в 1781 г. Его среднее гелиоцентрическое расстояние согласуется с правилом Тициуса-Боде.
В конце 18 века Франц Ксавер сформировал группу из 24 астрономов. С 1789 года группа занималась поиском планеты, которая, согласно правилу Тициуса-Боде, должна находиться на расстоянии около 2,8 астрономических единиц от Солнца — между орбитами Марса и Юпитера. Целью было описание координат всех звезд в районе созвездий зодиака в определенное время. В последующие ночи координаты проверялись, и выбирались объекты, переместившиеся на большее расстояние. Предполагаемое смещение планеты, которую они искали, составляло около 30 угловых секунд в час, что должно быть легко заметить.
По иронии судьбы, первый астероид, Церера, был случайно открыт ничем не примечательным итальянцем Пьяцци в первую ночь столетия в 1801 году. Остальные три — (2) Паллада, (3) Юнона и (4) Веста — были открыты в последующие годы, последняя, Веста, в 1807 г. После еще 8 лет бесплодных поисков большинство астрономов пришли к выводу, что там ничего нет, и прекратили свои исследования.
Карл Людвиг Хенке, однако, был настойчив и в 1830 году продолжил поиски новых астероидов. Пятнадцать лет спустя он открыл Астрею, первый новый астероид за 38 лет. Менее чем через два года он также обнаружил Гебу. К поискам присоединились другие астрономы, и впоследствии каждый год (кроме 1945) открывалось не менее одного нового астероида.
В 1891 году Макс Вольф стал пионером астрофотографического метода поиска астероидов, при котором астероиды с короткими яркими линиями изображались на фотографиях с длительным временем экспозиции. Этот метод значительно ускорил открытие новых астероидов по сравнению с оптическими методами наблюдения, применявшимися ранее: Макс Вольф в одиночку открыл 248 астероидов, начиная с (323) Бруция, в то время как до него было открыто только 300. Сегодня, спустя столетие, только несколько тысяч астероидов были идентифицированы, пронумерованы и названы. Многие из них до сих пор известны, но ученые не утруждают себя их изучением, вместо этого называя астероиды «небесными вредителями».
Именование астероидов
Первоначально астероиды назывались в честь героев римской и греческой мифологии; позже исследователям разрешили называть их как угодно — например, собственными именами. Первоначально астероидам давали в основном женские имена, и только астероидам с необычными орбитами (например, Икару, который подходит к Солнцу ближе, чем Меркурий) давали мужские имена. Позже это правило перестало применяться.
Не каждому астероиду можно дать имя, а только тем, орбиты которых можно более или менее надежно рассчитать. Бывали случаи, когда астероиду давали имя только спустя десятилетия после его открытия. Пока его орбита не рассчитана, астероиду присваивается порядковый номер, отражающий дату его открытия, например, 1950 DA. Цифры указывают на год, причем первая буква обозначает номер полумесяца года, в котором был открыт астероид (в приведенном примере это вторая половина февраля). Вторая буква указывает на номер серии астероида в данном полумесяце, в нашем примере астероид был открыт первым. Поскольку существует 24 полумесяца и 26 английских букв, в обозначении не используются две буквы: I (из-за ее сходства с единицей) и Z. Если число астероидов, открытых во время полумесяца, превышает 24, возвращаются к началу алфавита и присваивают второй букве цифру 2, в следующий раз — цифру 3 и так далее.
После присвоения имени официальное название астероида состоит из номера (порядкового номера) и имени — (1) Церера, (8) Флора и т.д.
В 2013 году было объявлено об открытии первого троянского астероида 2011 QF99 вблизи Урана. 2011 QF99 — небольшой объект диаметром 60 км (с альбедо 0,05), вращающийся вокруг точки L4. Астероидов с Урана на L5 пока не обнаружено.
Образование и эволюция астероидов
Астероиды образовались под действием гравитационного притяжения пыли и газов. На ранней стадии формирования Солнечной системы они вращались вокруг Солнца на большой скорости. Масса отдельных космических тел была достаточной для формирования расплавленного ядра.
Когда масса Юпитера увеличилась и достигла своих нынешних размеров, большинство будущих протопланет распалось и было выброшено из первоначального пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Согласно компьютерному моделированию, некоторые из космических тел уцелели в поясе Койпера и облаке Оорта. Возможно, что некоторые из объектов, сформировавшихся в Солнечной системе, были выброшены из Солнечной системы. Они свободно перемещаются в пространстве.
Химический состав, форма и размеры астероидов
Первые попытки определить размер и форму астероидов были предприняты еще в начале 19 века немецкими астрономами В. Гершелем и Й. Шретером.
В современной астрономии для определения размеров астероидов используются такие методы, как:
- Поляриметрия,
- …поляриметрия..,
- символометрия спектра,
- транзит,
- тепловая радиометрия.
Самые крупные астероиды имеют диаметр более 500 километров. Однако диаметр большинства объектов этого класса колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров.
Форма большинства астероидов неправильная. Это происходит потому, что ничтожная сила тяжести не может придать им сферическую форму. Только самые крупные астероиды имеют сферическую форму (если только с ними не сталкивались похожие тела).
Неправильная форма малых объектов подтверждается также тем, что их яркость уменьшается с увеличением фазового угла.
Подавляющее большинство астероидов состоит из углерода. Силикатные и металлические тела встречаются реже. Металлические предметы (класс М) содержат кобальт и никель. Базальтовые, оливиновые космические тела встречаются редко.
Классификация по орбитам
Классификация астероидов важна для их детального изучения. Все известные объекты группируются в кластеры и семейства. В эту группу входят такие космические тела, которые имеют сходство по этим характеристикам:
- Семиаксис,
- эксцентриситет,
- наклонение орбиты.
Все астероиды в Солнечной системе вращаются вокруг центральной звезды. Их орбиты имеют слабые эксцентриситеты и наклоны. Большинство из них находятся в пределах внешней полосы. Средняя скорость вращения объектов составляет около 20 километров в секунду. Их полная орбита вокруг Солнца занимает от 3 до 9 лет.
Их гравитационные планеты влияют на вращение малых тел. Орбиты астероидов расходятся в разные стороны. Юпитер сильнее всего изменяет движение астероидов. В результате столкновений эти тела образуют новые объекты.
Семейство астероидов — это группа астероидов, которые движутся по узким орбитам и образуются после раскола крупного тела. Самыми крупными семьями являются:
- Флорес (более 7 500 объектов),
- Vestas (около 6 000),
- Евномия (4,7 тыс.),
- Eos (4 400).
Немецкий астроном Хенке продолжил исследования в 1848 году. Через 38 лет после открытия последнего на тот момент астероида был обнаружен новый небольшой объект под названием Астея. Воодушевленные этим успехом, астрономы активизировали свои исследования, и каждый год (кроме 1945) открывался как минимум один новый астероид.
Крупные астероиды
Астероид Деметра — самый большой астероид в поясе астероидов. С 2006 года она считается карликовой планетой. Она имеет сферическую форму, корку из водяного льда и минералов и ядро из горных пород.
Астероид Паллада богат кремнием и имеет диаметр 532 километра.
Астероид Веста — самый тяжелый астероид, его диаметр составляет 530 километров. Ядро состоит из тяжелого металла, а кора — скалистая.
Астероид Гигея — наиболее распространенный тип углеродистых астероидов. Диаметр составляет 407 км.
Астероид Интерамния — относится к астероидам редкого спектрального класса F. Диаметр составляет 326 км.
Астероид Европа — имеет продольную орбиту диаметром 302,5 километра. Имеет пористую поверхность.
Астероид Давид — диаметр от 270 до 326 км.
Астероид Сильвия — имеет как минимум два спутника. Его диаметр составляет 232 км.
Астероид Гектор — размером 370 × 195 × 205 км с формой, напоминающей арахис. Он состоит из горных пород и льда.
Астероид Евфросиния — размер от 248 до 270 километров.
История открытий астероидов
В 1766 году немецкий математик Иоганн Тициус вывел формулу, которую можно было использовать для приблизительного определения радиусов орбит планет Солнечной системы. Правильность этой формулы была подтверждена после открытия Урана в 1781 году, орбитальный радиус которого совпал с предсказанным значением. Позже группа астрономов сформировалась для поиска планеты, орбита которой пролегает между Юпитером и Марсом.
Таким образом, астрономы столкнулись с большим количеством различных небесных тел, которые, однако, не могли быть классифицированы как планеты. Среди них были такие астероиды, как Паллада, Юнона и Веста. Первым обнаруженным астероидом была Церера, которую также открыл итальянский ученый Джузеппе Пьяцци, не входивший в группу астрономов, упомянутых выше.
Церера, изображение с зонда Dawn
После того, как астрономы потерпели неудачу в поисках планеты между Юпитером и Марсом, они сдались. Однако вскоре после этого пояс астероидов стал привлекать все больше и больше ученых, которым сегодня известно более 670 000 астероидов, из которых 422 00 имеют свой номер, а 19 000 — название.
Исследование астероидов сегодня
Причины исследования астероидов, как правило, двояки. Первое — это важный вклад в фундаментальные исследования. Благодаря этим исследованиям человечество развивает понимание структуры Солнечной системы и ее формирования, ее строения; понимание поведения Вселенной и ее составляющих. Астрономы активно изучают, что такое астероид и композиция, чтобы понять их природу. Все это не дает ясного представления о пользе изучения этих небесных тел, поэтому приведем следующий пример.
Возможные точки падения астероида Апофис, ближайшего к Земле астероида-угрозы.
Модель конфигурации физических условий современной Земли предсказывает появление воды на поверхности нашей планеты. Однако известно, что на ранних этапах своей эволюции Земля была слишком горячей, чтобы иметь запасы воды после остывания. Предполагалось, что впоследствии вода была перенесена кометами, но последние исследования состава их воды показали, что вода в кометах сильно отличается от земной. В 2010 году ученые обнаружили лед на одном из крупнейших астероидов главного пояса — Фемиде. Это говорит о том, что вода с астероидов достигла Земли. Кроме того, на Фемиде были обнаружены углеводороды и некоторые молекулы, которые могли бы послужить основой для жизни на Земле.
Вторая причина исследования астероидов, более важная для обычных жителей планеты Земля, заключается в потенциальной угрозе, исходящей от этих космических тел. Многие фильмы-катастрофы показали нам, что может произойти, когда астероид врежется в Землю. Чтобы избежать подобных ситуаций, астрономы внимательно следят за астероидами, представляющими опасность для людей на Земле. Одним из таких объектов является Апофис, диаметр которого составляет около 325 метров. Для сравнения, диаметр Челябинского метеорита составляет 17 метров. В 2029 году орбита Апофиса пройдет близко от Земли (на высоте 35 000 км).
