Главный пояс астероидов: история открытий, версии по происхождению, состав объектов

Общее описание

До недавнего времени существовала версия, что между Марсом и Юпитером находилась планета Фаэтон, которая была разрушена, столкнувшись с неизвестным небесным телом. Астероиды Главного пояса, якобы являются остатками разрушенной планеты. Сегодня эта версия не находит подтверждения. Ведь гравитация Юпитера еще на стадии образования планеты не дала бы ей сформироваться.

Главный пояс содержит миллионы объектов. Общее количество превышает миллион. Но плотность потока астероидов достаточно мала, примерно 1 объект на 6 тысяч км. Поэтому, даже попав на орбиту пояса, столкнуться с ними шансы невелики.

Самые крупные космические тела, вращающиеся по своим орбитам пояса, не превышают в диаметре 1000 км. Главный пояс не имеет четких границ и распределен на расстоянии от 2,06 а.е. до 3,27 а.е от Солнца.

1 а.е. (астрономическая единица) взята за расстояние от Солнца до Земли и равна приблизительно 149 597 870 700 м или 149,6 км.

История открытия

Еще в 1766 г. немецкий ученый Иоганн Тициус произвел расчет и выяснил, что, зная расстояние от Земли до Солнца, можно узнать и расположение других планет Солнечной системы. Досадно, но сначала над выводами ученого посмеялись.

В 1772 году на идею Тициуса обратил внимание другой немецкий астроном Иоганн Боде. Он тщательно проверил расчеты предшественника и доказал правильность гипотезы.

Позднее все данные нахождения орбит полностью подтвердились. По версии Тициуса-Боде между Юпитером и Марсом должна находиться планета.

И, действительно, 1-го января 1801 года Джузеппе Пиацци из Палермо обнаружил в этой области карликовую планету, названную Церерой. Ее размеры оказались слишком малы для полноценной планеты. Позднее в 1802 году рядом обнаружили еще одно небесное тело, названное Палладой. Оно было меньше Цереры.

Щели Кирквуда

Астероиды распределены по орбите неравномерно. Существуют так называемые щели Кирквуда. Плотность объектов в этих областях ниже, чем за их пределами. Щели Кирквуда находятся не только на границах пояса, но и внутри него. Самые ярко выраженные можно наблюдать на 2,5 и 2,82 а.е. Условно пояс можно разделить на внешний и внутренний, разделенный почти по середине щелью Кирквуда.

Характеристика отдельных астероидов Главного пояса

В скоплении астероидов выделяют несколько крупных объектов. Есть и небольшие, но интересные для изучения космические тела.

Церера

Во внешней части пояса находится самый крупный объект ‒ Церера. Диаметр ее составляет 950 км.

Диаметр Земли равен 12 756 км. Диаметр Луны ‒ 3474 км.

Сначала Цереру считали планетой. Затем, по мере открытий новых, мелких объектов, стали классифицировать, как астероид. И совсем недавно присвоили звание малой или карликовой планеты.

Церера, в отличие от соседних тел, имеет округлую форму. Ее масса 9,4*10²⁰ кг. Это составляет 1/3 от массы всего пояса астероидов. Однако этот показатель в 6 тысяч раз легче Земли.

Двигаясь по вытянутой орбите, Церера в самой дальней точке удаляется от Солнца на 2,9 а.е. При максимальном приближении к светилу расстояние уменьшается до 2,5 а.е. Поверхность планеты прогревается до максимальной температуры минус 33⁰С или 239 Кельвинов. Средняя температура планеты гораздо ниже, и составляет минус 167⁰С.

Веста

Самый крупный после Цереры объект ‒ Веста. Он открыт в 1807 году и расположен во внутренней части пояса. Масса Весты 2,6*10²⁰кг, что почти в 4 раза меньше Цереры. Орбита вытянута и, в афелии или самой удаленной точке от Солнца, равна 2,57 а.е. В то время как перигелий, самая ближайшая точка орбиты, приближается к 2,15 а.е. Полный оборот вокруг Солнца Веста делает за 3,6 земного года.

Веста ‒ единственный астероид в поясе, который можно наблюдать невооруженным глазом. Не только благодаря относительной близости к Земле, но и из-за способности отражать до 40% попадающего на ее поверхность света. Кроме того, расстояние от Весты до Земли сравнительно невелико и составляет всего 177 млн км или 1,18 а. е. Диаметр астероида ‒ 525 км.

На поверхности температура колеблется от -190 до -20⁰С. Возможно, в прошлом температура была выше. Темные пятна на поверхности скорее всего базальтовые равнины, они возникли либо от вулканической деятельности, либо от столкновения с массивными космическими телами.

Кратер Реясильвия‒ самая заметная деталь рельефа астероида Веста. Его диаметр до 500км, а глубина 25 тысяч км. В центре кратера находится вторая по величине гора в Солнечной системе, ее высота более 22км.

Паллада

Второй по размеру астероид Главного пояса. Диаметр Паллады, открытой в 1802 году, составляет 512 км. А масса 2*10²⁰кг, что на 20% меньше Весты.

Орбита Паллады не только вытянута, но и наклонена к плоскости эклиптики под углом 35⁰. Такой наклон делает ее труднодоступной для исследовательских аппаратов. Полный оборот астероид делает за 4,6 земных года. Причем от 2,1 а.е. в перигелии до 3,4 а.е. в афелии. На поверхности Паллады множество кратеров.

Интерамния

Некоторые объекты невозможно рассмотреть даже в самый мощный телескоп. Интерамния ‒ астероид неправильной формы размером 362*348*310 км Масса его 1,2% от всех остальных объектов пояса.

Поверхность объекта темная, она поглощает до 93% попадающего на нее света. Интерамния относится к классу F, классу углеродистых астероидов.

Поверхность имеет равномерную окраску, что говорит о том, что астероид не подвергался столкновениям и другим воздействиям. Предполагается, что он имеет каменистое ядро под толстым слоем льда. А весь внешний рельеф покрыт слоем мелкой темной пыли.

Сильвия

Астероид Сильвия размером 384*262*232 имеет массу 1,5*1019 кг, отсюда средняя плотность астероида превышает плотность воды на 20%. Это говорит о том, что внутри него есть пустоты, которые занимают от 30 до 60% всего объема.

Сильвия совершает оборот вокруг Солнца за 6,5 лет. В самой дальней точке орбиты расстояние до центра системы составит 3,7 а.е.

Другие объекты, открытые в первой половине XIX века, представлены в таблице. Все размеры гораздо меньше размеров Цереры. Самый крупный из них Гигея.

Состав

Примерно 300 тысяч астероидов Главного пояса имеют размеры от 100 м до 525 км. Кроме Цереры с диаметром 950 км. Также вращается в поясе несколько миллионов более мелких объектов.

Астероиды делят на классы по способности отражать солнечный свет.

Большинство астероидов принадлежат одному из трех классов:

• темные углеродистые C;
• светлые силикатные S;
• металлические M.

Лишь малая часть относится к другим, редким классам. Как правило, каменистые астероиды расположены ближе к Солнцу, а углеродистые дальше от него.

Группы астероидов, имеющие приблизительно одинаковые орбиты и состав, скорее всего являлись более крупными объектами. Гравитация Юпитера делала их движение хаотичным, что приводило к столкновениям и разрушениям объектов. На основании однородности состава их можно классифицировать как представителей одного семейства.

Кроме астероидов на орбите вращается большое количество космической пыли. Астероидная пыль, образованная от столкновений объектов, движется к Солнцу. Она вместе с остатками комет попадает в зодиакальное свечение, которое хорошо видно в районе экватора на закате и перед восходом солнца.

Изучение

Исследования астероидов важны не только в научных целях. Редкие металлы и другие вещества в составе многих объектов могут стать источником ресурсов для прикладных и технических целей.

Главный пояс исследуется с помощью межпланетных космических зондов.  Аппарат DAWN исследовал Цереру и Весту с 2011 по 2016 гг. Не так давно с Земли стартовал зонд LUCY. В 2025 году он должен сблизиться с объектом пояса под названием Дональд Джохансон и прислать фотографии его поверхности.

Орбиту пояса пересекали исследовательские зонды Вояджер-1, Пионер-10 и Пионер-11, Галилео, Улисс, Розетта, NEAR Shoemaker, Новые горизонты и Кассини-Гюйгенс.

Несмотря на свои малые размеры, астероиды важны с научной и практической точек зрения. Некоторые из них сохранились с самых ранних стадий формирования Солнечной системы. Их изучение позволит понять процессы образования планет и других небесных тел.

Ответы на вопросы

Видео-обзор научных фактов