Химический состав астероидов


Солнечную систему воспринимают обычно как пустое пространство, в котором кружатся восемь планет, некоторые — со своими спутниками. Кто-то вспомнит о нескольких малых планетах, к которым недавно приписали Плутон, о поясе астероидов, о метеоритах, иногда падающих на Землю, и о кометах, изредка украшающих небосвод. Это представление вполне справедливо: ни один из многочисленных космических аппаратов не пострадал от столкновения с астероидом или кометой, — космос довольно просторен.

И тем не менее в огромном объёме Солнечной системы содержатся не сотни тысяч и не десятки миллионов, а квадриллионы (единицы с пятнадцатью нулями) космических тел различных размеров и масс. Все они движутся и взаимодействуют по законам физики и небесной механики. Часть их образовалась в самой ранней Вселенной и состоит из её первозданного вещества, и это интереснейшие объекты астрофизических исследований. Но есть и очень опасные тела — крупные астероиды, столкновение которых с Землёй способно погубить на ней жизнь. Отслеживание и ликвидация астероидной опасности — не менее важное и увлекательное направление работы астрофизиков.


История открытия астероидов

Первый астероид обнаружил в 1801 году Джузеппе Пиази, директор обсерватории в Палермо (Сицилия). Назвал он его Церера и поначалу считал малой планетой. Термин «астероид», в переводе с древнегреческого — «подобный звезде», предложил астроном Уильям Гершель (см. «Наука и жизнь» № 7, 2012 г., статья «Сказка о музыканте Уильяме Гершеле, который расширил космос вдвое»). Церера и аналогичные объекты (Паллада, Юнона и Веста), открытые в последующие шесть лет, были видны как точки, а не как диски в случае планет; в то же время, в отличие от неподвижных звёзд, они двигались подобно планетам. Следует отметить, что наблюдения, в результате которых были открыты эти астероиды, велись целенаправленно в попытках обнаружить «пропавшую» планету. Дело в том, что уже открытые планеты располагались на орбитах, отстоящих от Солнца на расстояниях, соответствующих закону Бодэ. В соответствии с ним между Марсом и Юпитером должна была находиться планета. Как известно, планеты на такой орбите не нашлось, зато примерно в этом районе позже обнаружили пояс астероидов, названный главным. К тому же и закон Бодэ, как оказалось, не имеет какого-либо физического обоснования и рассматривается в настоящее время просто как некое случайное сочетание чисел. Более того, открытый позже (1848) Нептун оказался на орбите, с ним не согласующейся.


После открытия четырёх упомянутых астероидов дальнейшие наблюдения за восемь лет не привели к успеху. Их прекратили из-за Наполеоновских войн, в ходе которых сгорел городок Лилиенталь близ Бремена, где проходили заседания астрономов — охотников за астероидами. Возобновились наблюдения в 1830 году, но успех пришёл лишь в 1845-м с открытием астероида Астрея. С этого времени астероиды стали открывать с частотой не менее одного в год. Б?льшая их часть принадлежит к главному поясу астероидов, между Марсом и Юпитером. К 1868 году насчитывалось уже около сотни открытых астероидов, к 1981-му — 10 000 и к 2000-му — более 100 000.

Химический состав, форма, размеры и орбиты астероидов

Если классифицировать астероиды по их расстоянию от Солнца, то в первую группу попадают Вулканоиды — некий гипотетический пояс малых планет между Солнцем и Меркурием. Ни одного объекта из этого пояса до сих пор не обнаружено, и хотя на поверхности Меркурия наблюдаются многочисленные кратеры ударного происхождения, образованные падением астероидов, это не может служить доказательством существования указанного пояса. Ранее наличием там астероидов пытались объяснить аномалии в движении Меркурия, но затем их объяснили на основе учёта релятивистских эффектов. Так что окончательный ответ на вопрос о возможном присутствии Вулканоидов пока не получен. Далее следуют околоземные астероиды, принадлежащие четырём группам.

Астероиды главного пояса движутся по орбитам, находящимся между орбитами Марса и Юпитера, то есть на расстояниях от 2,1 до 3,3 астрономической единицы (а.


) от Солнца. Плоскости их орбит находятся вблизи эклиптики, их наклонение к эклиптике лежит в основном до 20 градусов, доходя у некоторых до 35 градусов, эксцентриситеты — от нуля до 0,35. Очевидно, что первыми были открыты самые большие и яркие астероиды: средние диаметры Цереры, Паллады и Весты равны 952, 544 и 525 километрам соответственно. Чем меньше размер астероидов, тем их больше: только 140 астероидов главного пояса из 100 000 имеют средний диаметр больше 120 километров. Суммарная масса всех его астероидов относительно невелика, составляя всего около 4% массы Луны. Самый большой астероид — Церера — имеет массу 946•1015 тонн. Сама по себе величина кажется очень большой, но это всего лишь 1,3% массы Луны (735•1017 тонн). В первом приближении размер астероида можно определить по его яркости и по расстоянию от Солнца. Но надо учитывать и отражательные характеристики астероида — его альбедо. Если поверхность астероида тёмная, светится он слабее. Именно в силу этих причин в списке десяти астероидов, расположенных на рисунке в порядке их открытия, третий по размерам астероид Гигея находится на последнем месте.

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • Следующая страница

Источник: www.nkj.ru

 Изучение астероидов


Изучение астероидов, датируется 1781 годом, после того как Ульям Гершель открыл миру планету Уран. В конце 18-го века Ф. Ксавер собрал группу известных ученых-астрономов, которая искала планету. По расчетам Ксавера должна была находиться между орбитами Марса и Юпитера. Сначала поиск не давал ни каких результатов, но в 1801 году, был обнаружен первый астероид – Церера. Но его открывателем стал итальянский астроном Пиацци, который даже не входил в состав группы Ксавера. В последующие несколько лет, были обнаружены еще три астероида: Паллада, Веста и Юнона, а затем поиски прекратились. Лишь спустя 30 лет, проявивший интерес к исследованию звездного неба Карл Людовик Хенке, возобновил их поиски. С этого периода, астрономы обнаруживали не менее одного астероида в год.

 Характеристики астероидов

Классифицируют астероиды по спектру отраженного солнечного света: 75% из них очень темные углистые астероиды класса С, 15% — серовато-кремнистые класса S, а в оставшиеся 10% входят металлические класса М и несколько других редких видов.

Фото астероидов со спутника


Неправильная форма астероидов подтверждается еще и тем, что их блеск достаточно быстро падает с ростом фазового угла. Из-за большого расстояния от Земли и своих малых размеров, получить более точные данные об астероидах достаточно проблематично.Сила тяжести на астероида настолько мала, что не в состоянии придать им шарообразную форму, характерную для всех планет. Такая сила тяжести позволяет разбитым астероидам существовать виде отдельных блоков, которые удерживаются возле друг друга, не соприкасаясь. Поэтому только крупные астероиды, избежавшие столкновения с телами средних размеров, могут сохранять шарообразную форму, приобретенную в период формирования планет.

Источник: kosmos-gid.ru

Углеродистые астероиды класса C, названные так из-за большого процента простейших углеродных соединений в их составе, являются наиболее распространёнными объектами в главном поясе, на них приходится 75 % всех астероидов, особенно большая их концентрация характерна для внешних областей пояса. Эти астероиды имеют слегка красноватый оттенок и очень низкое альбедо (между 0,03 и 0,0938). Поскольку они отражают очень мало солнечного света, их трудно обнаружить. Вполне вероятно, что в поясе астероидов находится ещё немало относительно крупных астероидов, принадлежащих к этому классу, но до сих пор не найденных из-за малой яркости. Зато эти астероиды довольно сильно излучают в инфракрасном диапазоне из-за наличия в их составе воды. В целом их спектры соответствуют спектру вещества, из которого формировалась Солнечная система, за исключением летучих элементов. По составу они очень близки к углеродистым хондритным метеоритам, которые нередко находят на Земле. Крупнейшим представителем этого класса является астероид (10) Гигея.


Вторым по распространённости спектральным классом среди астероидов главного пояса является класс S, который объединяет силикатные астероиды внутренней части пояса, располагающиеся до расстояния 2,5 а. е. от Солнца. Спектральный анализ этих астероидов выявил наличие в их поверхности различных силикатов и некоторых металлов (железо и магний), но практически полное отсутствие каких-либо углеродных соединений. Это указывает на то, что породы за время существования этих астероидов претерпели значительные изменения, возможно, в связи с частичным плавлением и дифференциацией. Они имеют довольно высокое альбедо (между 0,10 и 0,2238) и составляют 17 % от всех астероидов. Астероид (3) Юнона является самым крупным представителем этого класса.

Металлические астероиды класса M, богатые никелем и железом, составляют 10 % от всех астероидов пояса и имеют умеренно большое альбедо (между 0,1 и 0,1838). Они расположены преимущественно в центральных областях пояса на расстоянии 2,7 а. е. от Солнца и могут быть фрагментами металлических ядер крупных планетезималей (небесное тело, образующееся в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска; непрерывно притягивая к себе новый материал и накапливая массу, планетезимали формируют более крупное тело), вроде Цереры, существовавших на заре формирования Солнечной системы и разрушенных при взаимных столкновениях.


нако в случае с металлическими астероидами не всё так просто. В ходе исследований обнаружено несколько тел, вроде астероида (22) Каллиопа, спектр которых близок спектру астероидов класса M, но при этом они имеют крайне низкую для металлических астероидов плотность. Химический состав подобных астероидов на сегодняшний день практически неизвестен, и вполне возможно, что по составу они близки к астероидам класса C или S.

Одной из загадок астероидного пояса являются относительно редкие базальтовые астероиды класса V. До 2001 года считалось, что большинство базальтовых объектов в поясе астероидов являются фрагментами коры Весты (отсюда и название класс V), однако подробное изучение астероида (1459) Магния позволило выявить определённые различия в химическом составе открытых ранее базальтовых астероидов, что предполагает их отдельное происхождение.

Прослеживается довольно чёткая зависимость между составом астероида и его расстоянием от Солнца. Как правило, каменные астероиды, состоящие из безводных силикатов, расположены ближе к Солнцу, чем углеродные глинистые астероиды, в которых часто обнаруживают следы воды, в основном в связанном состоянии, но возможно, и в виде обычного водяного льда. Во внутренних областях пояса влияние солнечной радиации было более значительно, что привело к выдуванию лёгких элементов, в частности, воды, на периферию. В результате вода сконденсировалась на астероидах внешней части пояса, а во внутренних областях, где астероиды прогреваются достаточно хорошо, её практически не осталось.

Источник: fishki.net


Гипотезы происхождения

Долгое время считалось, что пояс астероидов Солнечной системы образовался из несостоявшейся планеты. Гравитационное воздействие раннего Юпитера препятствовало образованию еще одной твердотельной планеты и между ним и Марсом частицы пыли и газа сформировали целый пояс небольших небесных тел.

Но недавние исследования французских и бразильских астрономов позволили усомниться в этой гипотезе их происхождения. Они сравнили химический состав и строение разных объектов главного пояса и заметили, что часть из них близка по своим свойствам к твердотельным планетам, а некоторые – к газовым гигантам. Была выдвинута новая гипотеза происхождения астероидов. Предположительно, они возникли еще на заре формирования Солнечной системы из фрагментов веществ, оставшихся после образования планет.

Состав и физические параметры

Из чего же состоят астероиды? Чтобы выяснить их химический состав, астрофизики исследовали цвет объектов, а также спектр отраженного от их поверхности света. Выяснилось, что существуют три основных спектральных класса, отражающих состав астероидов:


  • C (углеродные) – наиболее распространенная группа, более 75% от всего числа.
  • S (силикатные) – поверхность тел содержит большее количество соединений кремния. На их долю приходится 17% от всех известных объектов этого вида.
  • M (металлические) – поверхность состоит из железа, никеля, алюминия, титана и других распространенных металлов.

По мере изучения пояса астероидов и пояса Койпера обнаруживаются новые более редкие спектральные классы данных малых тел Солнечной системы. На данный момент, их насчитывается 12. Но такая классификация является не совсем точной, т.к. тела, принадлежащие к одному классу, не всегда имеют одинаковый состав поверхности.

Размер астероида вычисляют различными способами. В случае крупных объектов удобно использовать транзитный метод. Такие тела во время своего перемещения проходят на фоне звезд, что фиксируется наблюдателями с Земли. Зная длительность покрытия звезды и отдаленность объекта можно достаточно легко и точно определить его размер.

Также размер можно определит по яркости солнечного света, отраженного от их поверхности. Этот метод называется поляриметрия, и она также позволяет определить форму малого небесного тела. Чтобы космический объект можно было назвать астероидом, его размер должен превышать 30 м. Большинство из известных не превышают в диаметре ста метров и только один зарегистрированный астероид имеет диаметр 900 км.  Это Церера и на данный момент она перенесена в группу карликовых планет.


Масса всех астероидов относительно мала по меркам Солнечной системы. Это величина по разным подсчетам  колеблется от 3*1021 до 3*1026 кг (не более 0,05% массы Земли). При этом более половины этой величины сосредоточено в 4 крупнейших: Весте, Палладе, Юноне и Гигее.

Семейства и их движение

В начале 20 века японский астроном Хираяма сделал удивительное открытие. Он долгое время наблюдал за движением астероидов главного пояса и пришел к выводу, что большинство из них можно разделить по группам, имеющим сходные параметры орбитального пути. Это явление группировки астероидов объясняется тем, что ранее крупное небесное тело был расколото на несколько фрагментов, которые продолжили свое движение рядом с «донором». Такие группы получили название семейства.

Семейство именуется по самому большому своему представителю. Наиболее крупными семействами главного пояса являются:

  • семейство Флоры – более 7, 5 тыс. объектов;
  • семейство Весты – около 6 тыс.;
  • семейство Эвномии – 4,7 тыс.;
  • семейство Эос – 4,4 тыс.

На данный момент официально признано три десятка таких групп астероидов. Их границы достаточно расплывчаты, но большинство находится в пределах главного пояса. Каждый третий объект этой области входит в состав отдельной группы.

Находящиеся в семействах и путешествующие отдельно астероиды Солнечной системы обладают схожими характеристиками движения. Они обращаются вокруг центральной звезды нашей системы в ту же сторону, что и большинство планет. Орбитальный пути объектов главного пояса имеют слабую эксцентричность и умеренный наклон. Почти все из них не выходят за пределы пояса. Одним из редких исключения является Паллада.

Средняя скорость движения большинства  астероидов Солнечной системы составляет около 20 км/с. Полный оборот вокруг Солнца у них колеблется от 3 до 9 лет.

Планеты своим гравитацией влияют на движение астероидов Солнечной системы. Планетные возмущения отклоняют орбиты малых тел в разные стороны, но сильнее всех притягивает к себе Юпитер. Самыми изменяемыми параметрами орбитального пути являются эксцентриситет и угол наклона. Постоянно перемешиваясь в пределах пояса, астероиды сталкиваются друг с другом и образуют все новые небесные тела.

Самые крупные

В таблице приведена сравнительная характеристика пяти самых больших астероидов главного пояса

Наименование

Первые открытые астероиды Солнечной системы были названы по классической традиции в честь персонажей древнеримской и древнегреческой мифологии. Но в конце 19 века астрономическое сообщество столкнулось с проблемой. Объектов  было известно уже более четырех сотен и стало все сложнее выискивать неиспользованные ранее имена богов и богинь. Тогда было разрешено давать новым открытым небесным телам женские имена, при этом наименование получали только те из них, чья орбита была достаточно точно вычислена. Первым исключением стал астероид Эрос, названный в честь бога любви. В дальнейшем, им также нередко давали мужские имена (Аполлон, Адонис, Посейдон, Купидон, Джеймс Бонд и т.д.), имена литературных персонажей,  а также называли в честь городов и домашних животных первооткрывателей (Петрина, Сеппина и Мистер Спок).

Кроме буквенного наименования астероидам с середины 19 века стали присваиваться числовые обозначения, соответствующие хронологии обнаружения. Но из-за большого числа выявленных малых тел снова возникла путаница с номерами. В 1924 году была принята новая система числовых обозначений: год открытия, латинская буква (кроме I), обозначающая полумесяц открытия (А – первая половина января, В- вторая половина января и так далее) и еще одна латинская буква, обозначающая очередность обнаружения в этом полумесяце. К примеру, Ивонна 1934 EA была обнаружен первым в первой половине марта 1934 года. Если за один полумесяц было установлено более 25 малых тел, к ним добавлялись числовые индексы. Таким образом, после 1950 AZ следует объект, именующийся 1950 АА1.

Взаимодействие с Землей

Подсчитано, что для полного уничтожения человеческой цивилизации и глобальных изменений атмосферы и климата, Земле надо столкнуться с астероидом диаметром всего 3 км.  Крупнейшим ударным кратером на планете является южноафриканский кратер Вредефорт, чей диаметр составляет 300 км. Он образовался 2 млрд. лет назад при столкновении Земли с малым небесным телом, не превышающим 10 км.

Потенциально опасными для нашей планеты считаются те объекты главного астероидного пояса, которые могут приблизиться к ней на расстоянии менее 7,5 млн. км. Опасность астероида оценивают по Туринской шкале от 0 до 10. Нулевая отметка означает крайне низкую вероятность столкновения и отсутствие ущерба при попадании в атмосферу планеты. Астероиды, имеющие 10 баллов, неизбежно столкнутся с Землей и вызовут глобальную катастрофу, ведущую к гибели человечества.

По состоянию на июнь 2018 года все астероиды главного пояса имеют оценку не выше 0 по Туринской шкале. Ранее представляющими некоторую угрозу считались Апофис (4 балла) и  (144898) 2004 VD17 (2 балла), но и их показатели снизились до нуля.

В 21 веке наиболее близко к Земле приближались:

  • 2008 TS26 – пролетел над планетой на расстоянии 6 тыс. км 9 октября 2008;
  • 2004 FU162 – приблизился до 6530 км 31 марта 2004 года;
  • 2009 VA – 14 тыс. км 6 ноября 2009 года.

Некоторые астероиды Солнечной системы достигали атмосферы Земли, но они были настолько незначительных размеров, что разрывались, не достигая поверхности планеты, оставляя лишь мелкие обломки.

В феврале 2013 года астероид размерами около 17 м и весом до 10*106 кг вошел в атмосферу нашей планеты. Он разорвался на высоте 20 км над Челябинском и окрестностями. По оценкам разных исследователей мощность взрыва составила от 100 килотонн до 1,5 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Сгорание объекта в земной атмосфере сопровождалось сильной ударной волной, выбившей большое количество стекол в близлежащих населенных пунктах. Также столкновение астероида с Землей спровоцировало землетрясение магнитудой в 4 балла в юго-западных районах Челябинска.

Падение астероида Челябинск стало самым крупным происшествием такого рода после столкновения Земли с Тунгусским метеоритом. Произошло это в 1908 году в районе правого притока реки Енисей.  Мощность взрыва составила около 40 мегатонн, что спровоцировало массовый вал деревьев в тайге на площади более 2 тыс. кв. км.

НАСА финансирует большинство действующих программ, связанных с космической безопасностью и защитой Земли от астероидов Солнечной системы. Самые крупные проекты «LINEAR» и «Pan-STARRS», использующие мощнейшие телескопы, отслеживают до десяти тысяч малых тел ежегодно. Также обнаружения потенциально опасных космических объектов ведется с околоземной орбиты благодаря малым спутникам, таким как канадский «NEOSSat». На финансирование данных проектов у НАСА и других космических агентств уходит сотни миллионов долларов.

Астероиды в прошлом Земли

Что произойдет, если с Землей столкнется астероид диаметром больше 10 км? Первым катастрофическим событием будет гигантская ударная волна в атмосфере. Далее тело упадет на поверхность планеты, что закончится  либо невиданным землетрясением, либо цунами высотой в несколько сотен метров. Тепловая волна вызовет лесные пожары по всему земному шару, что спровоцирует выброс в атмосферу огромного количества сажи и копоти. Начнется резкое похолодание из-за того, что загрязненная атмосфера не сможет пропускать солнечные лучи в достаточном количестве. Климат на планете необратимо изменится, а многие живые организмы вымрут.

Одно из таких столкновений произошло 65 млн. лет назад. На полуострове Юкатан в Мексиканском заливе сохранилось свидетельство этой катастрофы – ударный кратер Чиксулуб диаметром 180 км. Крупный космический объект размерами около 10 км привел к полному вымиранию динозавров на нашей планете. Также падением крупного астероида некоторые исследователи объясняют массовое пермское вымирание живых организмов, случившееся 250 млн. лет назад.

Изучение

Изучение малых небесных тел началось после открытия седьмой планеты Солнечной системы  — Урана. Планету искали между орбитами Марса и Юпитера, исходя из правила Тициуса-Боде. Искомый объект оказался гораздо дальше, а в этой области астрономы обнаружили целый пояс астероидов различных размеров. В период с 1801 по 1809 были обнаружены 4 крупнейших представителя этой группы: Церера, Веста, Паллада и Юнона.

Более 30 лет после их обнаружения астрономы не могли найти ни одного астероида. Только в 1845 году был открыт следующий астероид – Астрея, а уже после нее каждый год находилось не менее одного объекта этого вида. В 21 веке официально зарегистрировано 385 тысяч малых тел данного вида, 18 тысяч из которых имеют не только порядковый номер, но и имя.

Изучение астероидов Солнечной системы помогает узнать, как зародилась жизнь на нашей планете. Считается, что вода и первые органические соединения были занесены на Землю именно благодаря столкновению с малыми небесными телами. Также исследователи рассматривают вопрос о промышленном использовании отдельных составляющих главного астероидного пояса Солнечной системы. Многие из них могут стать сырьевыми базами для добычи металлов (железа, никеля, золота, кобальта, платины), а также водорода. Считается, что один металлический астероид размером не более километра может содержать в себе железной руды больше, чем добывается за целый год на Земле.

Ближайшие миссии по изучению главного пояса и доставки астероидного грунта на Землю запланированы на 2019 год (OSIRIS-REx, США) и 2024 год (Фобос-Грунт, Российская Федерация).

Источник: spaceworlds.ru

Астероиды

Помимо 8 больших планет в состав Солнечной системы входит большое количество более мелких космических тел, похожих на планеты, — астероиды, метеориты, метеоры, объекты пояса Койпера, «Кентавры». В данной статье речь пойдёт об астероидах, которые до 2006 года назывались также малыми планетами.

Астероиды, это тела естественного происхождения, обращающиеся вокруг Солнца под действием гравитации, не относящиеся к большим планетам, имеющие размеры больше 10 м. и не проявляющие кометной активности. Большинство астероидов лежит в поясе между орбитами планет Марс и Юпитер. В пределах пояса насчитывается более 200 астероидов чей диаметр превышает 100 км и 26 с диаметром более 200 км. Число астероидов диаметром более одного километра по современным подсчётам превышает 750 тысяч или даже миллион.

В настоящее время существует четыре основных метода определения размеров астероидов. Первый метод основан на наблюдении астероидов в телескопы и определении количества отраженного от их поверхности солнечного света и выделенного тепла. Обе величины зависят от размера астероида и его расстояния от Солнца. Второй метод основывается на визуальном наблюдении астероидов при прохождении ими перед какой-либо звездой. Третий метод предполагает использование радиотелескопов для получения изображений астероидов. Наконец, четвёртый метод, который впервые был применён в 1991 году космическим аппаратом «Галилео», предполагает изучение астероидов с близкого расстояния.

Зная приблизительное количество астероидов в пределах главного пояса, их средний размер и состав, можно вычислить их общую массу, которая составляет 3.0-3.6•1021 кг, что составляет 4% от массы естественного спутника Земли Луны. При этом на 3 крупнейших астероида: 4 Весту, 2 Палладу, 10 Гигею приходится 1/5 всей массы астероидов главного пояса. Если же учитывать также массу карликовой планеты Цереры, которая считалась астероидом до 2006 г, то получается, что масса более чем миллиона оставшихся астероидов составляет всего 1/50 массы Луны, что по астрономическим меркам крайне мало.

Средняя температура астероидов -75°C.

Первой обнаруженной малой планетой стала Церера, открытая итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в сицилийском городе Палермо (1801 г.). Сначала Джузеппе подумал, что увиденный им объект является кометой, но после определения немецким математиком Карлом Фридрихом Гауссом параметров орбиты космического тела становится ясно, что оно скорее всего является планетой. Через год по эфемериде Гаусса Цереру находит немецкий астроном Г. Ольберс. Тело, названное Пиацци Церерой, в честь древнеримской богини плодородия, находилось на том расстоянии от Солнца, на котором согласно правилу Тициуса-Боде должна была располагаться большая планета солнечной системы, поисками которой занимались астрономы с конца XVIII века.

В 1802 году английский астроном У. Гершель вводит новый термин «астероид». Астероидами Гершель назвал космические объекты, который при наблюдении в телескоп выглядели как неяркие звёзды, в отличии от планет, при визуальном наблюдении имеющих форму диска.

В 1802-07 гг. были открыты астероиды Паллада, Юнона и Веста. Затем наступила эпоха затишья продолжительностью около 40 лет, в течении которой не было открыто ни одного астероида.

В 1845 году немецкий астроном-любитель Карл Людвиг Хенке после 15 лет поиска открывает пятый астероид главного пояса — Астрею. С этого времени начинается просто глобальная "охота" за астероидами всех астрономов мира, т.к. до открытия Хенке в научном мире считалось, что астероидов всего четыре и восемь лет безрезультатных поисков на протяжении 1807-15 гг. казалось бы лишь подтверждают эту гипотезу.

В 1847 г. английский астроном Джон Хайнд открыл астероид Ириду, после чего до настоящего времени каждый год открывали хотя бы один астероид (кроме 1945 г.).

В 1891 году немецкий астроном Максимилиан Вольф для обнаружения астероидов стал применять метод астрофотографии, при котором на фотографиях с с длинным периодом экспонирования (освещения фотослоя) астероиды оставляли короткие светлые линии. С помощью данного метода Вольф за короткий промежуток времени смог обнаружить 248 астероидов, т.е. лишь немногим меньше чем было обнаружено за полсотни лет наблюдений до него.

В 1898 г. был открыт Эрос, приближающийся к Земле на опасное расстояние. Впоследствии были открыты и другие астероиды, приближающиеся к земной орбите, и их выделили в отдельный класс Амуров.

В 1906 г. был обнаружен Ахиллес, разделяющий орбиту с Юпитером и следующий перед ним с той же скоростью. Все вновь открываемые подобные объекты стали называть Троянцами в честь героев Троянской войны.

В 1932 был открыт Аполлон — первый представитель класса Аполлонов, которые в перигелии приближаются к Солнцу ближе, чем Земля. В 1976 г. был открыт Атон, положивший начало новому классу — атонов, величина большой оси орбиты которых менее 1 а.е. А в 1977 была обнаружена первая малая планета, никогда не приближающаяся к орбите Юпитера. Такие малые планеты назвали Кентаврами в знак их близости к Сатурну.

В 1976 году был обнаружен первый астероид группы Атонов, сближающихся с Землей.

В 1991 г. был найден Дамокл, имеющий очень вытянутую и сильно наклоненную орбиту, характерную для комет, однако не образующий кометного хвоста при сближении с Солнцем. Такие объекты стали называть Дамоклоидами.

В 1992 удалось увидеть первый объект из предсказанного Джерардом Койпером в 1951 г. пояса малых планет. Его назвали 1992 QB1. После этого в поясе Койпера каждый год стали находить всё более крупные объекты.

В 1996 году наступила новая эра в изучении астероидов: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США отправило к астероиду Эрос космический аппарат «NEAR spacecraft», который должен был не просто сфотографировать астероид пролетев мимо него, но также стать искусственным спутником Эроса, а впоследствии совершить посадку на его поверхность.

27 июня 1997 года по пути к Эросу «NEAR» пролетел на расстоянии 1212 км. от небольшого астероида Матильда, сделав более 50м черно-белых и 7 цветных изображений, покрывающих 60% поверхности астероида. Были измерены также магнитное поле и масса Матильды.

В конце 1998 года в связи с потерей связи с аппаратом на 27 часов время выхода на орбиту Эроса было перенесено с 10 января 1999 года на 14 февраля 2000. В назначенный срок NEAR вышел на высокую орбиту астероида с перицентром 327 км и апоцентром 450 км. Начинается постепенное снижение орбиты: 10 марта аппарат вышел на круговую орбиту высотой 200 км, 11 апреля орбита снизилась до 100 км, 27 декабря произошло снижение до 35 км, после которого миссия аппарата вступила в заключительную стадию с целью посадки на поверхность астероида. На стадии снижения — 14 марта 2000 года «NEAR spacecraft» был переименован в честь американского геолога и планетолога Юджина Шумейкера, трагически погибшего в автокатастрофе в Австралии, в «NEAR Shoemaker».

12 февраля 2001 году «NEAR» начал торможение, которая продолжалось 2 суток, завершившись мягкой посадкой на астероид с последующим фотографированием поверхности и измерением состава поверхностного грунта. 28 февраля миссия аппарата была завершена.

В июле 1999 года космический аппарат «Deep Space 1» с расстояния 26 км. исследовал астероид Брайль, собрав большой массив данных о составе астероида и получив ценные изображения.

В 2000 году аппаратом «Кассини-Гюйгенс» произвёл фотографирование астероида 2685 Масурски.

В 2001 был открыт первый Атон, не пересекающий земную орбиту, а также первый Троянец Нептуна.

2 ноября 2002 года космическим аппаратом НАСА «Стардаст» было осуществлено фотографирование небольшого астероида Аннафранк.

9 мая 2003 года Японским агентством аэрокосмических исследований для изучения астероида Итокава и доставки на Землю образцов грунта астероида был запущен космический аппарат «Хаябуса».

12 сентября 2005 года «Хаябуса» приблизился к астероиду на расстояние 30 км и приступил к исследованиям.

В ноябре того же года аппаратом были осуществлены три посадки на поверхность астероида, в результате которых был потерян робот «Минерва», предназначенный для фотографирования отдельных пылинок и съёмки близких панорам поверхности.

26 ноября была осуществлена ещё одна попытка спуска аппарата с целью забора грунта. Незадолго до посадки связь с аппаратом была потеряна и восстановлена лишь спустя 4 месяца. Удалось ли сделать забор грунта оставалось неизвестным. В июне 2006 года JAXA сообщило, что «Хаябуса» скорее всего вернётся на Землю, что и произошло 13 июня 2010 года, когда спускаемая капсула с образцами частиц астероида была сброшена в районе полигона Вумера на юге Австралии. Исследовав образцы грунта японские учёные установили, что в составе астероида Итокава присутствуют Mg, Si и Al. На поверхности астероида имеется значительное количество минералов пироксена и оливина в соотношении 30:70. Т.е. Итокава является осколком более крупного хондритного астероида.

После аппарата «Хаябуса» фотографирование астероидов провели также АМС «Новые горизонты» (11 июня 2006 года — астероид 132524 APL ) и космический аппарат «Розетта» (5 сентября 2008 года — фотографирование астероида 2867 Штейнс, 10 июля 2010 года — астероида Лютеция). Кроме того, 27 сентября 2007 г. с космодрома на мысе Канаверал стартовала автоматическая межпланетная станция «Dawn», которая уже в этом году (предположительно 16 июля) выйдет на круговую орбиту вокруг астероида Веста. В 2015 году аппарат достигнет Цереры — самого крупного объекта в главном поясе астероидов — проработав на орбите которой в течении 5 месяцев, завершит свою работу…

Астероиды различаются по размерам, строению, форме орбит и расположению в Солнечной системе. На основании характеристик орбит астероиды выделяются в отдельные группы и семейства. Первые — образованы осколками более крупных астероидов, и поэтому, большая полуось, эксцентриситет и наклонение орбиты у астероидов в пределах одной группы практически полностью совпадают. Вторые — объединяют астероиды со сходными орбитальными параметрами.

В настоящее время известно более 30 семейств астероидов. Большинство семейств астероидов располагаются в главном поясе. Между основными концентрациями астероидов в главном поясе существуют пустые области, известные как щели или люки Кирквуда. Подобные области возникают в результате гравитационного взаимодействия Юпитера из-за которого орбиты астероидов становятся нестабильными.

Групп астероидов меньше чем семейств. В представленном ниже описании группы астероидов перечислены в порядке их удаления от Солнца.

Ближе всего к Солнцу находится гипотетический пояс Вулканоидов — малых планет, орбиты которых лежат полностью внутри орбиты Меркурия. Компьютерные расчёты показывают, что область, лежащая между Солнцем и Меркурием, гравитационно стабильна и, скорее всего, там существуют маленькие небесные тела. Практическое обнаружение их затруднено близостью к Солнцу, и до сих пор ни одного Вулканоида не обнаружено. Косвенно в пользу существования вулканоидов говорят кратеры на поверхности Меркурия.

Следующая группа — Атоны, малые планеты, названные по имени первого представителя, открытого американским астрономом Элеанор Хелин в 1976 году. У атонов большая полуось орбиты меньше астрономической единицы. Таким образом, на большей части своего пути по орбите Атоны находятся ближе к Солнцу, чем Земля, а некоторые из них вообще никогда не пересекают земную орбиту.

Атонов известно более 500, из которых лишь 9 имеют собственные имена. Атоны — самые маленькие из всех групп астероидов: диаметр большинства из них не превышает 1 км. Самым большим атоном является Круитна, с диаметром 5 км.

Между орбитами Венеры и Юпитера выделяются группы небольших астероидов Амуров и Аполлонов.

Амуры — астероиды, лежащие между орбитами Земли и Юпитера. Амуры можно разделить на 4 подгруппы, различающиеся параметрами своих орбит:

К первой подгруппе относятся астероиды, лежащие между орбитами Земли и Марса. К ним относятся менее 1/5 всех амуров.

Ко второй подгруппе относятся астероиды, чьи орбиты лежат между орбитой Марса и главным астероидным поясом. К ним принадлежит и давний название всей группе астероид Амур.

Третья подгруппа амуров объединяет астероиды, чьи орбиты лежат в пределах главного пояса. К ней относится около половины всех амуров.

Последняя подгруппа включает немногочисленные астероиды, лежащие за пределами главного пояса и проникающие за орбиту Юпитера.

Амуров к настоящему времени известно более 600. Они вращаются по орбитам с большой полуосью более 1,0 а.е. и расстояниями в перигелии от 1,017 до 1,3 а. е. Диаметр самого большого амура — Ганимеда — 32 км.

К аполлонам относятся астероиды пересекающие орбиту Земли и имеющие большую полуось не менее 1 а.е. Аполлоны, наряду с атонами, являются самыми маленькими астероиды. Крупнейший их представитель — Сизиф в диаметре 8,2 км. Всего же аполлонов известно более 3,5 тысяч.

Вышеперечисленные группы астероидов образуют так называемый «главный» пояс, в предала которого сосредоточено .

За «главным» поясом астероидов находится класс малых планет, которые называются троянцами или троянскими астероидами.

Троянские астероиды находятся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 в орбитальном резонансе 1:1 любых планет. Большинство троянских астероидов обнаружено у планеты Юпитер. Есть троянцы у Нептуна и Марса. Предполагают их существование у Земли.

Троянцы Юпитера делятся на 2 большие группы: в точке L4 находятся астероиды, называемые именами греческих героев, и двигающиеся впереди планеты; в точке L5 — астероиды, называемые именами защитников Трои и двигающиеся позади Юпитера.

У Нептуна на настоящий момент известно всего 7 троянцев, 6 из которых двигаются впереди планеты.

У Марса троянцев выявлено всего 4, 3 из которых лежат вблизи точки L4.

Троянцы — крупные астероиды с диаметром часто более 10 км. Самым крупным из них является грек Юпитера — Гектор, с диаметром 370 км.

Между орбитами Юпитера и Нептуна, располагается пояс Кентавров — астероидов проявляющих одновременно свойства и астероидов, и комет. Так, у первого из открытых Кентавров — Хирона, при сближении с Солнцем наблюдалась кома.

В настоящее время считается, что в Солнечной системе находятся более 40 тыс. кентавров с диаметром более 1 км. Самым же крупным из них является Харикло с диаметром около 260 км.

К группе дамоклоидов относят астероиды, имеющие очень вытянутые орбиты, и находящиеся в афелии дальше Урана, а в перигелии — ближе Юпитера, а иногда и Марса. Считается, что дамоклоиды — это потерявшие летучие вещества ядра планет, что было сделано на основе наблюдений, показавших наличие комы у ряда астероидов этой группы и на основании изучения параметров орбит дамоклоидов, в результате которого выяснилось, что они обращаются вокруг Солнца в направлении, противоположном движению больших планет и прочих групп астероидов.

По цветности, альбедо и характеристикам спектра астероиды условно подразделяются на несколько классов. Изначально, по классификации Кларка Р.Чапмена, Дэвида Моррисона и Бена Целлнера, спектральных классов астероидов было всего 3. Затем, по мере изучения учёными, число классов расширилось и на сегодняшний момент их 14.

К классу А относятся всего 17 астероидов, лежащих в пределах главного пояса и характеризующихся наличием в составе минерала оливина. Астероиды класса А характеризуемый умеренно высоким альбедо и красноватым цветом.

К классу B относятся углеродные астероиды с голубоватым спектром и почти полном отсутствием поглощения на длине волны ниже 0,5 мкм. Астероиды данного класса лежат в основном в пределах главного пояса.

Класс С образуют углеродные астероиды, по составу близкие к составу протопланетного облака из которого образовалась Солнечная система. Это наиболее многочисленный класс, к которому принадлежит 75% всех астероидов. Обращаются они во внешних областях главного пояса.

Астероиды с очень низким альбедо (0,02-0,05) и ровным красноватым спектром без чётких линий поглощения относятся к спектральному классу D. Лежат они во внешних областях главного пояса на расстоянии не менее 3 а.е. от Солнца.

Астероиды класса E являются скорее всего остатками внешней оболочки более крупного астероида и характеризуются очень высоким альбедо (0,3 и выше). По своему составу астероиды этого класса имеют сходство с метеоритами, известными как энстатитовые ахондриты.

Астероиды класса F относятся к группе углеродных астероидов и отличаются от похожих объектов ласса B отсутствием следов воды, поглощающей на длине волны около 3 мкм

Класс G объединяет углеродные астероиды с сильным ультрафиолетовым поглощением на длине волны 0,5 мкм.

К классу М относятся металлические астероиды с умеренно большим альбедо (0,1-0,2). На поверхности некоторых из них присутствуют выходы металлов (никелистого железа), как у некоторых метеоритов. К этому классу относятся менее 8% всех известных астероидов.

Астероиды с низким альбедо (0,02-0,07) и ровным красноватым спектром без конкретных линий поглощения относятся к классу P. В их составе углероды и силикаты. Преобладают подобные объекты во внешних областях главного пояса.

К классу Q относятся немногочисленные астероиды из внутренних областей главного пояса, по характеру спектра схожие с хондритами.

Класс R объединяет объекты с высокой концентрацией во внешних областях оливина и пироксена, возможно с добавкой плагиоклаза. Астероидов этого класса немного и все они лежат во внутренних областях главного пояса.

К классу S относятся 17% всех астероидов. Астероиды этого класса имеют кремниевый или каменный состав и располагаются в основном в областях главного астероидного пояса на расстоянии до 3 а.е.

К классу астероидов T учёные относят объекты с очень низким альбедо, тёмной поверхностью и умеренным поглощением на длине волны 0,85 мкм. Состав их неизвестен.

К последнему выделенному на сегодняшний день классу астероидов — V, относят объекты чьи орбиты близки к параметрам орбиты самого крупного представителя класса — астероида (4) Веста. По своему составу они близки к астероидам S класса, т.е. состоят их силикатов, камней и железа. Основным отличием их от астероидов класса S является высокое содержание пироксена.

Существует две гипотезы образования астероидов. По первой гипотезе предполагается существование в прошлом планеты Фаэтон. Она существовала недолго и разрушилась при столкновении с крупным небесным телом или благодаря процессам внутри планеты. Однако наиболее вероятно образование астероидов за счёт разрушения нескольких крупных объектов, оставшихся после формирования планет. Образование крупного небесного тела — планеты — в пределах главного пояса произойти не могло из-за гравитационного воздействия Юпитера.

В 1993 г. аппарат «Галилео» получил снимок астероида Ида с небольшим спутником Дактиль. Впоследствии спутники были обнаружены у многих астероидов, а в 2001 году был обнаружен первый спутник у объекта пояса Койпера.

К недоумению астрономов, совместные наблюдения, проводившиеся с помощью наземных инструментов и телескопа «Хаббл», показали, что во многих случаях эти спутники своими размерами вполне сравнимы с центральным объектом.

Доктор Штерн провёл исследование с целью выяснить, каким образом могут образовываться подобные двойные системы. Стандартная модель формирования крупных спутников предполагает, что они образуются в результате столкновения родительского объекта с крупным объектом. Подобная модель позволяет удовлетворительно объяснить формирование двойных астероидов, системы Плутон- Харон, а также может быть непосредственно применена к объяснению процесса формирования системы Земля- Луна.

Исследование Штерна поставило под сомнение ряд положений этой теории. В частности, для образования объектов необходимы столкновения с энергией, которые весьма маловероятны с учётом возможного количества и массы объектов пояса Койпера как в его исходном состоянии, так и в современном.

Отсюда следуют два возможных объяснения — либо формирование двойных объектов происходило не в результате столкновений, либо коэффициент отражения поверхности объектов Койпера (с его помощью определяется их размер) существенно недооценен.

Разрешить дилему, по мнению Штерна, поможет новый космический инфракрасный телескоп НАСА SIRTF (Space Infrared Telescope Facility), запуск которого произошёл в 2003 году.

Время от времени астероиды могут сталкиваться с космическими телами: планетами, Солнцем, другими астероидами. Сталкиваются они и с Землёй.

К настоящему времени на поверхности Земли известно более 170 крупных кратеров — астроблем («звёздных ран»), которые являются местам падения небесных тел. Самый крупный кратер, для которого с большой вероятностью установлено внеземное происхождение — Вредефорт в ЮАР, с диаметром до 300 км. Образовался кратер в результате падения астероида с диаметром около 10 км более 2 млрд. лет назад.

Вторым по размерам является ударный кратер Садбери в канадской провинции Онтарио, образовавшийся при падении кометы 1850 млн. лет назад. Его диаметр — 250 км.

На Земле известно ещё 3 ударных метеоритных кратера с диаметром более 100 км: Чиксулуб в Мексике, Маникуаган в Канаде и Попигай (Попигайская котловина) в России. С кратером Чиксулуб связывают падение астероида, послужившего 65 млн. лет назад причиной мел-палеогенового вымирания.

В настоящее время учёные считают, что небесные тела, по размерам равные чиксулубскому астероиду, падают на Землю примерно раз в 100 млн.лет. Тела меньшего размера падают на Землю гораздо чаще. Так, 50 тыс. лет назад, т.е. уже во времена, когда на Земле жили люди современного типа, в штате Аризона (США) упал небольшой астероид диаметром около 50 метров. При ударе образовался кратер Бэрринджер диаметром 1,2 км в поперечнике и 175 м в глубину. В 1908 году в районе р.Подкаменная Тунгуска на высоте 7 км. взорвался болид диаметром несколько десятков метров. На счёт природы болида до сих пор нет единого мнения: часть учёных полагают, что над тайгой взорвался небольшой астероид, другая часть полагает, что причиной взрыва послужило ядро кометы.

10 августа 1972 года над территорией Канады очевидцами наблюдался огромный огненный шар. По всей видимости речь идёт об астероиде с диаметром в 25 м.

23 марта 1989 года на расстоянии 700 тыс.км от Земли пролетел астероид 1989 FC диаметром около 800 метров. Самое интересное, что обнаружили астероид лишь после его удаления от Земли.

1 октября 1990 года над Тихим океаном взорвался болид диаметром 20 метров. Взрыв сопровождался очень яркой вспышкой, которая была зафиксирована двумя геостационарными ИСЗ.

В ночь с 8 на 9 декабря 1992 года мимо Земли многие астрономы наблюдали прохождение астероида 4179 Тоутатис диаметром около 3 км. Мимо Земли астероид проходит каждые 4 года, поэтому у вас тоже есть возможность исследовать его.

В 1996 году полукилометровый астероид прошел на расстоянии 200 тыс.км от нашей планеты.

Как можно видеть по этому далеко не полному списку, астероиды на Земле гости довольно частые. По некоторым оценкам астероиды с диаметром более 10 метров вторгаются в атмосферу Земли ежегодно.

Источник: gect.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.