Как сделать пояс астероидов

Обновлено: 06.07.2024

Наверное, многие из вас хотя бы краем уха слышали об огромном кольце из камней и прочего космического мусора между Марсом и Юпитером – это и есть пояс астероидов. А еще некоторые думают, что это обломки взорвавшейся планеты. Так ли это на самом деле? Пожалуй, не буду хранить интригу – конечно же нет, перестаньте уже в это верить. Сегодня я расскажу вам о том, что такое пояс астероидов, как он мог появиться, когда его обнаружили, какие интересные объекты там находятся и о многом другом. Устраивайтесь поудобнее, и полетели.

Между Марсом и Юпитером

Впервые об этом заговорили еще двести лет назад. Не буду вдаваться в историю, потому что и сказать то по факту не о чем. На сегодняшний день пояс астероидов считается одним из самых больших скоплений космических объектов (читай: мусора) в пределах Солнечной системы. Что же нам о нем известно и почему им все так интересуются?

Между Марсом и Юпитером

Общие сведения

Количество астероидов в этом поясе, получивших название, уже перевалило за три сотни тысяч. Самые большие из них – Церера, Веста, Паллада и Гигея – названы в честь римских богов, как и все остальное в нашей системе, помимо Земли. Цереру даже относят к карликовым планетам, но о ней позже.

Сейчас изучение пояса астероидов носит исключительно научный характер, но начиналось все со сказок и легенд.

Загадочный Фаэтон

Поднимите руки те, кто в детстве мечтал стать космонавтом, как Гагарин или Терешкова? Наверняка многие об этом думали – исследовать космические просторы, загадочные объекты, далекие галактики и неизведанные миры. К одному из таких приписывают и Фаэтон – планета, которая находилась между Марсом и Юпитером, но была разрушена. Красивая сказка, не правда ли?

Вот только в отличие от псевдонаучных теоретиков, Казанцев был писателем-фантастом и понимал, что все описанное в его книге, лишь плод его же фантазии (но описано хорошо, действительно почитайте). Однако это не останавливает особо пытливые умы, по сей день придумывающие теории о гибели загадочной планеты Фаэтон.

Художественное представление протопланетного диска вокруг звезды

Исследование метеоритов

На сегодняшний день, благодаря исследования метеоритов, отделившихся от пояса астероидов, стало известно, что большая часть из них – это хондриты, в которых не происходила сепарация веществ, характерная для процесса планетообразования. Что в очередной раз подтверждает теорию, которую я описывал выше. Наука – это вам не шумерские мифы.

Пояс астероидов состоит из протопланетного вещества, которое образовалось еще в процессе появления Солнечной системы. Но верить в Фаэтон же гораздо интереснее, чем в какую-то там науку – что она вообще знает.

Мелкая пыль в поясе астероидов, возникшая в результате столкновений астероидов, создаёт явление, известное как зодиакальный свет

Открытие пояса астероидов

А ведь теория о существовании планеты Фаэтон все-таки оказалась довольно полезной. Немецкий физик восемнадцатого века Иоганн Тициус, в попытках найти загадочную планету, вывел формулу, которая позволила рассчитать примерное расположение всех планет в Солнечной системе. И с ее помощью через 15 лет после этого был открыт Уран. А следом за ним и пояс астероидов, который и стал главным претендентом на роль разрушенной планеты Фаэтон.

Астероид Веста

Открытие Цереры

В начале девятнадцатого века был открыт самый крупный объект пояса астероидов – Церера. Случилось это в 1801-ом, а годом позже открыли Палладу – еще один большой астероид. Спустя еще три года увидели Юнону, и в 1807-ом – Весту. Все они двигались по одной и той же орбите от Солнца – 2,8 а.е. (Одна астрономическая единица равна 149 598 000 км, если хотите примерно представить, сколько это.) Открытия не прекращались вплоть до 1891 года, пока Макс Вольф – еще один немецкий ученый, только уже астроном – не открыл 248 астероидов поменьше. И думаете, на этом все закончилось? Как бы не так, новые открытия посыпались как град из каштанов по осени. И на сегодня их уже более 300 000, как я говорил еще в начале.

Открытие Цереры

Состав

Как бы удивительно это не звучало, но по большей част пояс астероидов состоит из. камней. Ну а чего вы ожидали? В основном все объекты там – это каменные или металлические тела, большая часть из которых соответствуют астероидам класса М. На самом деле точный их состав еще не досконально не изучен, но в основном это все же камни и металлы. Также есть предположения, что на некоторых из них может быть вода, но до доказательств наличия внеземной жизни еще далеко, расслабьтесь.

Помимо пищи для размышлений писателей-фантастов, пояс астероидов может стать источником ценных металлов, ведь их запас на Земле ограничен, а при разработке соответствующих космических аппаратов можно было бы доставлять их оттуда. Но пока все это лишь в теории.

NEAR Shoemaker – первая миссия аппарата, специально предназначенная для исследования астероидов. Космический корабль отправили 17 февраля 1996 года. Полет был рассчитан на 4 года к околоземному астероиду 433 Эрос. Изначально аппарат наименовали только NEAR. Вторую приставку добавили после посещения астероида, названного в честь Евгения Шумейкера.

Ученые планировали выйти на орбиту Эроса за год и раздобыть фото поверхности астероида, а также информацию о вращении и составе. NEAR Shoemaker расположился на высоте в 320 км и максимально приближался до 5 км. В феврале 2001 года объявили об успешном завершении задания, выполнив незапланированную посадку. Это исторический момент, так как корабль впервые приземлился на астероидную поверхность.

Корабль NEAR Shoemaker

На пути к Эросу в 1997 году аппарат промчался мимо астероида 253 Матильда, фото которого представлено ниже.

Перед вами изображение астероида Матильда, созданное на основе 4 снимков с удаленности в 2400 км. На поверхности заметно много кратерных шрамов. Крупнейший охватывает практически 10 км и скрывается в тени (в центре). Слева сверху виден зубчатый край – обод другого большого кратерного формирования. Наблюдаемая часть Матильды охватывает 59 км на 47 км

Hayabusa

В 2005 году к астероиду Итокава прибыл японский аппарат Hayabusa. Первая попытка приземлиться закончилась неудачей, но при взлете удалось взять немного образцов. Это был первый подобный маневр. Изучение образцов помогает добыть больше информации о составе и выветривании каменистого класса.

Южный полюс астероида Весты примечателен наличием высокой насыпи внутри крупной депрессии. Большие канавки на экваториальной линии астероида могли создаться из-за ударов по южному полюсу.

OSIRIS-REx

В 2016 году стартовал проект OSIRIS-REx, направленный на изучение астероида 1999 RQ36. Рейс должен продлиться 3 года. На углубленное исследование потратят год, затем спустят робота для добычи образца. Если все пройдет по плану, то материал доставят на Землю в 2023 году.

Перед вами изображение астероида 1999 RQ36, выполненного из топографических и радиолокационных данных. В диаметре охватывает 580 м и выступает примитивным объектом, созданным в раннем периоде формирования нашей системы. Ниже указаны миссии, названия космических аппаратов и знаменательные даты исследования пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

Солнечная система состоит не только из Солнца и планет, вращающихся вокруг него. Есть ещё и сотни тысяч астероидов. Так называют небесные тела, вращающиеся около звезды, но из-за малости размеров имеющие несферическую форму. Обычно к астероидам относят только те объекты, чей линейный размер превышает 30 м – меньшие тела именуются метеороидами.

Большинство астероидов Солнечной системы располагается в нескольких областях. Одна из них и называется поясом астероидов, или главным поясом астероидов. Помимо этого крупными скоплениями являются:

пояс Койпера;
область рассеянного диска;
облако Оорта.
Есть и второстепенные скопления – троянские астероиды Юпитера, кентавры и т. п.

Где расположен пояс астероидов?

Главный пояс располагается между Марсом и Юпитером. Радиус орбит большинства астероидов составляет 2,06-3,27 а.е. В этом интервале расположено более 93% астероидов. Впрочем, отдельные семейства астероидов могут располагаться на дистанции от 1,78 до 4,2 а.е от светила.

Астероидные орбиты располагаются примерно в той же плоскости, что и земная орбита. Среднее отклонение от этой плоскости не превышает 4°, хотя, например, у астероида Барселона орбита наклонена под углом в 32,8°.

У находящихся на близких орбитах астероидов почти совпадают и периоды обращения вокруг Солнца. Самые близкие к светилу астероиды совершают полный оборот за 3,5 года, а самые удаленные тратят на это 6 лет.

Физические характеристики

Некоторые думают, что пояс астероидов – это очень плотное скопление небесных тел, но это не так. На 2020 год известно более 300 тысяч астероидов, образующих этот пояс, а общее их количество может превышать несколько миллионов. Однако из-за большой протяженности пояса они находятся друг от друга на огромном расстоянии. Ни один космический аппарат, проходивший через этот пояс, ни разу не столкнулся с каким-нибудь объектом. Более того, вероятность такого столкновения или даже случайного сближения зонда с астероидом меньше одной миллиардной.

Суммарная масса всех небесных тел в главном поясе оценивается в 3,4•10 21 кг, что в 1600 раз меньше массы Земли. При этом треть этой массы приходится на один объект – Цереру. Это карликовая планета, ранее считавшаяся наикрупнейшим астероидом.

Температура у поверхности астероидов также зависит от дистанции до Солнца. На расстоянии 2,2 а.е. от звезды температура составляет – 73° С, а на дистанции 3,2 а. е. она падает до – 108° С.

Состав

Всего в поясе насчитывается примерно 200 астероидов, чей диаметр (или наибольший линейный размер) превышает 100 км. Ещё 1000 объектов имеют размер более 15 км. Средняя звездная величина астероидов равна 16. Только один астероид, носящий имя Веста, можно увидеть с земли невооруженным взглядом.

Все астероиды можно разделить на несколько больших групп, или спектральных классов. Крупнейшими из них являются:

класс С – сюда входят темные астероиды, состоящие из углерода;
класс S – светлые астероиды, состоящие из кремния.
класс M – металлические астероиды.

Существуют и другие, более редкие классы (классы B, Е, Р, А, D и т. д.). Иногда астероид нельзя строго отнести к одному классу, и тогда считается, что он имеет смешанный тип, который обозначается двумя буквами, например CG.

К классу С относится более 75% всех астероидов. Они отличаются темным цветом (со слабым красным оттенком) и поэтому их отражающая способность невелика. Их альбедо находится в диапазоне от 0,03 до 0,1, то есть они отражают лишь 3-10% падающего света. Из-за этого астероиды класса С сложно обнаружить, поэтому в реальности их доля в главном поясе может быть существенно выше 75%. В составе этих небесных тел помимо углерода присутствует вода, поэтому их можно обнаружить с помощью наблюдений в диапазоне инфракрасного излучения. Крупнейший астероид этого класса – Гигея, чей диаметр оценивается в 434 км.

Астероиды класса S состоят из силикатов (то есть обычных камней) и железа. Их доля в главном поясе оценивается примерно в 17%. Иногда такие астероиды называют каменными. Альбедо этих объектов находится в диапазоне 0,1-0,22. Крупнейшим каменным астероидом считается Юнона, чей диаметр составляет 234 км. Большинство каменных астероидов сосредоточено во внутренней, наиболее приближенной к Солнцу части главного пояса.

Доля астероидов класса М составляет 10%, они преимущественно располагаются в центре главного пояса. Предполагается, что металлические астероиды образовались при столкновении планетезималей и являются фрагментами их ядер. Стоит отметить, что ученые не уверены в том, что металлические астероиды состоят именно из металлов. Дело в их слишком малой плотности. Это означает, что либо астероиды класса М по своему составу подобны астероидам иных классов, либо в их внутренней структуре есть много полостей. Альбедо металлических астероидов находится в пределах от 0,1 до 0,19, то есть они обладают умеренной отражающей способностью.

Происхождение

Первые версии о происхождении главного стали появляться в 1802 г., когда и были обнаружены первые объекты, относящиеся к нему. Тогда Г. Ольберс предположил, что они являются осколками планеты Фаэтон, которая погибла из-за какого-то космического катаклизма. Эта теория подтверждалась правилом Тициуса–Боде, утверждавшим, что между Марсом и Юпитером должна существовать ещё одна планета.

В дальнейшем выяснилось, что масса вещества в главном поясе меньше массы Луны в 25 раз. Такой массы явно недостаточно для формирования планеты. Современная гипотеза предполагает, что главный пояс возник из-за мощной гравитации Юпитера. Когда в Солнечной системе только начинался процесс синтеза планет, на некоторых орбитах постепенно формировались всё более крупные тела – планетезимали. Именно они, соединившись, и формировали планеты.

Разрушение планетезималей началось где-то 4-4,5 млрд лет назад. С тех пор большая часть вещества, находившаяся в главном поясе, покинула его. Считается, что сегодня в главном поясе располагается лишь тысячная доля того вещества, изначально там располагавшегося. Это значит, что на данной орбите могла сформироваться полноценная планета, по размерам близкая к Земле.

Открытие

Ещё два небесных тела, Юнона и Веста, были найдены в 1804 и 1807 г. После этого наступила долгая пауза. Пятый астероид, Астрея, был найден только в 1845 г. Прогресс в конструировании телескопов привел к тому, что новые объекты стали открываться регулярно, и уже в 1868 г. было известно примерно о сотне астероидов.

Следующий шаг в исследовании пояса астероидов был связан с изобретением в 1891 г. М. Вольфом астрофотографии. Суть этого метода сводится к фотографированию неба с очень большой выдержкой. На полученной фотографии астероиды будут оставлять след в виде линии из-за своего движения по небосводу. Вольф смог в одиночку найти сразу 248 астероидов. В 1923 г. был открыт тысячный объект в поясе астероидов, получивший имя Пиацция.

Современные исследования

С началом космической эры стало возможно исследования астероидов с помощью космических аппаратов. Сначала астероиды сфотографировал зонд «Галилео, который снял астероиды Ида и Гаспра в 1993 г. С тех пор каждый аппарат, летящий в дальний космос, обязательно по пути пролетает и мимо какого-нибудь объекта в главном поясе и фотографирует его.

Первый космический зонд, созданный специально для исследования астероида – это NEAR Shoemaker. Его запустили в 1996 г., а в феврале 2000 г. он вышел на орбиту астероида Эрос. Удалось детально исследовать его химический состав, а также построить трехмерную модель небесного тела. В 2001 г. зонд осуществил посадку на Эрос и в течение двух недель исследовал его грунт на глубине до 10 см.

Следующий аппарат, исследовавший главный пояс – это станция DAWN. В 2011-2012 г. она исследовала астероид Веста, а с 2015 по 2018 г. – Цереру. В результате удалось получить почти 69 тысяч фотографий этих объектов и множество других данных.

Крупнейшие объекты пояса астероидов

Крупнейшее тело в главном поясе – это Церера. Она настолько велика, считается карликовой планетой, а не астероидом. Ее диаметр достигает 926 км, и на нее приходится 32% массы всего главного пояса. В отличие от астероидов, имеющих однородное строение, у Цереры есть каменное ядро и мантия, состоящая из водяного льда. Интересно, что у Цереры иногда появляется атмосфера. Это происходит тогда, когда она приближается близко к Солнцу.

Повышение температуры приводит к сублимации льда и появлению водяного пара, который и образует атмосферу. При удалении от Солнца Церера свою атмосферу теряет. Церера отражает лишь 5% солнечного света, и поэтому ее невозможно увидеть невооруженным взглядом.

Второе по массе тело – Веста. Её диаметр достигает 526 км, а ее масса оценивается в 9% от массы главного пояса. Это единственный астероид, который можно наблюдать без телескопа и бинокля, ведь он отражает 42% солнечного света. У южного полюса Весты есть огромный кратер. Он образовался при столкновении, при котором возникло целое семейство астероидов, двигающихся в непосредственной близости от Весты.

Третий по массе объект – это Паллада, на которую приходится 7% массы главного пояса. Диаметр Паллады оценивается в 512 км. Паллада отличается большим углом наклона собственной оси, который равен 34°. У других больших астероидов этот наклон меньше 10°.

Четвертый по размерам астероид – это Гигея, чей диаметр оценивается в 431 км. На него приходится 3% массы всего пояса. Это углеродный астероид, имеющий альбедо 0,07. У него также есть свое семейство астероидов, образовавшееся при столкновении Гигеи с крупным небесным объектом.

Пояс астероидов – это область в космическом пространстве, расположенная между орбитами Марса и Юпитера.

Между Марсом и Юпитером

Первые астероиды пояса были обнаружены астрономами еще вначале XIX века. Сегодня, пояс астероидов известен астрономам, как одно из крупнейших скоплений космических объектов, находящихся в Солнечной системе. Для многих ученых он представляет изрядный научный интерес.

Общие сведения

На сегодняшний день, пояс астероидов насчитывает свыше 300 000 именованных объектов. По состоянию на 6 сентября 2011 года количество именованных астероидов пояса достигло 285 075. Крупнейшие образования пояса астероидов названы в честь римских божеств: Церера, Веста, Паллада и Гигея. Церера – это самый большой объект пояса астероидов; но ученые считают данное небесное тело карликовой планетой – подробнее об этом мы поговорим ниже.

Все астероиды обнаруженные с 1980 года (видео):

Загадочный Фаэтон

В школьные годы, читая популярную научно-фантастическую литературу, многие из нас мечтали, достигнув зрелого возраста, стать отважными покорителями космического пространства. Мы ярко представляли себе свечение далеких галактик и близких нам планет, которые мы страстно желали посетить. Одной из таких планет являлся загадочный Фаэтон – великая, но мертвая планета.

Мифы и легенды – это, конечно, хорошо. Но, что же говорит о происхождении пояса астероидов наука?

Происхождение пояса астероидов

В отличие от древних сказок, в научном сообществе принято считать, что пояс астероидов – это отнюдь не обломки взорвавшейся планеты, а скопление протопланетного вещества. Такая теория, скорее всего, верна, так как, последние данные показывают, что между Марсом и Юпитером планета попросту не могла образоваться. Причина этого – сильное гравитационное влияние Юпитера. Именно оно не дало протопланетному веществу (космической пыли, из которой создаются планеты) образоваться в полноценное небесное тело на таком далеком от Солнца расстоянии.

Исследование метеоритов

Исследования метеоритов, которые вышли из пояса астероидов и упали на Землю, показывают, что большинство из них относится к хондритам – метеоритам, в которых, в отличие от ахондритов, не происходила сепарация веществ, как обычно бывает в процессе формирования планет. Данные исследования лишний раз подтверждают вышеизложенную гипотезу, которая опираясь на реальные научные данные, выглядит гораздо убедительнее той версии, которую нам предлагают шумерские мифы.

Сегодня, ученым отлично известно, что пояс астероидов – отнюдь не сказочная, расколовшаяся планета, а остатки протопланетного вещества, которое появилось еще во времена зарождения Солнечной системы. Однако мифы и предания о легендарном Фаэтоне до сих пор живы и заставляют многих людей по всему миру проявлять интерес к такому астрономическому явлению, как пояс астероидов.

Открытие пояса астероидов

Первый, кто задумался над существованием загадочной планеты Фаэтон, был немецкий физик Иоганн Тициус. В 1766 году он нашел формулу, согласно которой можно было рассчитать примерное расположение всех планет Солнечной системы. Суть этой формулы заключалась в том, что порядковое расстояние планет от Солнца возрастает в геометрической прогрессии. Именно при помощи данной формулы в 1781 году был открыт Уран, что убедило многих ученых в правдивости закона межпланетного расстояния.

Согласно правилу Тициуса, на расстоянии между Марсом и Юпитером должна была существовать планета.

Открытие Цереры

1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци, наблюдая за звездным небом, открыл первый объект пояса астероидов – карликовую планету Цецера. Затем в 1802 году был открыт еще один крупный объект – астероид Паллада. Оба этих космических тела двигались примерно на одинаковой орбите от Солнца – 2,8 астрономических единицы. После открытия в 1804 году Юноны и в 1807 Весты – крупных небесных тел, двигавшихся по той же самой орбите, что и предыдущие, открытия новых объектов в этой области космоса прекратились до 1891 года. В 1891 году немецкий ученый Макс Вольф, используя метод астрофотографии, в одиночку обнаружил между Марсом и Юпитером 248 мелких астероидов. После чего, открытия новых объектов в этой области неба посыпались одно за другим.

Современные исследования

Пролеты космических аппаратов

Крупнейшие объекты пояса астероидов и их состав

Крупнейшими объектами пояса астероидов считаются:

— Церера – карликовая планета. Диаметр Цереры по экватору составляет 950 км.

— Паллада – астероид. Примерный диаметр – 532 км.

— Веста – астероид. Диаметр – 529,2 км.

— Гигея – астероид. Диаметр 407,12 км.

Все эти объекты находятся в так называемом главном поясе астероидов (обычно его имеют в виду, когда говорят о поясе астероидов в целом). Именно в этой области находится наибольшее скопление астероидов. Она находится в непосредственной близости от планеты Марс.

Главными составляющими объектов Пояса астероидов являются каменные и/или металлические тела. Исследования показывают, что многие из небесных тел, наполняющих пояс астероидов, относятся к категории астероидов класса M. Состав этих объектов изучен плохо. Тем не менее, есть данные, подтверждающие, что они практически полностью состоят из металлов. Кроме того, есть основания полагать, что на некоторых объектах пояса астероидов может существовать вода, а значит, гипотетически, на одном из этих тел могут существовать доказательства внеземной жизни.

И хотя, пока что, данная информация не подтверждена, она вселяет надежду в сердца многих ученых-романтиков. Кроме того, по всей видимости, астероиды могут служить человечеству богатым источником таких ресурсов, как цинк, медь, олово, золото, серебро и т.п. Поскольку запасы этих ископаемых на планете Земля ограниченны, разработав специальные космические агрегаты, мы смогли бы добывать эти элементы из астероидов, что сослужило бы человечеству огромную пользу.

Пояс астероидов – это область между Юпитером и Марсом, где сосредоточена большая часть всех астероидов Солнечной системы. Наше бурное воображение, фантастические фильмы и художественная литература о космических путешествиях могут представлять пояс астероидов как непреодолимое препятствие для любого рукотворного объекта: летящие со страшной скоростью булыжники всех форм и размеров сотрут в пыль космический корабль, рискнувший через них пролететь.

Пояс астероидов расположен между орбитами Марса и Юпитера

Или всё-таки пояс астероидов безопасен для полетов?

Кто-то скажет, что один шанс из миллиона – это все равно много, а особенно в космической отрасли, где риск потери аппарата обязан быть сведен к минимуму. Например, шанс попасть в авиакатастрофу намного меньше – примерно 1 к 8000000, однако мы то и дело слышим об упавших авиалайнерах. Но, во-первых, число авиаперелетов, выполняющихся в год, в несколько миллионов раз больше чем даже планируемых космических полетов. Во-вторых, многие объекты пояса астероидов уже учтены, а их орбиты исследованы и закладываются в программу полета. И, наконец, каждое новое наблюдение за поясом добавляет к данному списку всё новые объекты, тем самым уменьшая вероятность встречи космических зондов с астероидом. Через несколько десятков лет наши знания о поясе астероидов будут полными, и каждый космический аппарат сможет не опасаясь за свою сохранность миновать некогда потенциально опасный участок.

Это интересно: а есть ли вообще во вселенной пояса астероидов, где расстояние между объектами настолько мало, что любой космический корабль, пересекающий его, будет почти наверняка уничтожен? Пока что таких мест не обнаружено, но благодаря тому, что вселенная поистине огромна, почти наверняка можно утверждать, что такие места существуют. Однако вряд ли такие пояса астероидов долговечны. Скорее всего, они будут возникать благодаря столкновению массивных небесных тел (например, планет). Из-за слишком близкого расстояния друг к другу, объекты внутри пояса будут сталкиваться и выталкивать другу друга с орбиты. Через тысячи лет такие пояса астероидов неминуемо “очищаются” и становятся похожи на тот, который имеется в нашей Солнечной системе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также: