Астероидами называют не являющиеся спутниками планет космические тела, масса которых недостаточна, чтобы под действием собственной гравитации такой объект приобрел сферическую форму, характерную для карликовой или обычной планеты.

При исследовании любого подобного тела одной из первейших задач является ответ на вопрос, из чего состоит астероид, поскольку особенности состава проливают свет на происхождение объекта, которое в конечном итоге связано с историей всей Солнечной системы. С практической же стороны интерес представляет потенциальная пригодность астероидных тел с точки зрения использования их ресурсов в будущем.

Откуда нам известно о составе астероидов

Вам будет интересно:Значение словосочетания "владычица морская": что мы о нем знаем

С разной степенью точности судить о химии и минералогии астероидов можно на основании различных прямых и косвенных методов исследования:

Приблизительно оценить состав объекта поможет положение его орбиты в Солнечной системе. Как правило, чем дальше от Солнца малое космическое тело, тем больше в его составе летучих веществ, в частности, водяного льда.

Важную роль в решении вопроса играют спектральные характеристики астероида. Однако анализ отраженного спектра все-таки не позволяет судить однозначно, какие вещества преобладают в составе данного тела.

Изучение метеоритов – фрагментов астероидов, попадающих на поверхность Земли, дает возможность точно установить их минеральный и химический состав. К сожалению, происхождение метеорита далеко не всегда известно.

Наконец, наиболее полные данные о том, из чего состоит астероид, можно получить путем анализа его пород с помощью межпланетного автоматического аппарата. На сегодняшний день этим методом исследовано несколько объектов.

Классификация астероидов

Основных типов, на которые делят астероиды по составу, три:

• C – углеродные. К ним относится большинство известных тел – 75 %.
• S – каменные, или силикатные. В эту группу входит около 17 % открытых к настоящему времени астероидов.
• M – металлические (железо-никелевые).

В эти три главные категории включают объекты разных спектральных классов. Кроме того, выделяются несколько групп редких астероидов, отличающихся теми или иными особенностями спектра.

Приведенная классификация постоянно усложняется и детализируется. Вообще же, одних спектральных данных, разумеется, недостаточно для того, чтобы установить, из чего состоят астероиды. Описание состава – чрезвычайно сложная задача. Ведь, хотя различия в спектрах определенно указывают на различия в материале поверхности, не может быть уверенности в том, что состав объектов одного класса идентичен.

Околоземные объекты

Околоземными или сближающимися с Землей называют астероиды, перигелий орбиты которых не превышает 1,3 астрономических единиц. Для исследования некоторых из них были направлены специальные космические миссии.

• Эрос – сравнительно крупное тело размерами приблизительно 34×11×11 км и массой 6,7×1012 т, принадлежащее к классу S. Этот каменный астероид изучался в 2000 году аппаратом NEAR Shoemaker. Помимо силикатных пород, он содержит около 3 % металлов. В основном это железо, магний, алюминий, но есть и редкие металлы: цинк, серебро, золото и платина.
• Итокава – также астероид класса S.
  невелик – 535×294×209 м – и имеет массу 3,5×107 т. Пыль с поверхности Итокавы была доставлена на Землю возвращаемой капсулой японского зонда «Хаябуса» в 2010 году. Частицы пыли содержат минералы групп оливина, пироксена и плагиоклаза. Грунт Итокавы отличается высоким процентом железа в силикатах и низким содержанием этого металла в свободной форме. Установлено, что вещество астероида подвергалось термическому и ударному метаморфизму.
• Рюгу, астероид класса C, изучается в настоящее время аппаратом «Хаябуса-2». Считается, что состав таких тел практически не изменился с эпохи формирования Солнечной системы, поэтому исследование Рюгу представляет огромный интерес. Доставка образцов, которые позволят более подробно исследовать, из чего состоит астероид, планируется в конце 2020 года.
• Бенну – еще один объект, возле которого сейчас работает космическая миссия – станция OSIRIS-Rex. Этот углеродный астероид особого класса B также рассматривается как источник важных знаний об истории Солнечной системы. Грунт Бенну предполагается доставить на Землю для детального изучения в 2023 году.

Из чего состоит пояс астероидов

Вам будет интересно:Слово "фройляйн" — это… Что означает это существительное, когда его следует употреблять

Область между орбитами Марса и Юпитера, в пределах которой сосредоточено большое количество самых разнообразных по составу, происхождению и размерам объектов, принято называть Главным поясом. Помимо собственно астероидов всевозможных типов, он включает кометные тела и одну карликовую планету – Цереру (ранее ее относили к астероидам).

На сегодняшний день в рамках миссии Dawn достаточно подробно изучен один из крупнейших объектов пояса – Веста. Она, по всей вероятности, представляет собой протопланету, сохранившуюся со времен образования Солнечной системы. Веста обладает сложной структурой (имеет ядро, мантию и кору) и богатым минеральным составом. Принадлежит она к особому спектральному классу V преимущественно силикатных астероидов с высоким содержанием богатого магнием пироксена. Уточнению знаний о том, из чего состоит астероид Веста, помогает исследование происходящих с нее метеоритов.

В целом пояс астероидов – это совокупность тел, демонстрирующих состояние вещества Солнечной системы на разных этапах ее формирования. Углеродные астероиды – например, Матильда, – представляют здесь наиболее древние тела. Силикатные могут иметь различную историю, однако их материал уже претерпел некоторую метаморфизацию в составе крупных или мелких объектов. Металлические астероиды, такие как Психея или Клеопатра, очевидно, являются осколками ядер уже сформировавшихся протопланет.

Астероиды, удаленные от Солнца

Еще одна масштабная совокупность малых тел – это пояс Койпера, расположенный за орбитой Нептуна. Он гораздо массивнее и обширнее, нежели Главный пояс. Главное различие между ними заключается в том, из чего состоят астероиды из пояса Койпера. Они содержат гораздо больше летучих компонентов – водяного льда, замерзшего азота, метана и других газов, а также органических веществ. Эти тела еще ближе по составу к протопланетному облаку. По свойствам они уже во многом похожи на кометы.

Промежуточное положение между объектами пояса Койпера и астероидами Главного пояса занимают кентавры, движущиеся по нестабильным траекториям между орбитами Юпитера и Нептуна. Они отличаются переходным составом.

О перспективах освоения

Астероиды давно привлекают внимание как потенциальный источник редких и драгоценных металлов: осмия, палладия, иридия, платины, золота, а также молибдена, титана, кобальта и других. Доводы в пользу добычи их на астероидах опираются на факт бедности земной коры тяжелыми элементами вследствие гравитационной дифференциации. Предполагается, что в результате того же процесса M-астероиды богаты, помимо железа и никеля, указанными металлами. Кроме того, в составе не подвергавшихся дифференциации C-астероидов распределение элементов достаточно равномерно.

Используя эти соображения, компании, декларирующие стремление к разработке астероидов, периодически подогревают интерес к теме. Например, в июле 2015 года СМИ обошло сообщение о близком пролете состоящего из платины астероида 2011 UW158. Оценка его запасов доходила до пяти с лишним триллионов долларов, однако оказалась явно преувеличена.

Тем не менее ценное сырье на астероидах все-таки есть. Вопрос же о целесообразности его разработки упирается в такие проблемы, как достоверная оценка запасов, затраты на полеты и добычу, и, конечно, необходимый технологический уровень. В ближайшей перспективе эти задачи вряд ли могут быть решены, поэтому до освоения астероидов человечеству пока очень далеко.

Источник

Источник: 1Ku.ru

Возникновение термина

Слово «asteriskos», которое позже превратилось в «астероид», было введено совместными усилиями английского композитора Чарлза Берни и немецкого астрономома Уильяма Гершеля. С древнегреческого языка «астероид» переводится как «подобный звезде». Дело в том, что в отличие от планет, представляющихся в виде дисков, астероиды при наблюдении через телескоп выглядели точно как звезды – сияющими точками.

До 2006-го года к астероидам относили также некоторые карликовые планеты вроде Цереры.

Образование

Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счет взаимного притяжения плотного газа и пыли, вращающихся по орбите вокруг нашего Солнца на раннем этапе его формирования. Некоторые из таких объектов, вроде астероида Лютеция, достигли достаточной массы, чтобы сформировать расплавленное ядро. В момент достижения Юпитера своей массы, большая часть планетозималей (будущих протопланет) была расколота и выброшена с изначального пояса астероидов между Марсом и Юпитером. В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счет столкновения массивных тел в пределах воздействия гравитационного поля Юпитера.

Классификация по орбитам

Астероиды классифицируются по таким признакам как видимый спектр отражения солнечного света и характеристики орбит.

Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы, среди которых могут выделять семейства. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи, то бишь: полуось, эксцентриситет и орбитальный наклон. Семейством астероидов следует считать группу астероидов, которые не просто движутся по близким орбитам, но вероятно являются фрагментами одного большого тела, и образованы в результате его раскола.

Наиболее крупные из известных семей могут насчитывать несколько сотен астероидов, наиболее компактные же – в пределах десяти. Примерно 34% тел главного пояса астероидов являются членами семей астероидов.

В результате образования большинства групп астероидов Солнечной системы, их родительское тело было уничтожено, однако встречаются и такие группы, родительское тело которых уцелело (например Веста).

Классификация по спектру

Спектральная классификация основывается на спектре электромагнитного излучения, который является результатом отражения астероидом солнечного света. Регистрация и обработка данного спектра дает возможность изучить состав небесного тела и определить астероид в один из следующих классов:

• Группа углеродных астероидов или C-группа. Представители данной группы состоят по большей части из углерода, а также из элементов, которые входили в состав протопланетного диска нашей Солнечной системы на первых этапах ее формирования. Водород и гелий, а также другие летучие элементы практически отсутствуют в углеродных астероидах, однако возможно наличие различных полезных ископаемых. Другой отличительной чертой подобных тел является низкое альбедо – отражающая способность, что требует использования более мощных инструментов наблюдения, нежели при исследовании астероидов других групп. Более 75% астероидов Солнечной системы являются представителями C-группы. Наиболее известными телами данной группы есть Гигея, Паллада, и некогда — Церера.


• Группа кремниевых астероидов или S-группа. Астероиды такого типа состоят в основном из железа, магния и некоторых других каменистых минералов. По этой причине кремниевые астероиды также называются каменными. Такие тела имеет достаточно высокий показатель альбедо, что позволяет наблюдать за некоторыми из них (например Ирида) просто при помощи бинокля. Число кремниевых астероидов в Солнечной системе составляет 17% от общего количества, и они наиболее распространены на расстоянии до 3-х астрономических единиц от Солнца. Крупнейшие представители S-группы: Юнона, Амфитрита и Геркулина.

• Группа железных астероидов или X-группа. Наименее изученная группа астероидов, распространенность которых в Солнечной системе уступает двум другим спектральным классам. Состав таких небесных тел еще недостаточно хорошо изучен, однако известно, что большинство из них имеют в своем составе высокий процент металлов, иногда никель и железо. Предполагается, что данные астероиды являются осколками ядер некоторых протопланет, формировавшихся на ранних этапах образования Солнечной системы. Могут обладать как высоким, так и низким показателем альбедо.

Крупные астероиды

Астероид Церера — самый крупный в поясе астероидов. С 2006 года его считают карликовой планетой. Имеет сферическую форму, кора состоит из водяного льда и минералов, а ядро из камня.

Астероид Паллада — богат кремнием, его диаметр 532 км.

Астероид Веста — самый тяжелый астероид имеет диаметр 530 км. Ядро из тяжелого металла, кора из скальных пород.

Астероид Гигея — самый распостраненный тип астероида с углеродистым содержимым. Диаметр 407 км.

Астероид Интерамния — относится к астероидам редкого спектрального класса F. Диаметр 326 км.

Астероид Европпа — имеет вытянутую орбиту, диаметр составляет 302,5 км. Имеет пористую поверхность.

Астероид Давида — диаметр от 270 до 326 км.

Астероид Сильвия — имеет как минимум два спутника. Его диаметр 232 км.

Астероид Гектор — размер составляет 370 × 195 × 205 км с формой похожей на арахис. Состоит из скальных пород и льда.

Астероид Евфросина — размер от 248 до 270 км.

История открытий астероидов

В 1766 году немецкий математик Иоганн Тициус вывел формулу, которая позволяет посчитать приблизительные радиусы орбит планет Солнечной системы. Работоспособность этой формулы была подтверждена после открытия Урана в 1781 году, радиус орбиты которого совпадает с предсказанным значением. Позже была сформирована группа астрономов, которая занималась поиском планеты, орбита которой пролегала между Юпитером и Марсом.

Таким образом, астрономы наткнулись на большое количество разных небесных тел, которые, тем не менее, нельзя было причислить к планетам. Среди них оказались такие астероиды как Паллада, Юнона и Веста. Примечательно, что первым открытым астероидом являлась Церера, которую к тому же обнаружил итальянский ученый Джузеппе Пиацци, не числящийся в вышеупомянутой группе астрономов.

Потерпев неудачу в поиске планеты между Юпитером и Марсом, астрономы опустили руки. Однако спустя некоторое время пояс астероидов стал привлекать все больше ученых, благодаря которым сегодня известно более 670 000 астероидов, 422 00 из которых имеют собственный номер, а 19 000 — имена.

Источник: SpaceGid.com

Астероиды — это маленькие твердые тела без атмосферы, вращающиеся вокруг отдельных орбит вокруг Солнца, размеры астероидов настолько малы (не более сотен километров), что их нельзя обозначить как планеты и в то же время достаточно большие, чтобы говорить о космической пыли или метеорах.

Отличаются от таких же больших комет орбитой, которая является преимущественно слегка эллиптической, и составом массы тела, которая представлена ​​в кометах конгломератом замерзшей воды и пыли с примесями частиц пыли, в то время как астероиды являются твердыми телами.

Классификация космического тела среди астероидов иногда определяется случайно и общепринятой традицией. Так, например, иногда возникает вопрос, является ли Плутон астероидом или планетой, может ли недавно обнаруженный и достаточно мощный астероид в отдаленных регионах быть описан как другая планета в Солнечной системе.

Первый астероид был обнаружен в 1801 году после тщательного поиска пропавшей планеты в промежутке между орбитой Марса и Юпитером, он был назван Церера (1), а его диаметр составляет около 1000 км. За этим последовали другие открытия более мелких тел, но настоящий взрыв открытий произошел лишь недавно в связи с систематическим наблюдением неба фотографическими методами.

На сегодняшний день на орбите зарегистрировано более 305 224 астероидов, из которых 120 437 были пронумерованы, а 12 779 названы. Большая часть этого количества находится между орбитами Марса и Юпитера на расстоянии приблизительно от 2 до 4 а.е. (астрономические единицы), то есть приблизительно от 300 до 600 млн. км.

Эта область называется главным поясом астероидов. Орбита подавляющего большинства астероидов слегка эллиптическая, с телами, вращающимися вокруг Солнца, как и Земля и другие планеты.

Типичный астероид вращается вокруг Солнца через три-шесть лет.

Астероиды — это остатки исконного материала, который образовал Солнечную систему 4,5 миллиарда лет назад и которому не позволили конденсироваться в более крупное космическое тело, особенно в результате мощного гравитационного воздействия Юпитера.

Кроме того, все еще существует теория, что по крайней мере некоторые из известных астероидов являются результатом столкновения более крупных космических тел. Эта точка зрения подтверждается тем фактом, что астероиды различаются по своему составу, что может быть связано с различным расслоением материалов в коре и ядре исходного крупного тела. После разрушения часть осколков образовалась из ядра (астероиды железа), а другая — из коры (астероиды кремния).

Несмотря на огромное количество астероидов, их масса не слишком велика. Предполагается, что если бы весь материал был сжат в одно тело, то образовалась бы сфера диаметром около 1500 километров, которая меньше половины нашей Луны. Шестнадцать астероидов имеют диаметр более 240 км, самые маленькие известные объекты можно сравнить с валунами.

Наши знания о большинстве астероидов приходят в основном из земных наблюдений. Таким образом, можно надежно получить данные об орбите и с некоторой неточностью, мы можем определить размер, вращение и характеристики поверхности, или можем классифицировать астероид по определенному типу.

Астероиды в основном наблюдаются оптически с Земли, но было предпринято несколько успешных попыток исследовать астероиды с помощью радиолокационного зондирования (например, астероид (4179) Toutatis). Более мощным инструментом является использование астрономических обсерваторий на орбите вокруг Земли.

Детальное исследование астероидов стало возможным с запуском космических кораблей, которые прошли в их непосредственной близости. Первые данные поступили с зондов, летящих вокруг астероида на пути к другой цели, а в последние годы были запущены космические инструменты, сфокусированные исключительно на их исследовании.

Состав астероидов может быть выведен из лабораторных анализов некоторых метеоритов, которые, как считается, имеют то же происхождение, что и астероиды. Наибольшее количество астероидов можно разделить на три категории по их физико-химическим характеристикам:

Тип С (углерод) — более 75% известных астероидов. Они очень темные с альбедо (отношение отраженного и падающего света, т.е. коэффициент отражения света) от 0,03 до 0,09. Они состоят из материала, аналогичного Солнцу, обедненного легкими элементами (водород и гелий). Астероиды типа C встречаются в основном во внешних областях основного пояса.

Тип S (кремний) — включает около 17% известных астероидов. Альбедо имеет значение от 0,10 до 0,22. Состоит в основном из железа, смешанного с сульфидами железа и магния. Встречаются главным образом во внутренних областях основного пояса.

Тип М (железо) — включает в себя остаток известных астероидов (то есть около 8%). Альбедо колеблется между 0,10 и 0,18. Они почти полностью состоят из железа. Астероиды М-типа встречаются в центральных областях основного пояса.

Как уже отмечалось, подавляющее большинство известных астероидов находятся в главном поясе между орбитами Марса и Юпитера. Однако было обнаружено, что многие находятся и за их пределами. Некоторые астероиды движутся в точках внешних планет (Юпитер, Марс), некоторые имеют свои орбиты далеко за пределами орбит Юпитера. Даже Плутон причисляется некоторыми астрономами к наиболее ярким представителям группы астероидов, движущихся на самом краю Солнечной системы (транснептуновые астероиды).

С земной точки зрения, астероиды, пути которых лежат в основном поясе с перигелием менее 1,3 а.е. и поэтому приближаются к Земле (NEA — околоземные астероиды), имеют огромное значение.

Тип Амур — эти астероиды пересекают орбиту Марса, но не достигают орбиты Земли в ближайшей точке от Солнца.
Тип Аполлон — эти астероиды пересекают околоземную орбиту.
Тип Атон — Эти астероиды пересекают орбиту Земли и имеют.

Астероиды NEA — молодая динамичная группа, параметры орбиты которой изменяются довольно быстро (астрономически) из-за гравитационных эффектов Солнца и планет земной группы. На данный момент обнаружено около 250 таких астероидов, самый большой из которых (1036) Ганимед диаметром около 41 км. Предполагается, что приблизительно 1000 из них достаточно велики (более 1 км), чтобы поставить под угрозу земную жизнь в случае столкновения с Землей. Многие такие тела уже попадали на Землю и Луну в прошлом, о чем свидетельствуют многочисленные кратеры на поверхности нашего естественного спутника и менее видимые на Земле.

Общепринято, что вымирание большей части земной жизни, в том числе гигантских динозавров 65 миллионов лет назад, произошло из-за удара астероида или кометы диаметром около 10 км. Поэтому исследование астероидов имеет чисто практическую причину. Знание структуры, состава и других физических свойств тела астероида может помочь нам выбрать соответствующую технику для предотвращения будущего катастрофического столкновения с земным шаром.

В отличие от этих фатальных последствий воздействия астероида на планету, существуют интересные оптимистичные теории о «полезных» астероидах и кометах, несущих семена жизни через вселенную.

Источник: joinfor.ru