Что такое Астероиды, каких видов бывает и почему так называют, опасно ли для Земли

Человек на протяжении десятков лет изучает космическое пространство. И как удалось понять, оно может быть отнюдь небезопасно. Запуская какие-либо летательные аппараты в космос, мы должны учитывать их возможное столкновение с астероидами. Да и находясь на Земле, столкновение с ними тоже возможно.

Астероиды — это «мелкие» камешки, размеры которых в отдельных случаях могут превышать автомобиль. Несмотря на то, что в галактических масштабах они безвредны, такие гости на Земле могут привести к локальной катастрофе. К счастью, зачастую они сгорают в атмосфере, не долетая до Земли. А все «долетевшие» известны наперечет. Ученые интересуются астероидом, поскольку на хвосте они могут принести вести из далеких солнечных систем, в том числе и о другой жизни.

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.

Астероид Лютеция

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.

Семейство астероидов Ефросины в инфракрасном спектре

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).

Размеры астероида Веста и карликовой планеты Церера

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.

Эрос, представитель астероидов класса S

• 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

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.

Интересные факты об астероидах

• На Землю падают не только астероиды. Каждый день на нашу планету осыпается больше 100 тонн материала от астероидов и комет. Большая часть уничтожается в атмосфере из-за трения. Уцелевшие осколки именуют метеоритами;
• Падения астероидов в прошлом происходили намного чаще, чем сегодня;
• Падение скалы 65 млн. лет назад привело к истреблению динозавров (повлияло на развитие земной жизни);
• С периодичностью в 2000 лет на Землю падает скала с размером в футбольное поле;
• Раз в год к нам прибывают скалы с параметрами машины. В итоге можно наблюдать за великолепным огненным шаром. Но объект чаще всего сгорает и не успевает коснуться поверхности;
• Астероиды богаты не только на воду, но и на драгоценные и полезные металлы;
• Некоторые астероиды выступают разрушенными кометами. Из-за сближения с Солнцем лед тает и остается лишь каменистое ядро;
• У некоторых астероидов есть свои спутники;
• Также астероиды именуют малыми планетами и планетоидами;

Иногда астероиды называют малыми планетами. Это скалистые остатки от ранней Солнечной системы, сформировавшейся 4.6 млрд. лет назад. Большая часть осколков расположена между Марсом и Юпитером. Астероиды могут быть огромными (Веста с протяжностью в 530 км) и мелкими (менее 10 м). Общая масса все астероидов Солнечной системы уступает лунной.

Мозаика из наилучших обзоров крупнейшего астероида Веста

Большинство астероидов имеют неправильную форму, хотя некоторым удалось стать почти сферическими с кратерными формированиями. При вращении на эллиптических орбитах астероиды также хаотично падают. Примерно 150 объектов располагают спутниками (у некоторых даже два). Есть двойные астероиды, где два скалистых тела сходятся по размерам и вращаются вокруг общего центра масс.

Аппарат Галилео заметил, что астероиды способны располагать спутниками

Существует 3 астероидных класса: С, S и М. Чаще всего можно встретить С-тип (хондриты), представленные глиной и силикатами, а по внешнему виду кажутся темными. Это одни из древнейших объектов в системе. S-типа (каменистые) состоят и силикатов и никелевого железа. А М-тип – металлические. Отличия в составе основываются на удаленности от Солнца при формировании. Некоторые поддались температурному нагреву и частично расплавились.

Мощная гравитация Юпитера и удары с другими астероидами приводят к изменению траекторий, из-за чего их выбрасывает из привычного места проживания к другим планетам. В прошлом множество крупных объектов врезалось в Землю, что помогло привнести новые элементы в состав.

Околоземные астероиды

Ученые все время следят за астероидами, подлетающими к нашей планете или пересекающими ее орбитальный путь. Минимальная критическая удаленность составляет 45 млн. км. Ценным инструментом выступает радар. Он отражает сигналы от объектов и получает необходимые данные: орбита, размер, форма и концентрация металлов.

К астероидам специально отправляли несколько миссий. В 1991 году к Гаспре и Иде направили Галилео. За Матильдой и Эросом следил NEAR-Шумейкер. В 2008 году к Стейну наведался Розетта, а в 2010 году – к Лютеции. Близкие пролеты осуществили Deep Space 1 и Stardust.

Сравнение масс астероидов

В 2005 году корабль Хаябуса приземлился на астероиде Итокава и попытался взять образцы. В 2010 году он доставил их на Землю. В 2007 году стартовала миссия Dawn. В 2012 году аппарат направился к Церере, куда прибыл в 2015-м.

Распределение астероидов в Солнечной системе

Наименование астероидов

МАС не так строго относится к системе именования астероидов. Именно поэтому у нас есть астероид Спока, Фрэнка Заппа, Колумба и т.д. Но пока запрещено называть их животными именами. Также присваивают числовые значения.

Астроном Владимир Бусарев о строении вещества астероидов, их таксономических типах и источниках возникновения земной жизни:

Типы астероидов

• Троянские астероиды ;
• Кентавры ;
• Околоземные астероиды ;

Факты

• Интересные факты об астероидах ;
• Классы астероидов ;
• Орбита астероидов ;
• Чем отличается астероид от кометы ;
• Самые большие астероиды ;
• Самый большой астероид в Солнечной системе ;
• Астероид Апофис ;
• Кратеры на Земле ;
• Астероид, убивший динозавров ;

Астероиды в Солнечной системе

На сегодня известно, что в Солнечной системе находится 670 тысяч астероидов. Для более, чем 400 тысяч из них определены орбиты и утвержденный порядковый номер. Более 19 тыс. подобных объектов имеют официальные названия. Предположительно в Солнечной системе могут находиться до 2 млн объектов с диаметром свыше одного километра. Большинство из них располагаются между орбитами Марса, Юпитера. Здесь расположен так называемый пояс астероидов.

Главный пояс астероидов

Астероиды Паллада и Веста имеют диаметр более 500 километров. Весту можно наблюдать невооруженным глазом. Масса астероида – около 950 квадриллионов тонн. До 2006 года самым большим астероидом являлась Церера. После этой даты объект причислен к так называемым карликовым планетам. Общая же масса всех рассматриваемых небесных тел превышает 3 квинтиллиона тонн.

Химический состав, форма и размеры астероидов

Первые попытки определить размеры и форму астероидов были предприняты еще в начале 19 века немецкими астрономами У. Гершелем и И. Шрётером.

Современная астрономия использует такие методы определения размеров астероидов:

• поляриметрии;
• радиолокации;
• спектр-интерферометрии;
• транзитный;
• тепловой радиометрии.

Крупнейшие астероиды имеют диаметр, превышающий 500 км. Однако большинство объектов этого класса имеют диаметр от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Форма большинства астероидов – неправильная. Это связано с тем, что ничтожная сила притяжения не может придать им шарообразную форму. Только самые крупные астероиды имеют форму шара (если с ними не сталкивались подобные тела).

Неправильная форма малых объектов подтверждается и тем, что их блеск снижается пропорционально росту фазового угла.

Какие ещё химические элементы могут входить в состав астероидов

Подавляющее большинство астероидов состоит из углерода. Реже встречаются силикатные и металлические тела. Металлические объекты (класс М) содержат кобальт и никель. Редко встречаются базальтовые, оливиновые космические тела.

История открытий астероидов

Изучение этих объектов Солнечной системы началось после открытия планеты Уран. В конце 18 века группа астрономов занималась поиском планеты, которая, согласно расчетам, должна была находиться между Марсом и Юпитером. Также им необходимо было рассчитать координаты всех звезд и созвездий в определенный момент времени. В дальнейшем координаты проверялись, чтобы легко узнать их смещение.

Первый астероид – Церера, был обнаружен в 1801 году астрономом Пиацци. Интересно, что это событие произошло в первый день нового века. Другие крупные астероиды – Паллада, Юнона, Веста были открыты несколькими годами позже. Астрономы решили, что искать астероиды – это бесполезное дело и прекратили исследовательские работы.

Немецкий астроном Хенке возобновил поиски. в 1848 г. Через 38 лет после открытия последнего на то время астероида, был обнаружен новый малый объект, названный Астея. Окрыленные успехом, астрономы активизировали поиск и каждый год открывали не меньше одного нового астероида (кроме 1945 г).

Количество астероидов обнаруженных неподалёку от Земли начиная с 1980г.

В конце 20 века для поиска новых астероидов был использован новый метод астрофотографии. При этом фотографировании использовалось сверхдлительное экспонирование, и астероиды оставляли на снимке светлые линии. С помощью этого способа стало возможным намного быстрее отыскивать новые астероиды. К примеру, Макс Вольф один, без привлечения команды астрономов, сумел обнаружить почти две с половиной сотни астероидов.

Исследование астероидов сегодня

Исследование астероидов вносит огромный вклад в науку. Благодаря этому астрономы обогащаются знаниями о Солнечной системе и ее происхождении, лучше понимают Вселенную и ее структуры. Огромные усилия ученых уходят на изучение состава астероидов.

Изучение астероидов дает возможность уточнить и обогатить знания о Земле и ее образовании. Известно, что теперешние условия на нашей планете могут поддерживаться исключительно наличием большого количества воды в жидком виде. На начальных этапах развития Земля была разогрета настолько, что вряд ли после ее остывания на ней могли бы сформироваться огромные запасы воды. Ранее предполагалось, что воду на Землю занесли кометы, однако дальнейшие исследования показали, что ее состав отличается от земного.

Только в начале 21 века на одном из астероидов – Фемиде были обнаружены залежи льда. Это открытие позволило предположить, что вода на Землю занесена астероидами.

Так изучение этих малых объектов помогает обобщать, систематизировать знания о Земле, Солнечной системе и уточнять уже имеющиеся данные. Астероиды могут быть источником сырья – железа, кобальта, никеля, а также водорода.

Астрономы изучают астероиды в Солнечной системе и для того, чтобы вовремя заметить и предотвратить опасность. Ведь некоторые из этих космических тел несут потенциальную угрозу нашей планете. Столкновение астероида с Землей может иметь катастрофические и необратимые последствия. О том, что может произойти с нашей планетой при столкновении с астероидом, повествуют многочисленные фильмы-катастрофы.

Один из потенциально опасных для нашей планеты астероидов в Солнечной системе – Апофис с диаметром 325 м. в 2029 г. он будет проходить очень близко к Земле. Не исключена вероятность столкновения с планетой в 2036 г. Хотя последние исследования траектории движения этого объекта позволяют считать, что он не несет опасности для Земли. Подробное изучение подобных объектов позволяет вовремя заметить опасность, исходящую из космоса.

Астероидно-кометная опасность

Математическое моделирование показывает, что для космической планетарной катастрофы достаточно столкновения Земли с астероидом диаметром 3 км. Крупнейший кратер на Земле, диаметр которого составляет 300км, образовался в результате столкновения Земли с телом, не превышающем в диаметре 10 км.

Для Земли потенциально опасные те объекты, которые способны приблизиться на расстояние менее 7,5 млн. км. Опасность астероида оценивается по 10-балльной шкале. 0 баллов означает, что объект не являет опасности для планеты. 10 баллов означает, что астероид неизбежно столкнется с Землей и спровоцирует гибель человечества.

Если наша планета столкнётся с астероидом 10 км и больше в диаметре, то в атмосфере образуется огромная ударная волна. Космическое тело вызовет землетрясение и огромные цунами. Из-за тепловой волны по всему миру разгорятся пожары. Они выбросят в атмосферу копоть, сажу, которая закроет Солнце. Начнется похолодание, которое не смогут пережить все живые организмы.

Сегодня NASA полностью исключает возможность столкновения астероида Апофиса с Землей. Этот вывод был сделан после изучения данных, полученных после детального наблюдения за объектом во время его пролета в январе 2013 г на расстоянии около 14 млн. км от Земли.

Сейчас известно, что все астероиды главного пояса не представляют опасности для нашей планеты. Ранее потенциально опасный Апофис больше не несет угрозы для нас.

В 2004 г. объект 2004 FU162 приближался в околоземное пространство на расстояние 6 тыс. 530 км от планеты. Отдельные астероиды достигали земной атмосферы, однако под воздействием силы притяжения разрывались на мелкие фрагменты и сгорали в воздухе. В феврале 2013 г. астероид диаметром около 17 м и весом порядка 10 тыс. тонн вошел в атмосферу Земли и разорвался над Челябинском на высоте около 20 км. В результате сгорания образовалась ударная волна, выбившая стекла в городе и ближайших населенных пунктах.

Малые космические тела привлекают внимание человечества уже несколько веков. На сегодняшний день известно несколько десятков тысяч астероидов, обращающихся вокруг Солнца в главном поясе. Изучение этих объектов имеет большое практическое значение, является одним из путей решения энергетической и сырьевой проблемы. Поскольку некоторые космические тела представляют опасность для Земли, изучение их орбит может позволить предупредить катастрофу.

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.

Самые крупные

В таблице приведена сравнительная характеристика пяти самых больших астероидов главного пояса

таблица самых больших

Семейства и их движение

изображение их видов

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.

Читайте также  Европа спутникНа 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.

Взаимодействие с Землей

изображение падения на Землю

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.

Снижение высоты линии КарманаВ 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.

Предположения о том, как получились астероиды

Имеются 2 гипотезы появления этих объектов:

Первая гипотеза – эти осколки появились из-за взрыва планеты Фаэтон. Хотя это считают мифом. Вроде бы на планете обитали высокоразвитые существа. Но ядерная катастрофа уничтожила планету. Но при изучении метеоритов выяснилось, что материала единственной планеты явно не хватило бы для получения таких разных астероидов. Да и внушительный возраст метеоритов показывает, что астероиды дробились довольно долго.

Вторая гипотеза — столкновения протопланетных тел. Планеты получились из облака газа и пыли. Но вместе между Юпитером и Марсом образовались протопланетные тела, которые после сталкивались и получались астероиды.

Откуда нам известно о составе астероидов

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

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

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. Он 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.

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.

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•1021 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.

Замечено, что астероиды, находящиеся ближе к звезде, имеют большую отражающую способность. Также в составе данных небесных тел меньше воды. Вероятно, что солнечная радиация буквально «выдула» воду и другие легкие элементы на удаленные области главного пояса.

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.

Современные исследования

Автоматическая межпланетная станция Dawn вблизи астероида Веста и карликовой планеты Цереры (компьютерная графика). Изображение: Wikimedia CommonsС 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.

В 2003 г. был запущен японский зонд «Хаябуса», который исследовал астероид Итокава. Аппарат смог собрать образцы грунта с Итокавы и отправить их на Землю.

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.

Вес и габариты: от карликов до гигантов

Размеры астероидов сильно разнятся — от нескольких десятков метров в поперечнике до сотен километров. Самый большой астероид – Церера, ее габариты — 975×909 км. К наиболее крупным также относятся Паллада, Юнона, Психея, Веста. Диаметр этих астероидов превышает 100 км.

Эти небесные тела имеют неправильную форму, поскольку большая часть из них – это осколки предшественников. Исключение составляют самые крупные астероиды, в той или иной степени напоминающие сферы. Некоторые из этих космических объектов имеют спутники. Согласно последним данным, существуют даже двойные и тройные астероиды.

Массы астероидов также разнятся и сильно зависят от размеров небесного тела. Например, у Цереры она составляет 9,5⋅1020 кг. В целом же больше половины (51%) массы всего главного пояса астероидов в Солнечной системе сосредоточенно в четырех крупнейших астероидах.

Сравнение размеров астероидов

Все астероиды вращаются, причем, как правило, довольно хаотическим образом. Длительность суток на этих небесных телах в основном составляет от 6 до 12 часов. Ученые считают, что направление и скорость их вращения обусловлены многочисленными столкновениями астероида с его ближайшими соседями. Исключение составляют наиболее массивные Церера, Паллада и Веста, обладающие прямым вращением.

Скорость астероида может достигать 40 км в секунду, хотя эта характеристика зависит от многих факторов и иногда сильно отличается.

Орбиты и пояса астероидов

Большинство этих объектов находятся в пределах довольно узкого кольца, расположенного между орбитами Марса и Юпитера, на расстоянии от Солнца в 2,2 а. е. Это скопление называется главным поясом астероидов. Но есть в нашей системе и другие «популярные места»: пояс Койпера за орбитой Нептуна, а также рассеянный диск и облако Оорта. Все они находятся на самом краю нашей звездной системы, на огромном расстоянии от Солнца.

Распределение объектов в главном поясе астероидов не является равномерным. В нем есть значительные пустоты, называемые пробелами или люками Кирквуда и плотные скопления объектов, именуемые семействами. Причина такой неоднородности – влияние мощной гравитации планет на орбиты астероидов.

Семейства состоят из астероидов с примерно одинаковыми характеристиками орбит, из чего можно предположить, что они являются осколками более крупного объекта пояса, распавшегося когда-то по той или иной причине.

Схема расположения «троянцев» и «греков» на орбите Юпитера

В 19 веке астрономы считали, что все астероиды находятся в пределах главного пояса. Но вскоре выяснилось, что это не совсем так. В 1906 году был обнаружен объект, движущийся по орбите Юпитера, обгоняя его на 55,5 градуса. Его назвали Ахиллом. Через некоторое время выяснилось, что это только первый астероид из весьма обширной группы, получившей условное наименование «греки».

Было обнаружено и другое скопление астероидов, также следующее по юпитерианской орбите, но на 60 градусов позади газового гиганта. Их нарекли «троянцами». Орбиты обеих групп довольно устойчивы, так как находятся в точках Лагранжа. Имена астероидов позаимствовали из гомеровской «Илиады», поэтому сейчас на орбите Юпитера можно найти буквально всех героев Троянской войны.

Существует еще одна обширная группа – это так называемые околоземные астероиды, чьи орбиты могут опасно приближаться к нашей планете. Поэтому на них направлено особое внимание. Первые объекты из этой группы были открыты в 1932 году, они получили название Аполлон и Амур. Их орбиты очень разнообразны: некоторые из них время от времени возвращаются в пояс астероидов, другие залетают даже дальше него, третьи, наоборот, «жмутся» поближе к Солнцу.

Данная группа – это самые опасные астероиды, вероятность столкновения с которыми наиболее высока. Их сложно отслеживать, маленькие астероиды тяжело обнаружить даже с помощью радиолокатора или телескопа. Сейчас известны около 2 тыс. объектов размером более 1 км, которые периодически пересекают орбиту Земли.

В отдельную группу небесных тел следует отнести так называемых кентавров – удивительный гибрид астероида и кометы. Одним из таких объектов является Хирон, который время от времени распускает красивый кометный хвост. Хотя, по своему размеру он гораздо больше любой кометы.

Откуда берутся астероиды и кометы?

И астероиды, и кометы являются обломками, оставшимися от материи, из которой почти 5 миллиардов лет назад сформировалась Солнечная система. Каменные и металлические астероиды сформировались ближе к Солнцу. А ледяные кометы образовались дальше.

Из-за своих роскошных и очень заметных хвостов кометы известны с древних времен. Слово комета происходит от древнегреческого «длинные волосы».

Астероиды же гораздо сложнее обнаружить. Поэтому об их существовании ничего не было известно до 19-го века. Только тогда телескопы стали достаточно мощными для их обнаружения. В телескопе астероид выглядит как слабая звезда, просто точка света. И поэтому их название произошло от слова «звезда».