Пояс астероидов

Открытие и название

Первый троянский астероид был обнаружен в 1904 году в точке L4 орбиты Юпитера. Как водится, название его было заимствовано из древнеэллинского эпоса. Небесное тело получило имя героя легендарной Трои – «Ахилл». Затем, один за другим были открыты ещё целых двадцать астероидов на орбите планеты-гиганта.

Открытие не было неожиданностью для исследователей, проверить теорию Лагранжа силились многие астрономы, вопрос стоял только лишь в технических возможностях, которыми они располагали. Как и предполагалось, все открытые тела находились в точках L4 и L5 орбиты Юпитера.

И все имена, вслед за Ахиллом, им давались в честь героев Троянской войны: Аякс, Гектор, Диомед, Патрокл и т.д. В точке L4 «поселились» воины атакующей, Греческой стороны, а в точке L5 обосновались троянцы. Так за всеми позднее открытыми подобными объектами, в том числе на орбитах других планет, закрепилось название «троянские астероиды».

Долгое время большая часть учёных сомневалась в возможности существования троянцев у малых планет, таких как Земля или Марс. Ведь на такой астероид помимо самой планеты и светила будут оказывать существенное гравитационное воздействие и другие массивные тела Солнечной системы, и устойчивость объекта в точках Лагранжа малой планеты оказывается под сомнением. Однако в 1990 году был обнаружен астероид в точке L5 Марса, получивший название «Эврика».

Чемпионом по количеству троянских астероидов ожидаемо является Юпитер, как самая большая и массивная планета Солнечной системы. На сегодняшний день достоверно известно о более чем шести тысячах «троянцев» на его орбите. На порядок меньше троянских спутников обнаружено у других больших планет: Урана, Нептуна и Сатурна. И виной этому не только их масса, меньшая по сравнению с Юпитером, но и соседство этого газового гиганта. Юпитер, благодаря своей огромной массе, легко ворует чужие астероиды, или выбивает их из точек Лагранжа, отправляя вращаться вокруг звезды по собственным эллиптическим орбитам, а то и вовсе, словно праща, вышвыривает за пределы Солнечной системы.

Троянские астероиды Земли

Очень долгое время никак не удавалось обнаружить троянские астероиды у нашей родной планеты. Всё дело в том, что точки L4 и L5 Земли практически постоянно оказываются расположенными, для наблюдателя, находящегося на поверхности планеты, на дневной стороне и солнечный свет препятствует наблюдениям.

Вопрос сорвался с мёртвой точки в 2010 году благодаря запущенному в космос орбитальному телескопу «Wise». Был открыт первый, и пока единственный, троянец планеты Земля 2010ТК7. Он находится в точке Лагранжа L4. 2010ТК7 представляет собой ничем не примечательный кусок скалы неправильной формы диаметром около 300 метров, каких в космическом пространстве вращается огромное множество.

Практическое применение

Использовать свойства троянских астероидов в будущем учёные предлагают по-разному. Так, например, использовать точку L2 в системе Солнце-Земля можно для размещения в ней орбитального телескопа. Такая наблюдательная станция, постоянно находясь в тени планеты, будет в более выгодном положении, чем орбитальные. Удобнее будет проводить и длительные наблюдения за определённым участком неба благодаря отсутствию вращения вокруг Земли.

Точка L1 может стать хорошим местом дислокации станции для постоянного мониторинга светила. Своевременно засечь увеличение солнечной активности, предупредить наземные службы о приближающемся солнечном выбросе плазмы. Всё это можно будет сделать своевременно с помощью научного аппарата, находящегося на первом «рубеже».

А уж грядущее освоение Луны наверное будет немыслимо без больших промежуточных космических станций, висящих в пространстве между нашей планетой и её естественным спутником. Аппараты, расположенные в точках Лагранжа системы Земля-Луна как нельзя лучше могут справиться с такой задачей.

Когда был открыт охотничий сезон

Еще со времен Кеплера ученым очень «не нравилась» слишком большая брешь между Юпитером и Марсом – туда просто «просилась» еще одна планета. И ее там усиленно искали. В 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пиацци увидел в этом промежутке тусклую звезду, которая была первоначально им принята за комету. Так мы познакомились с Церерой.

Это побудило группу астрономов из Германии заняться активным поиском новых объектов в главном поясе. Результаты не заставили себя долго ждать: в течение пяти лет были обнаружены еще три крупных астероида – Паллада, Юнона и Веста. После чего на несколько десятилетий поиски прекратились. Только в 1838 году астроному-любителю Карлу Хенке удалось открыть Астрею. После этого началась настоящая «охота за астероидами» – с каждым годом в специальные каталоги попадало все больше астероидов.

В 1891 году немецкий ученый Макс Вольф предложил использовать новый метод – астрофотографию, что значительно упростило и ускорило изыскания. С его помощью Вольф лично обнаружил более 240 объектов.

Астероид Ида 243. Его изображение передал на Землю исследовательский аппарат «Галилео»

В последние десятилетия поиски астероидов ведутся с использованием чувствительных фотометров и мощных компьютеров, способных быстро вычислять орбиты объектов. Космические аппараты и современная техника позволяют не только обнаруживать новые небесные тела, но и исследовать химический состав и поверхность астероидов.

Так, например, 28 августа 1993 года американская станция «Галилео» передала на Землю первые изображения астероида 243 Иды. А буквально в начале этого года межпланетный зонд «Новые горизонты» показал нам удивительный внешний вид «снеговика» Ультима Туле. В 2016 году к астероиду Бену отправился исследовательский аппарат OSIRIS-Rex, главная задача которого – забор и доставка на Землю грунта с этого астероида

Прямо сейчас внимание всего мира приковано к новостям миссии «Хаябуса-2», которая работает на астероиде Рюгу

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.

Легенда об этой планете ярко описана в книге Александра Казанцева «Фаэты». В этой книге поведана история, как алчные жители планеты Фаэтон – фаэты, загубили свою землю, взорвав ее, после чего она распалась на бессчетное количество маленьких кусочков. Считается, что именно из этих кусочков и образовался сегодняшний пояс астероидов. Похожая версия происхождения этого скопления небесных тел прослеживается и в древних шумерских мифах и легендах.

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

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?

Если хотите почитать действительно интересный материал об этой «планете», рекомендую к прочтению роман «Фаэты» авторства Александра Казанцева. Довольно занимательная история о жителях планеты, которые из-за своей жадности разрушили ее.

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.

На помощь в этих непростых спорах пришла математика, которая показала, что, если собрать все эти «камушки» вместе, то этой горстки хватит на объект размером разве что с Луну, но никак не полноценную планету.

Художественное представление протопланетного диска вокруг звезды

Однако, теории о том, что планету разорвало гравитацией Юпитера, отчасти правдивы. Это действительно могло случится, если бы не одно но: чтобы планета взорвалась, она должна была сначала там образоваться. Вот только те же самые гравитационные всплески Юпитера попросту не дали бы ей этого сделать. Поэтому больше похоже на правду то, что небесное тело пыталось там сформироваться, но это было невозможно, поэтому Юпитер просто «подмял» все протопланетное вещество под себя. Конец истории, дело раскрыто, расскажите всем своим друзьям и знакомым – пусть тоже будут в курсе. Но я все же призываю вас не верить мне на слово, а узнавать информацию самим, благо она есть в свободном доступе для всех желающих.

Состав

Изображение астероида (253) Матильда

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.

Астероид Гаспра, и спутники Марса Фобос и Деймос

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.

https://youtube.com/watch?v=IpuKd3kqWLs

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.

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.

Пропавшая планета

Вопреки всем усилиям клуба, теоретически предсказанное космическое тело на самой заре 19 века (01.01.1801 г) в одиночку, обнаружил астроном Д. Пиацци (Италия). Планете дали имя Церера (богиня урожая из древнеримской мифологии). Чуть более года спустя бременский астроном Генрих Ольберс объявил об обнаружении в той же области еще одной планеты, впоследствии названной Палладой. Диски открытых планет рассмотреть было невозможно и они даже в самом мощном телескопе ничем не отличались от окружающих звезд. По предложению У. Гершеля открытые объекты назвали астероидами (от греч. звездоподобные). Кстати, более информативное, но не получившее распространение название предложил директор Венской обсерватории Й. Литров — зенареиды (Зевс и Арей — греческие имена Юпитера и Марса).

В течение следующих лет на той же орбите были открыты: Юнона (К. Хардинг, 1804 г) и Веста (Г. Ольберс, 1807 г), Астрея и Геба (К. Хенке, 1845 и 1847 гг). Термин «пояс астероидов» впервые сформулировал в своем научно-философском труде «Космос» в начале 50-х годов немецкий ученый Александр фон Гумбольд. К 1868 году была зафиксирована первая сотня малых тел. Предложенный немецким астрономом Максимилианом Вольфом в 1891 году метод астрофотографии (фотосъемка участков неба с длинной выдержкой), существенно упростил поиски астероидов. В первой половине прошлого столетия их счет уже перевалил за тысячу. На сегодняшний день поиски и открытия новых тел ведутся автоматически. В каталоге астероидов их уже более 300 тысяч.

Как зовут астероиды?

Первые обнаруженные астероиды получали имена древнегреческих мифологических героев и богов. По странному стечению обстоятельств, сначала это были женские имена, на мужское же имя мог рассчитывать разве что астероид с необычной орбитой. Позже эта тенденция постепенно сошла на нет.

К тому же, право давать астероидам любые имена получили люди, впервые их открывающие. Таким образом, сегодня тот, кто обнаружит новый астероид, может дать ему название по своему вкусу, и даже назвать его своим собственным именем.

Но есть и определенные правила именования астероидов. Давать им названия можно только после того, как орбита небесного тела будет надежно вычислена, а до этого времени астероиду дают непостоянное имя. Обозначение астероида отражает дату его обнаружения.

Например, 1975DС, где цифры означают год, буква D – это номер полумесяца в году, когда был обнаружен астероид, а С – порядковый номер небесного тела в этом полумесяце (приведенный в пример астероид был открыт третьим). Всего полумесяцев 24, букв в английском алфавите 26, поэтому две буквы – I и Z –при именовании астероидов решили не использовать. Если за один полумесяц будет открыто больше, чем 24 астероида, второй букве приписывают индекс 2, затее – 3, и так далее. И уже после того, как астероид получит имя официально (а бывает, что на это уходит не одно десятилетие – все это время просчитывается орбита), его название включает порядковый номер и само имя.

Астероиды, или малые планеты, сильно уступают по своим габаритам таким телам Солнечной системы, как Земля, Венера и даже Меркурий. Однако их нельзя не считать полноправными «жителями» нашего кусочка Галактики.

Одни говорят, это была планета, разбитая вдребезги мощным притяжением Юпитера. Другие — что это мир, который так никогда и не появился, опять же, из-за газового гиганта.

Об этой истории недавно напомнил астероид Итокава, названный так в честь Хидэо Итокавы — первого японского конструктора космических ракет. Так вот в составе этого небесного тела нашли воду. А поскольку есть версия, что когда-то он летал в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, знающие люди сразу размечтались о далёких временах, когда там была планета с морями и океанами, а может, и с инопланетянами. Была, но разрушилась.

Открытые, реально существующие планеты, понимаешь ли, в карликовые разжалуют, зато от мифических — просто деваться некуда.

Астероид Итокава с борта КА Хаябуса. Фото: wikipedia

На самом деле конкретно эта легенда родилась из точных измерений. В XVIII cтолетии немецкий физик Иоганн Даниэль Тициус подсчитал, что планеты в Солнечной системе расположились не хаотично, а строго определённым образом: каждая из них примерно вдвое дальше от Меркурия, чем предыдущая. Этими расчётами воспользовался ещё один немец — Иоганн Элерт Боде. Теперь наука знает этот принцип как правило Тициуса — Боде.

Когда с помощью астрономических методов измерили реальное расстояние между орбитами известных планет, оказалось, что большинство из них действительно занимают позиции, обозначенные германскими учёными. Разве что Нептун от коллектива отбивается, но на предназначенном ему месте законопослушно кружится Плутон.

И вот она, загадка: по формуле двух Иоганнов, между Марсом и Юпитером должна быть ещё одна планета. А её нет. Но ведь там, аккурат на предсказанном расстоянии от Солнца, не то чтобы пустое место. Там россыпь огромных, по нашим меркам, камней — главный пояс астероидов. Самый крупный — Церера диаметром 950 километров. Есть камешки поменьше — Паллада, Веста (по 500 километров каждая), и ещё превеликое множество совсем «маленьких». Если собрать их все вместе, получится всего 4% массы Луны.

Тем не менее как-то уж очень тесно они разместились на одной узкой орбитальной дорожке.

Фото: wikipedia

В начале XIX века немец Генрих Ольберс открыл Палладу и воодушевился фантастической идеей: а что, если она, как и все эти астероиды, — осколок планеты?

Современная астрономия говорит — нет: притяжение Юпитера настолько внушительно, что он просто не дал бы никакому крупному телу обосноваться в этой части Солнечной системы.

Ну хорошо, тогда что это? Есть версия, что всё-таки планета, но только такая, которой никогда не было. То есть в незапамятные времена вокруг нашей звезды был протопланетный диск. Вся эта межзвёздная пыль собралась в планеты, а на этом месте гравитация старших товарищей с двух сторон ничему особенному сформироваться не позволила.

То есть опять нас возвращают с небес на землю, никакой поэзии, сплошные факты. Впрочем, страшных историй о гибели Фаэтона от этого меньше не становится.