Главный пояс астероидов — область между орбитами Марса и Юпитера, заполненная миллионами малых объектов Солнечной системы. Летающие по кругу камни и замороженные газы — что тут интересного? На самом деле они почти волшебные: на скорость вращения этих объектов влияет солнечный свет, астероиды отсюда могли продырявить поверхность нашей Луны и убить динозавров на Земле. При этом мы сами можем посещать пояс астероидов, не боясь столкновения. И возможно, отправимся туда за полезными ископаемыми.
Тайна пятой планеты
Многие слышали о поясе Койпера — кольце за орбитой Нептуна, содержащем миллионы малых тел. В эту группу относят все объекты Солнечной системы, не являющиеся планетами, карликовыми планетами или их спутниками. Их скопление образует и главный пояс астероидов, который делит Солнечную систему на внешнюю и внутреннюю части. Последняя начинается за Марсом и включает четырех газовых гигантов — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. За орбитой Нептуна, возможно, находится гипотетическая планета X. Ее существование могло бы объяснить разницу между фактическими и рассчитанными орбитами газовых планет. Крупная девятая планета могла внести вклад, который не учли при расчетах. Современные наблюдения говорят о том, что ошибка возникла из-за недооценки массы Нептуна, поэтому от гипотезы о планете X сегодня практически отказались.
Несмотря на множество крупных и мелких объектов в поясе, ни один космический аппарат не столкнулся ни с одним из них — они расположены на довольно большом удалении друг от друга. Wikimedia Commons
Существование главного пояса астероидов фактически предсказали еще в XVIII веке. В 1766 году Иоганн Тициус предложил формулу, с помощью которой можно было рассчитать расстояние от Солнца до каждой из планет Солнечной системы. В 1772 году Иоганн Боде предложил существование планеты между Марсом и Юпитером, ведь согласно правилу Тициуса (позже правилу Тициуса — Боде) она должна была располагаться там, на расстоянии 2,8 а. е. Уже в 1801 году именно на таком удалении от Солнца обнаружили карликовую планету Цереру, крупнейший объект пояса астероидов. От идеи пятой планеты не отказались: теперь ею стал Фаэтон — гипотетическая существовавшая в прошлом планета, из-за разрушения которой мог образоваться пояс. Формула Тициуса — Боде появилась в результате наблюдений, и однозначного физического обоснования ей пока не нашли. А орбита Нептуна в формулу не укладывается вовсе, поэтому сегодня это правило не используют.
Спустя чуть больше года после открытия Цереры обнаружили Палладу. Они стали первыми открытыми астероидами, тогда же и появилось это понятие. Его ввел Уильям Гершель, а в переводе с греческого новый термин переводится как «звездоподобные». В последующие сто лет были открыты Юнона, Веста и Астрея — довольно крупные астероиды. Первая же из обнаруженных, Церера, в 2006 перешла в класс карликовых планет. Астрофотография и космические аппараты помогли впоследствии обнаружить еще больше астероидов, многие из которых в размере не превышают нескольких метров. В 1990-х эти два метода объединились, и человечество получило первые фотографии астероидов — Иды и Гаспры.
Свет камень точит
Что же собрало многочисленные астероиды между Марсом и Юпитером? Хотя первой гипотезой стало разрушение планеты Фаэтон, сейчас ее всерьез не рассматривают — суммарная их масса не тянет на крупную планету, а разный химический состав астероидов исключают их общее происхождение. Вероятнее всего, пояс астероидов — это остатки ранней Солнечной системы. Миллиарды лет назад здесь из газопылевого облака образовались планетезимали — вращающиеся вокруг протозвезды твердые небесные тела, которые постепенно сливались друг с другом. Конечной точкой их эволюции становились планеты. В месте, где сейчас располагается пояс астероидов, они не смогли образовать планеты из-за соседства с газовым гигантом Юпитером. Исследования, проведенные межпланетной станцией Rosetta, позволили выяснить, что астероид главного пояса Лютеция состоит из объединившихся твердых тел разного состава и возраста. А значит, является планетезималью.
Геологические области Лютеции. Wikimedia Commons
Одна из интересных черт астероидов неправильной формы — изменение скорости их вращения при действии солнечного света. YORP-эффект получил название по первым буквам открывших его ученых: Ярковского, О’Кифа, Радзиевского и Пэддэка. Российский ученый Ярковский предсказал его еще в 1900 году. Изменение скорости происходит из-за неравномерного нагрева поверхности астероида. В результате теплая сторона начинает отдавать энергию, излучая фотоны. При этом холодная сторона, повернувшись к Солнцу, начинает поглощать испускаемые звездой фотоны. Результирующая сила приводит к появлению небольшого углового ускорения и уменьшает или увеличивает скорость его вращения в зависимости от изначального направления. Для более-менее сферических астероидов этим можно пренебречь — стороны ведь одинаковые, поэтому результирующая сила мала. В случае, например, небольшого астероида YORP из группы аполлонов этот эффект очень силен и может привести к его разрушению через 35 млн лет.
Разрушение астероидов — большая финансовая потеря. На одной только Психее из главного пояса полезных ископаемых — на 10 тысяч квадриллионов долларов. Из ценностей астероидов нужно выделить прежде всего металлы — железо, никель, золото, платина, палладий. До вахт на астероидах еще далеко, но все же человечество очень заинтересовано в ресурсах из космоса. В 2022 году планируется запуск миссии Psyche. В 2026 году космический аппарат высадится на астероиде и позволит узнать больше о поверхности и ядре объекта, возрасте и составе. В простейшем случае добыча металла может представлять просто соскребание его с поверхности с помощью ковша, но не исключается и необходимость строительства шахт, как на Земле. Проекты по строительству перерабатывающих сырье фабрик уже существуют, а в некоторых странах появились и первые законы, регулирующие добычу на астероидах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
