Астероиды: забавные факты и информация об этих космических камнях
От истории астероидов до планов их добычи в будущем, познакомьтесь с некоторыми каменистыми мирами Солнечной системы.
В Солнечной системе миллионы астероидов. (Изображение предоставлено НАСА/Годдард/Университет Аризоны)
Астероиды — это твердые объекты, вращающиеся вокруг Солнца, которые слишком малы, чтобы называться планетами. Они также известны как планетоиды или малые планеты. Существуют миллионы астероидов размером от сотен миль до нескольких футов в поперечнике. В сумме масса всех астероидов меньше массы земной Луны.
Несмотря на свои размеры, астероиды могут быть опасны. Многие из них врезались в Землю в прошлом, и еще больше врежется в нашу планету в будущем.Это одна из причин, по которой ученые изучают астероиды и стремятся узнать больше об их количестве, орбитах и физических характеристиках. Если в нашу сторону приближается астероид, мы хотим знать об этом.
Где находят астероиды?
По данным НАСА, на сегодняшний день ученые идентифицировали более 1 миллиона астероидов (opens in new tab).
Астероиды лежат в основном в трех регионах Солнечной системы. Большинство астероидов лежат в обширном кольце между орбитами Марса и Юпитера. Этот главный пояс астероидов содержит более 200 астероидов диаметром более 60 миль (100 км). По оценкам ученых, пояс астероидов также содержит от 1,1 до 1,9 миллиона астероидов диаметром более 1 км (3281 фута) и миллионы более мелких, по данным НАСА (opens in new tab).
Не все в главном поясе является астероидом — Церера, которую когда-то считали только астероидом, теперь также считается карликовой планетой. В последнее десятилетие ученые также идентифицировали класс объектов, известных как «кометы главного пояса», небольшие скалистые объекты с хвостами. В то время как некоторые из хвостов образуются, когда объекты врезаются в астероид или распадаются астероиды, другие могут быть замаскированными кометами.
Многие астероиды лежат за пределами главного пояса. Например, троянские астероиды вращаются вокруг Солнца по той же траектории, что и большая планета, в двух особых местах примерно на 60 градусов впереди и позади планеты. В этих местах, известных как точки Лагранжа, гравитационное притяжение Солнца и планеты уравновешивается. Согласно базе данных Международного астрономического союза (opens in new tab), на Юпитере больше всего троянцев с более чем 10 000 таких объектов. На других планетах есть несколько троянцев: у Нептуна их 30, у Марса девять, а у Земли и Урана есть по одному, которые ученые идентифицировали на сегодняшний день.
Ученые также подозревают, что многие спутники Солнечной системы когда-то были астероидами, пока не были захвачены гравитацией планеты и не стали спутниками.Вероятные кандидаты включают спутники Марса, Фобос и Деймос, а также большинство внешних спутников Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.
Околоземные астероиды
Околоземные астероиды (АСЗ) вращаются вокруг Солнца примерно на том же расстоянии, что и Земля. Эти объекты разделены на подкатегории в зависимости от того, как орбита астероида сравнивается с орбитой Земли, согласно НАСА (opens in new tab).
Например, астероиды Амора имеют орбиты, которые приближаются к траектории Земли, но остаются исключительно между Землей и Марсом. Астероиды Аполлона имеют орбиты, пересекающие Землю, но большую часть времени проводят за пределами пути планеты. Астероиды Атона также пересекают орбиту Земли, но большую часть времени проводят внутри орбиты Земли. Астероиды Атира — это околоземные астероиды, орбиты которых находятся в пределах орбиты Земли.
Астрономы также классифицируют некоторые околоземные астероиды как «потенциально опасные астероиды» или PHA. По данным Центра изучения околоземных объектов НАСА (opens in new tab) (CNEOS), эти камни находятся на расстоянии около 4,65 миллиона миль (7,48 миллиона километров) от орбиты Земли и имеют диаметр более 500 футов (140 метров). Однако классификация не означает, что астероид представляет определенную угрозу для Земли.
По данным CNEOS, по состоянию на октябрь 2021 года ученые обнаружили более 27 000 околоземных астероидов. Из них чуть менее 10 000 имеют диаметр более 500 футов.
Как находят астероиды?
В 1801 году, составляя звездную карту, итальянский священник и астроном Джузеппе Пиацци случайно обнаружил первый и самый большой астероид Церера, вращающийся между Марсом и Юпитером. Хотя сегодня Церера классифицируется как карликовая планета, на ее долю приходится четверть всей массы всех известных астероидов в главном поясе астероидов или вблизи него.
Примерно с 2000 года НАСА возглавляет кампанию по идентификации и отслеживанию околоземных астероидов.Такие программы, как Catalina Sky Survey в Аризоне и телескопы Pan-STARRS на Гавайях, специализируются на идентификации этих объектов, и каждая из них обнаружила тысячи астероидов, согласно CNEOS (opens in new tab).
Как образовались астероиды?
Астероиды — это остатки образования нашей Солнечной системы около 4,6 миллиардов лет назад. Вначале рождение Юпитера предотвратило формирование каких-либо планетных тел в промежутке между Марсом и Юпитером, в результате чего маленькие объекты, которые были там, сталкивались друг с другом и распадались на астероиды, наблюдаемые сегодня.
Понимание того, как развивалась Солнечная система, постоянно расширяется. Две довольно недавние теории, модель Ниццы и Великий Такс, предполагают, что газовые гиганты перемещались, прежде чем занять свои современные орбиты. Это движение могло привести к тому, что астероиды из основного пояса обрушились на планеты земной группы, опустошая и вновь заполняя первоначальный пояс.
На что похожи астероиды?
Почти все астероиды имеют неправильную форму, хотя некоторые из самых крупных имеют почти сферическую форму, например Церера. Они часто покрыты ямками или кратерами — например, на Весте есть гигантский кратер диаметром около 285 миль (460 км). Считается, что поверхности большинства астероидов покрыты пылью.
Поскольку астероиды вращаются вокруг Солнца по своим эллиптическим орбитам, они также вращаются, иногда довольно беспорядочно кувыркаясь. По данным НАСА, более 150 астероидов также имеют маленькую луну-компаньон (открывается в новой вкладке), а некоторые имеют две луны. Также существуют двойные или двойные астероиды, в которых два астероида примерно одинакового размера вращаются вокруг друг друга, как и системы тройных астероидов.
Средняя температура поверхности типичного астероида составляет минус 100 градусов по Фаренгейту (минус 73 градуса по Цельсию). Астероиды практически не менялись на протяжении миллиардов лет, поэтому их исследование может многое рассказать о ранней Солнечной системе.
Астероиды бывают разных форм и размеров.Некоторые из них представляют собой твердые тела, в то время как другие представляют собой меньшие груды щебня, связанные вместе под действием силы тяжести. Один, который вращается вокруг Солнца между Нептуном и Ураном, имеет собственный набор колец. У другого не один, а шесть хвостов. Многие астероиды также имеют спутники.
Какие типы астероидов существуют?
Большинство астероидов попадают в один из трех классов в зависимости от их состава:
C-типа или углеродистые астероиды имеют сероватый цвет и являются наиболее распространенными, включая более 75% известных астероидов. Они, вероятно, состоят из глины и каменистых силикатных пород и населяют внешние районы основного пояса.
S-типа или кремнеземные астероиды имеют цвет от зеленоватого до красноватого, составляют около 17% известных астероидов и доминируют во внутреннем поясе астероидов. Похоже, они сделаны из силикатных материалов и никель-железо.
М-тип или металлические астероиды имеют красноватый цвет, составляют большую часть остальных астероидов и обитают в средней части главного пояса. Кажется, они состоят из никеля и железа.
Есть много других редких типов, основанных на составе — например, астероиды V-типа, типичными для которых является Веста, имеют базальтовую вулканическую кору.
Сталкиваются ли астероиды с Землей?
С тех пор, как Земля сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад, астероиды и кометы регулярно врезались в планету. По данным НАСА, самые опасные из астероидов, столкнувшихся с Землей, встречаются крайне редко.
Поскольку астероид, способный вызвать глобальную катастрофу, должен был бы иметь ширину более четверти мили. Исследователи подсчитали, что такое воздействие поднимет в атмосферу достаточно пыли, чтобы создать «ядерную зиму», серьезно нарушив сельское хозяйство во всем мире. Крупные астероиды сталкиваются с Землей только раз в 1000 лет. века в среднем, говорят представители НАСА.
Астероиды меньшего размера, которые, как считается, падают на Землю каждые 1000–10 000 лет, могут разрушить город или вызвать разрушительные цунами.По данным НАСА, космические камни размером менее 82 футов (25 м), скорее всего, сгорят при входе в атмосферу Земли.
15 февраля 2013 года астероид врезался в атмосферу над российским городом Челябинск, создав ударную волну, в результате которой пострадали 1200 человек. Считается, что космический камень имел ширину около 65 футов (20 м), когда он вошел в атмосферу Земли.
Что такое метеорит?
Когда астероид или его часть врезается в Землю, это называется метеоритом. Вот типичные композиции:
Железные метеориты
Каменные метеориты
Можем ли мы защитить Землю от астероидов?
Десятки астероидов были классифицированы учеными как «потенциально опасные». Некоторые из них, чьи орбиты подходят достаточно близко к Земле, потенциально могут быть нарушены в отдаленном будущем и отправлены на курс столкновения с нашей планетой. Ученые отмечают, что если через 30 или 40 лет обнаружится, что астероид находится на пути столкновения с Землей, есть время среагировать. Хотя технология должна быть разработана, возможности включают в себя взрыв объекта или его отклонение.
Однако на каждый известный астероид приходится множество незамеченных, и более короткое время реакции может оказаться более опасным.
Когда астероиды пролетают близко от Земли, одним из наиболее эффективных способов наблюдения за ними является использование радара, такого как система в Комплексе дальней космической связи НАСА «Голдстоун» в Калифорнии. В сентябре 2017 года околоземный астероид 3122 Флоренция пролетел мимо Земли на расстоянии 4,4 миллиона миль (7 миллионов километров), что в 18 раз превышает расстояние до Луны. Облет подтвердил его размер (2,8 мили или 4,5 км) и период вращения (2,4 часа). Радар также показал новую информацию, такую как его форма, наличие по крайней мере одного большого кратера и двух лун.
В передаче НАСА ранее в 2017 году Марина Брозович, физик из Лаборатории реактивного движения НАСА, сказала, что радар может выявить такие детали, как его размер, его форма и то, действительно ли астероид состоит из двух объектов (бинарная система, где меньший объект вращается вокруг более крупного объекта.) «Радар немного похож на швейцарский армейский нож», — сказала она. «Это раскрывает так много об астероидах одновременно».
В том маловероятном случае, если астероид будет признан угрозой, у НАСА есть Координационный офис планетарной обороны, у которого есть сценарии разрядки ситуации. В той же передаче офицер планетарной защиты PDCO Линдли Джонсон сказал, что у агентства есть как минимум две технологии, которые можно использовать: кинетический импактор (имеется в виду космический корабль, который врезается в астероид, чтобы сдвинуть его орбиту) или гравитационный тягач (имеется в виду, космический корабль, который остается рядом с астероидом в течение длительного периода времени, используя собственную гравитацию для постепенного изменения траектории астероида.)
Миссия НАСА по испытанию двойного астероидного перенаправления (DART), запуск которой запланирован на ноябрь 2021 года, проверит кинетический ударный подход на небольшой луне околоземного астероида под названием Дидимос. DART врежется в Луну, пока астрономы на Земле наблюдают, насколько изменится период ее обращения вокруг Дидимоса.
Если астероид действительно угрожает Земле, PDCO также проконсультируется с Белым домом и Федеральным агентством по чрезвычайным ситуациям (FEMA) и, вероятно, с международными космическими агентствами, чтобы определить, что делать. Тем не менее, Земле не угрожают астероиды (или кометы), и НАСА тщательно отслеживает все известные объекты через сеть телескопов-партнеров.
Астероиды принесли на Землю воду?
По иронии судьбы, столкновения, которые могут означать смерть для людей, могут быть причиной того, что мы живы сегодня. Когда сформировалась Земля, она была сухой и бесплодной. Столкновения астероидов и комет, возможно, доставили на планету водяной лед и другие молекулы на основе углерода, которые позволили жизни развиваться.В то же время частые столкновения не давали жизни выжить, пока Солнечная система не успокоилась. Более поздние столкновения определили, какие виды эволюционировали, а какие были уничтожены.
По данным Центра изучения объектов, сближающихся с Землей (CNEOS) НАСА, «представляется возможным, что зарождению жизни на поверхности Земли мог помешать сначала огромный поток сталкивающихся комет и астероидов, а затем гораздо менее интенсивный кометный дождь. отложили те самые материалы, которые позволили сформироваться жизни 3,5-3,8 миллиарда лет назад».
Как называются астероиды?
В первой половине XIX века было обнаружено несколько астероидов, классифицированных как планеты. Уильям Гершель придумал фразу «астероид» в 1802 году, но другие ученые называли новооткрытые объекты малыми планетами. К 1851 году появилось 15 новых астероидов, и процесс именования изменился, чтобы включить числа, а Церера была обозначена как (1) Церера. Сегодня Церера имеет двойное обозначение как астероид и карликовая планета, в то время как остальные остаются астероидами.
Поскольку Международный астрономический союз менее строг в отношении названий астероидов по сравнению с другими телами, существуют астероиды, названные в честь мистера Спока из «Звездного пути» и рок-музыканта Фрэнка Заппы, а также более торжественные дани, такие как семь астероидов. назван в честь экипажа космического корабля "Колумбия", погибшего в 2003 году. Называть астероиды именами домашних животных больше не разрешается.
Астероидам также присваиваются номера — например, 99942 Апофис.
Изучение астероидов
Первым космическим аппаратом, сфотографировавшим астероиды крупным планом, был аппарат НАСА «Галилео» в 1991 году, который также обнаружил первую луну на орбите астероида в 1994 году.
В 2001 году, после того как космический корабль НАСА NEAR более года интенсивно изучал околоземный астероид Эрос с орбиты, диспетчеры миссии решили попытаться посадить космический корабль. Хотя он не был предназначен для посадки, NEAR успешно приземлился, установив рекорд как первый, успешно приземлившийся на астероид.
В 2006 году японский космический корабль «Хаябуса» стал первым космическим кораблем, который приземлился и взлетел с астероида, когда он посетил сближающийся с Землей астероид Итокава. Хотя космический корабль столкнулся с рядом технических сбоев, в июне 2010 года он вернул на Землю небольшое количество астероидного материала.
Миссия НАСА «Рассвет» стартовала в 2007 году, направляясь к главному поясу астероидов, и начала исследовать Весту в 2011 году. После года работы там она покинула астероид и отправилась к Церере, прибыв туда в 2015 году. «Рассвет» был первым космическим кораблем, посетившим Весту и Весту. Церера. Миссия завершилась в 2018 году, когда у космического корабля закончилось топливо, хотя он будет продолжать вращаться вокруг Цереры около 50 лет.
Япония использовала свой опыт Хаябусы для создания второй миссии по возврату образцов астероида, получившей название Хаябуса-2. Космический аппарат посетил околоземный астероид под названием Рюгу и изучал тело около 18 месяцев. Эта работа включала развертывание небольших прыгающих марсоходов и создание искусственного кратера на астероиде. В декабре 2020 года, как и его предшественник, Hayabusa2 доставил на Землю части Рюгу, чтобы ученые могли изучить их с помощью более передовых технологий, чем они могут отправить на космическом корабле.
Почти одновременно НАСА также отправило свою собственную миссию по возврату образцов на околоземный астероид. В сентябре 2016 года компания Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer (OSIRIS-REx) запустила для исследования астероида Бенну и сбора образца. В настоящее время космический корабль возвращается на Землю, доставка запланирована на сентябрь 2023 года.
В 2021 году НАСА попытается запустить первую в истории миссию к троянским астероидам на орбите Юпитера. Миссия под названием «Люси» пролетит мимо одного астероида главного пояса и семи троянцев. Ученые надеются, что, сфотографировав множество троянцев, они смогут начать понимать, почему эти объекты так разнообразны и как их история пересекается с историей Солнечной системы в целом.Люси совершит свой первый пролет в 2025 году, совершит свой первый пролет над Трояном в 2027 году и в настоящее время планируется работать до 2033 года.
Также в 2021 году НАСА запустит свою первую в истории миссию планетарной защиты к астероиду. Космический корабль DART врежется в маленькую луну астероида Дидимос, чтобы проверить метод, который ученые могли бы использовать на астероиде, угрожающем Земле. Воздействие произойдет в конце сентября 2022 года.
В 2022 году NASA запустит миссию Psyche для изучения одноименного астероида. Ученые считают, что Психея, расположенная в главном поясе астероидов, содержит гораздо больше металла, чем большинство астероидов. Странность может означать, что Психея — это голое ядро планеты, потерявшей свою каменную оболочку. Ученые также задаются вопросом, были ли когда-то в богатых металлами мирах вулканы, которые разливали расплавленное железо по поверхности астероида. Космический корабль «Психея» прибудет к цели в 2026 году.
Можем ли мы добывать астероиды?
НАСА, другие космические агентства и частные компании заинтригованы возможностью извлечения ресурсов из астероидов. Вода, которую можно перерабатывать в ракетное топливо, чтобы избавить космические корабли от необходимости запускать вес своего возвращаемого топлива, является одним из часто предлагаемых ресурсов, которые некоторые заинтересованы в извлечении из астероидов, а также из Луны.
Некоторые люди также заинтересованы в добыче металлов из астероидов, утверждая, что на поясе астероидов можно заработать огромные суммы денег (opens in new tab). Другие говорят, что эту модель сложнее сделать финансово жизнеспособной.
Дополнительный отчет Элизабет Хауэлл и Нолы Тейлор Редд, авторов Space.com. Старший писатель Меган Бартельс обновила эту страницу 15 октября 2021 г.
Дополнительные ресурсы
- Исследование Солнечной системы НАСА: астероиды (открывается в новой вкладке)
- Военно-морская обсерватория США: когда астероиды стали малыми планетами? (откроется в новой вкладке)
- НАСА: космический корабль, охотящийся за астероидами, — машина для открытий (откроется в новой вкладке)
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.com.
