0 просмотров

Оценка биологического потенциала образцов, доставленных со спутников планет и малых тел Солнечной системы: основа для принятия решений (1998 г.)

Издательство национальных академий: OpenBook

Глава:4. Астероиды и метеориты

Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить в виде бесплатного PDF-файла.

Страница 40 Поделиться Цитировать

Предлагаемая цитата:«4 астероида и метеорита». Национальный исследовательский совет. 1998. Оценка биологического потенциала образцов, доставленных со спутников планет и малых тел Солнечной системы: основа для принятия решений. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/6281.

4
Астероиды и метеориты

Астероиды, как и кометы, представляют собой остатки популяции планетезималей — тех небольших первобытных тел, из которых образовались планеты. Общие типы астероидов описаны в таблице 4.1. Как правило, рассматриваемые астероиды представляют собой реликтовые планетезимали, образованные в поясе астероидов и за его пределами (который расположен между 2,2 и 3,2 а.е. от Солнца), так же далеко от Солнца, как и троянцы, которые вращаются на расстоянии Юпитера. Те, что образовались в более отдаленных местах, обычно называют кометами или, по крайней мере, считают их кометами. В этой главе исследуется происхождение, состав и условия окружающей среды трех основных классов астероидов: недифференцированных, примитивных (C-типа) астероидов; недифференцированные метаморфизованные астероиды; и дифференцированные астероиды.

Статья в тему:  Где был обама астероиды

Исторические определения астероидов относятся к отсутствию или наличию «кометной активности», для чего требуются летучие соединения (особенно водяной лед) вблизи или на поверхности объекта. Уотсон и др. (1963) показали, что водяной лед легко сублимируется в периоды времени короткие по сравнению с возрастом Солнечной системы на расстоянии до Юпитера. Поэтому можно ожидать, что объекты, состоящие из первичной смеси льдов и огнеупоров, образовавшихся на астероидных расстояниях от Солнца, утратили поверхностные льды и будут «спящими» астероидами, В то время как объекты, отклонившиеся во внутреннюю часть Солнечной системы из гораздо более удаленных мест хранения (пояс Койпера, рассеянный диск и облако Оорта), сохраняют такие летучие вещества на своей поверхности или рядом с ней и проявляют «кометную» активность (комы и хвосты), пока не прожили в течение нескольких тысяч лет во внутренней Солнечной системе.

Хотя по этой причине отсутствие приповерхностных летучих веществ не гарантирует отсутствия летучих веществ на глубине внутри астероидов, другие факторы определяют, имеют ли астероиды или имели заметные количества летучих веществ. В пределах некоторого солнечного расстояния летучие вещества, возможно, никогда не конденсировались внутри планетезималей.Остается предметом догадок и текущих исследований, где существовала эта граница (например, была ли Земля сформирована «влажной» [например, Dreibus and Wänke, 1987] или все ее летучие вещества были получены из поздних аккрецирующих планетезималей [Chyba, 1987], например , кометы, гораздо дальше?). Кроме того, последующая тепловая эволюция — возможно, зависящая от размера тела и/или расстояния от Солнца — несомненно, высушила некоторые астероиды; возможно, он высушил большинство астероидов. Другие процессы (например, эффективное мегаголитическое опрокидывание астероидов, состоящих из обломков, в результате повторяющихся столкновений) также могли способствовать сублимации летучих веществ. Исследования спектральной отражательной способности и другие методы дистанционного зондирования показывают, что некоторые астероиды, вероятно, состоят из сухого набора минералов (например, металлических тел). Хотя это предположение, большинство исследователей не удивились бы, если бы многие астероиды от середины пояса астероидов до Троянцев на короткое время выглядели как кометы после редких катастрофических, разрушающих столкновений, которые обнажили бы захороненные летучие вещества. (Незначительная, но значительная часть объектов, называемых астероидами, особенно те, которые находятся на орбитах, приближающихся к Земле, могут быть спящими или мертвыми кометами.)

Статья в тему:  Как сделать астероиды в java

Страница 41 Поделиться Цитировать

Предлагаемая цитата:«4 астероида и метеорита». Национальный исследовательский совет. 1998. Оценка биологического потенциала образцов, доставленных со спутников планет и малых тел Солнечной системы: основа для принятия решений. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/6281.

На протяжении почти двух столетий научному сообществу казалось разумным, что метеориты могут происходить из астероидов. Но еще в 1970-х годах не было известных физических механизмов транспортировки фрагментов астероидов на Землю. Например, столкновения, достаточные для таких резких изменений орбиты, вместо этого испарили бы материал астероида. Теперь проблема решена, за исключением деталей (Мудрость, 1985).По всему поясу астероидов имеются зоны, где резонансные гравитационные возмущения планет, в первую очередь Юпитера и Сатурна, образуют динамически хаотические зоны. Когда межастероидные столкновения вблизи границ этих зон посылают в них осколки, эксцентриситеты орбит быстро увеличиваются, и осколки пересекают орбиты других планет, в том числе и Земли. Фрагменты достигают Земли в основном из внутренних частей пояса астероидов, особенно вблизи соизмеримости 3: 1 с Юпитером (фрагменты во внешнем поясе достигают Юпитера первыми и обычно выбрасываются из Солнечной системы). Астероиды, пересекающие Землю, часто по-прежнему имеют афелии в поясе астероидов, и поэтому они продолжают страдать от столкновений с астероидами главного пояса. Меньшие фрагменты, которые сталкиваются с Землей в виде метеоритов, являются результатом каскада столкновений, происходящего в течение нескольких поколений, и возникают как непосредственно из-за резонансов в главном поясе, так и из-за образования кратеров и столкновений с участием астероидов, пересекающих Землю.

Статья в тему:  Где в Южной Америке астероиды убили динозавров

Несколько метеоритов с Луны и Марса (Warren, 1994). Некоторые метеориты могут быть от комет (Campins, 1997) или от более далеких астероидов, но ни один из них до сих пор не был идентифицирован как вероятный кандидат, и существуют физические причины, которые смягчают это (высокая скорость и слабая сила комет приводят к выбросам в верхних слоях атмосферы). распад прилетающих кометных метеороидов; эффективные динамические механизмы доставки обломков астероидов из областей за пределами резонанса 5:2 не выявлены). Столкновительный каскад также генерирует более мелкие материалы, такие как межпланетная пыль, которая переносится силой сопротивления Пойнтинга-Робертсона и другими радиационными силами (Burns et al., 1979). Относительный вклад комет и астероидов в частицы различных размеров в межпланетном пылевом комплексе малоизвестен, но оба источника вносят значительный вклад (Bradley et al., 1988).

ТАБЛИЦА 4.1 Распространенные типы астероидов

Недифференцированные С-подобные типы

Очень низкое альбедо, плоское вдоль полосы поглощения 0,4 мкм в УФ, а иногда и около 3 мкм

Низкое альбедо; C-подобный, но более яркий, более нейтральный

Низкое альбедо; C-подобный, но более яркий, сильный УФ

Недифференцированные метаморфизованные типы

Умеренное альбедо, сильное поглощение около 1 мкм и 2 мкм

Умеренное альбедо, красноватый в видимом диапазоне, поглощение от слабого до умеренного около 1 мкм и 2 мкм

Дифференцированные типы

Умеренное альбедо, слегка красноватый линейный наклон

Высокое альбедо, как у S-типа, но более сильное и дополнительное поглощение

Статья в тему:  Как я могу получить астероиды космических инженеров Saniero

HED базальтовые ахондриты

Высокое альбедо, сильное поглощение из-за оливина

Умеренное альбедо, красноватый в видимом диапазоне, поглощение от слабого до умеренного около 1 мкм 2 мкм

Высокое альбедо, плоское или слегка красноватое

Другие

Очень низкое альбедо, слегка красноватый линейный наклон

Очень низкое альбедо, красноватый линейный наклон

ПРИМЕЧАНИЕ. Были определены другие типы астероидов, не включенные в эту таблицу, например, F-типы. Некоторые из них являются подразделениями перечисленных типов. Другие — редкие, новые типы, обычно встречающиеся только среди населения очень маленьких астероидов. Некоторые классифицированные астероиды могут быть нетипичными для своего класса (например, астероиды М-типа с характеристиками поглощения 3 мкм) или могут иметь другие аналоги метеоритов, в ожидании получения более точных данных (например, астероиды М-типа, не обнаруженные радаром из-за высокой радиолокационной отражательной способности, могли быть недифференцированными). энстатитовые хондриты как аналог метеорита).

Страница 42 Поделиться Цитировать

Предлагаемая цитата:«4 астероида и метеорита». Национальный исследовательский совет. 1998. Оценка биологического потенциала образцов, доставленных со спутников планет и малых тел Солнечной системы: основа для принятия решений. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/6281.

Ранняя история астероидов окутана неопределенностью. Считается, что планета никогда не аккрецировалась в поясе астероидов из-за влияния массивного Юпитера.Конечно, наклоны и эксцентриситеты орбит астероидов сегодня означают, что астероиды обычно сталкиваются со скоростями 5 км/сек, что приводит к образованию кратеров и катастрофической фрагментации, а не к аккреции. Тем не менее, для роста до размеров более крупных астероидов (от сотен до почти 1000 км в диаметре) скорости должны были когда-то быть намного ниже, как и в других зонах планетарной аккреции. Существуют большие пробелы в распределении астероидов там, где когда-то должны были существовать планетезимали, но больше не существуют из-за резонансных возмущений Юпитера (к ним относятся не только пробелы соизмеримости Кирквуда в пределах пояса астероидов, но и так называемые вековые резонансы, и обширные пространства за пределами 3,2 а. Возможно, столкновения (и близкие гравитационные столкновения, если они были достаточно велики) этих ныне исчезнувших тел и других тел в аккреционной зоне Юпитера (планетезималей, рассеянных Юпитером) увеличили скорость оставшихся астероидов главного пояса. В качестве альтернативы, резонансы Юпитера, которые мигрировали через астероидную область на поздних стадиях роста Юпитера, могли сделать это в то время, когда астероидные планетезимали аккрецировали, очищая и/или увеличивая скорости многих астероидов (Рузмайкина и др., 1989). Астероиды также истощаются в результате столкновительной фрагментации, но недавние исследования показывают (но еще не окончательно), что столкновения неэффективны для разрушения астероидов (Asphaug et al., 1998) и, вероятно, сыграли не более чем незначительную роль в уменьшении исходной планеты. массы в районе астероидов до примерно 0,01%, что осталось сегодня.

Статья в тему:  Как я могу играть в астероиды на моем компьютере

Каким бы ни был точный сценарий происхождения астероидов, популяция астероидов была примерно такой, как сегодня, по крайней мере 4 миллиарда лет, причем самые большие тела никогда не превышали размер Цереры в 950 км. С тех пор астероиды постепенно эволюционировали путем столкновений.Достаточно энергичные столкновения разбивают астероиды на куски, сообщая осколкам скорости, превышающие скорость убегания, так что они выходят на сходные, но отдельные гелиоцентрические орбиты (группы астероидов на сходных орбитах называются «семействами»). Однако большинству столкновений не хватает энергии, чтобы разрушить астероид, но ее более чем достаточно, чтобы разрушить составляющие его скальные материалы. Следовательно, ожидается, что большинство астероидов (по крайней мере, больше нескольких километров в диаметре) будут разбиты на гравитационно связанные «кучи щебня» (Melosh and Ryan, 1997). Исключением могут быть гораздо более прочные остатки металлических ядер дифференцированных тел (т. е. тела, которые когда-то плавились до такой степени, что металл погрузился в их ядра, а наименее плотные силикаты извергались на их поверхности в виде лавы).

Следует отметить, что распределение астероидов по размерам таково, что большая часть массы (отсюда и столкновительная кинетическая энергия ударов) приходится на самые крупные объекты. Таким образом, наибольший ущерб наносится в самых больших пространственных масштабах, в результате чего образуются грубые обломки, аналогичные лунному мегаголиту. В то время как поверхностные реголиты существуют на более крупных астероидах, которые могут быть аналогичны мелкозернистому лунному реголиту, внутренние части астероидов не «озеленены» в мелком масштабе, а скорее перемешаны. Следовательно, в то время как значительная часть метеоритов имеет части, содержащие газы солнечного ветра и следы космических лучей, что указывает на то, что они когда-то в течение короткого периода находились вблизи поверхности своего родительского тела, следует ожидать, что большая часть другого материала внутри астероидов никогда не был достаточно близко к поверхности, чтобы быть стерилизованным космическими лучами, несмотря на столкновение.

Статья в тему:  Как далеко друг от друга находятся астероиды в реальной жизни

Метеориты являются свидетелями столкновительных процессов. Многие из них представляют собой горные породы (называемые брекчией), свойства которых отражают столкновения, которые разбивают, разрушают и спаивают астероидные породы.Хотя иногда происходит локализованное плавление, плавление затронуло лишь небольшую часть метеоритных материалов и, вероятно, никогда не было достаточным для дифференциации всех или даже значительной части любого астероида (Keil et al., 1997). Есть свидетельства того, что некоторые астероиды нагревались до очень высоких температур (см. ниже), но все это произошло очень рано в их истории, возможно, в результате распада 26 Al в течение первого миллиона лет или около того.

Даже оставшиеся астероидные родительские тела метеоритов имеют признаки высоких температур. Мало того, что некоторые астероиды расплавились до точки геохимической дифференциации (с образованием металлических ядер, мантий и базальтовых корок), многие другие также подверглись метаморфизации при температурах всего в несколько сотен градусов ниже точки плавления (McSween et al., 1988), и даже многие из самых примитивных, наименее эволюционировавших астероидов обнаруживают признаки ранних высоких температур. Например, большинство углеродистых хондритовых метеоритов претерпели обширные водные изменения в начале истории своего родительского тела (Zolensky and McSween, 1988). Однако современные астероиды слишком малы, чтобы иметь или сохранять горячие области после раннего периода формирования. (Теперь считается, что единственные известные метеориты с молодым возрастом образования прибывают с Марса.) Иногда астероиды выбрасываются на орбиты, приближающиеся к Солнцу, что может их нагреть; однако такие тела, скорее всего, будут уничтожены в течение нескольких

Статья в тему:  Какой телескоп ловит астероиды

Страница 43 Поделиться Цитировать

Предлагаемая цитата:«4 астероида и метеорита». Национальный исследовательский совет. 1998. Оценка биологического потенциала образцов, доставленных со спутников планет и малых тел Солнечной системы: основа для принятия решений. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/6281.

миллионов лет такого изменения орбиты (например, при погружении на Солнце или в результате столкновения с планетой). Просто не существует жизнеспособного сценария поддержания высоких температур внутри астероида на протяжении всей истории Солнечной системы.

Большинство метеоритов, обнаруженных на поверхности Земли, происходят из тел метрового размера, которые были освобождены от более крупных тел (будь то на сближающихся с Землей орбитах или в главном поясе астероидов) в течение последних сотен тысяч до сотен миллионов лет. Часто можно ожидать, что такие метеориты будут стерилизованы радиацией, в зависимости от того, как долго они вращаются вокруг Солнца как маленькие независимые тела. Через редкие промежутки времени (от тысяч до многих миллионов лет) Земля может столкнуться с очень большими телами размером от сотен метров до километров или больше (например, Gehrels, 1994). На такие объекты не влияет атмосфера Земли, а материал снаряда испаряется, плавится или иным образом серьезно повреждается при столкновении с поверхностью Земли, что, вероятно, неблагоприятно для выживания жизни, которая может содержаться в них. Однако при промежуточных размерах и частотах ударов существуют тела размером от нескольких метров до десятков метров, которые довольно часто ударяются о Землю и могут довольно мягко (с предельной скоростью) доставлять материалы, никогда не подвергавшиеся космическому излучению. .

Статья в тему:  Почему у комет есть хвосты, а у астероидов нет

При обсуждении различных типов астероидов и метеоритов в этой главе предполагается, что существует часть астероидных материалов, которые никогда не подвергались смертельной дозе космического излучения и, таким образом, могут содержать дремлющую жизнь. Однако остается возможность того, что естественного излучения долгоживущих радионуклидов может быть достаточно для стерилизации остатков жизни даже в скрытых, экранированных частях астероидов (см. главу 1; также Clark et al., 1998). Если это так, то многие из рассмотренных потенциально опасных ситуаций были предотвращены. Рабочая группа отмечает, что большинство астероидов содержат нелетучий материал примерно космического состава в небольших пространственных масштабах и что их внутренние части были бы равномерно подвержены такому низкоуровневому излучению.Исключение составляют участки сильно дифференцированных объектов, сильно обедненные радиоактивными элементами, или участки недифференцированных объектов, содержащие карманы льда.

Связь между астероидами разных типов и разного рода метеоритами установлена ​​неполно и неоднозначно. Следующие общие выводы должны быть достаточными для целей настоящего отчета. Из-за процесса столкновительного смешения астероидов, который приводит к присутствию небольшого процента литических фрагментов (ксенолитов) других тел, можно ожидать, что почти любой астероид будет содержать небольшой компонент другого типа (см. главу 2). Этот фактор нет рассматривается ниже, в котором рассматриваются только местные материалы различных типов астероидов и родительских тел метеоритов.

НЕДИФФЕРЕНЦИИРОВАННЫЕ, ПРИМИТИВНЫЕ (С-ТИПА) Астероиды

Астероиды C-типа — очень черные объекты, обычно отражающие только 3-5 процентов падающего солнечного света. Их спектры отражения относительно нейтральны по цвету в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, за исключением заметной характеристики поглощения (присутствующей только у некоторых из них) вблизи 3 мкм, обусловленной главным образом гидратацией воды (Jones et al., 1990). . Эти особенности примерно типичны для лабораторных спектров углеродистых хондритовых метеоритов (Фейерберг и др., 1981). Имеются незначительные расхождения в сопоставлении спектров метеоритов и астероидов, а также незначительные различия в спектрах астероидов, которые привели к появлению дополнительных классов астероидов (типы G и B объединены с астероидами типа C).

Статья в тему:  Как определить состав астероидов

Хотя это и не доказано строго, вполне вероятно, что астероиды С-типа (которые в подавляющем большинстве являются наиболее распространенным типом в главном поясе, особенно в его средней и внешней частях) представлены в различных метеоритных коллекциях 1 углеродистыми хондритами (Фейерберг и др. ., 1981).Отбор проб таких астероидов с помощью углеродистых метеоритов, вероятно, будет смещен в сторону резонансов, близких к среднему поясу (например, 3: 1), а не из астероидов внешнего пояса; более того, вполне вероятно, что подавляющее большинство углеродистых хондритов происходит из менее чем 10 родительских тел C-типа, хотя вероятно незначительное представительство гораздо более обширной выборки. Поскольку в соответствующих данных спектральной отражательной способности отсутствуют многие ярко выраженные характеристики поглощения, которые позволяют диагностировать состав, сравнение

Астероиды С-типа, вероятно, представлены в коллекциях метеоритов петрологическими углеродистыми хондритами 1-го и 2-го типов. Углеродистые хондриты типа 1 и типа 2 представляют собой измененные водой метеориты, представленные CM2 Murchison и CI1 Orgueil. Углеродистые хондриты типа 3, такие как CM3 Allende, имеют лишь очень незначительные водные изменения. На основании спектральных критериев углеродистые хондриты 3-го типа можно отнести к астероидам S-типа (Gaffey et al., 1993a,b).

Страница 44 Поделиться Цитировать

Предлагаемая цитата:«4 астероида и метеорита». Национальный исследовательский совет. 1998. Оценка биологического потенциала образцов, доставленных со спутников планет и малых тел Солнечной системы: основа для принятия решений. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/6281.

голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Где был обама астероиды
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector