Почему астероиды в основном неправильной формы

Этот материал (включая изображения) защищен авторским правом!. См. мое уведомление об авторских правах для добросовестного использования.

Вокруг Солнца вращаются миллионы камней размером с валун и более крупных, большинство из них находится между орбитами Марса и Юпитера. Некоторые астероиды называются Троянские астероиды путешествовать по орбите Юпитера или вблизи нее примерно на 60 градусов впереди Юпитера и на 60 градусов позади Юпитера (точки гравитационного баланса между Юпитером и Солнцем). У некоторых астероидов есть орбиты, приближающие их к орбите Земли, а некоторые даже пересекают орбиту Земли. Это называется Околоземные астероиды (АСЗ) и включают около 1947 г. (по состоянию на декабрь 2018 г.) «потенциально опасных астероидов» с наибольшим потенциалом очень близкого сближения с Землей. Кометы, которые приближаются к Земле, и АСЗ объединены в одну кучу. Околоземные объекты (ОСЗ). График известных астероидов доступен в Центре малых планет.

Около миллиона из них имеют диаметр более 1 километра.Те, что меньше 300 километров в поперечнике, имеют неправильную форму, потому что их внутренняя гравитация недостаточно сильна, чтобы сжать скалу в сферическую форму. Крупнейший астероид — Церера диаметром 1000 километров. Паллада и Веста имеют диаметр около 500 километров, а около 15 других имеют диаметр более 250 километров. Количество астероидов увеличивается с уменьшением их размера. Суммарная масса всех астероидов примерно в 25 раз больше меньше чем масса Луны (Церера составляет более трети от общей массы). Весьма вероятно, что астероиды — это части, которые сформировали бы планету, если бы сильная гравитация Юпитера не взбудоражила материал между Марсом и Юпитером. Каменные глыбы столкнулись на скорости, слишком высокой, чтобы слипнуться и превратиться в планету.

Хотя астероидов насчитывается более миллиона, объем пространства, в котором они обитают, очень велик, поэтому они находятся далеко друг от друга. В отличие от фильма Империя наносит ответный удар и другие космические фильмы, там, где летящие через пояс астероидов космические аппараты не могли избежать столкновения с ними, настоящие астероиды находятся на расстоянии не менее десятков тысяч километров друг от друга. Космические аппараты, отправленные к внешним планетам, прошли через пояс астероидов без проблем (и без отклонений).

1. С: они углеродистые — сделаны из силикатных материалов с большим количеством углеродных соединений, поэтому они кажутся очень темными. Они отражают только 3-4% падающего на них солнечного света. Вы можете сказать, из чего они сделаны, анализируя спектры солнечного света, отражающегося от них. Эти спектры отражения показывают, что они примитивный, неизменившиеся с тех пор, как они впервые затвердели около 4,6 миллиарда лет назад. Подавляющее большинство астероидов относятся к этому типу.Астероид под названием Матильда, исследованный космическим аппаратом NEAR; возможно, Лютеция (типа C или M), исследованная космическим кораблем Rosetta; околоземный астероид Бенну, на орбите которого находится OSIRIS-REx; околоземный астероид Рюгу, находящийся на орбите Хаябусы-2; и Церера, вокруг которой "Рассвет" вращается в течение двух лет, являются примерами этого типа (см. рисунок ниже). Спутники Марса, Фобос и Деймос, являются захваченными астероидами С-типа.
2. С: они сделаны из силикатных материалов без темных соединений углерода, поэтому они кажутся ярче, чем типы C. Они отражают от 15 до 20% падающего на них солнечного света. Большинство из них кажутся примитивными. Хотя астероиды типа S составляют меньшую часть астероидов, чем астероиды типа C, большинство астероидов, которые до сих пор посещались космическими аппаратами, были астероидами типа S: Гаспра и Ида/Дактиль, исследованные космическим кораблем Галилео на пути к Юпитер; Эрос, находящийся на орбите космического корабля NEAR в течение года; Штейнс, которого посетила Розетта; Аннефранк, которую посетила Звездная пыль по пути к комете Уайлд; шрифт Брайля, который посетил Deep Space 1; Итокава, орбитальный аппарат Хаябуса; сближающийся с Землей астероид Тутатис, который посетил китайский лунный зонд «Чанъэ-2» во время одного из регулярных четырехлетних пролетов Тутатиса вблизи Земли в 2012 году, и Веста, на орбите которой в течение года находился аппарат «Рассвет» (см. рисунок ниже).
3. М: они сделаны из металлов, таких как железо и никель. Этот редкий тип астероидов ярче, чем типы S и C. Мы думаем, что это остатки ядер дифференцированный такие объекты, как Веста и Церера. Большие объекты были достаточно горячими в ранней Солнечной системе, чтобы быть жидкими. Это позволяло плотным материалам, таким как железо и никель, опускаться к центру, в то время как более легкие материалы, такие как обычная силикатная порода, всплывали наверх. Меньшие объекты охлаждались быстрее, чем более крупные, поэтому они подвергались меньшей дифференциации.В ранней Солнечной системе столкновения были гораздо более частыми, и некоторые из дифференцированных крупных астероидов столкнулись друг с другом, разбив их на части и обнажив их металлические ядра. Лютеция может быть астероидом М-типа.

Выше приведены некоторые из астероидов, которые были исследованы с близкого расстояния космическими аппаратами в одном масштабе. Крошечная Итокава составляет около 0,5 км по длинной оси и меньше пикселя в масштабе изображения выше (это крошечное пятнышко на изображении в полном разрешении, доступном при выборе изображения). Лютеция имеет диаметр около 130 километров, а Веста — около 530 километров в диаметре. На снимке нет Бенну, который с 492 метрами в поперечнике меньше, чем Итокава.

Обратите внимание на их неправильную форму! Маленькие тела могут иметь неправильную форму, потому что их гравитация слишком слаба, чтобы раздавить материал до максимально компактной формы: сферы. В зависимости от прочности материала, из которого они сделаны, самые большие несферические астероиды (и спутники) могут иметь диаметр примерно от 360 до 600 километров. Планеты слишком велики (имеют слишком сильную гравитацию), чтобы быть чем-то иным, кроме круглой формы. Церера, крупнейший астероид, достаточно велик, чтобы быть круглым, и теперь переклассифицирован как «карликовая планета» (наряду с Плутоном, Хароном, Эридой, Хаумеа и Макемаке).

Итокава + 270 градусов поверхности

Итокава + поверхность 90 градусов

JAXA последовало за Hayabusa2, который был отправлен на Рюгу, околоземный астероид типа C диаметром около 865 метров. Hayabusa2 достиг Рюгу в конце июля 2018 года и запустил несколько небольших посадочных модулей в октябре 2018 года. Hayabusa2 соберет три образца с Рюгу в 2019 году и вернет их на Землю в декабре 2020 года, в том числе один образец из кратера, образовавшегося в результате выстрела в Рюгу медным снарядом. так что мы можем получить образец интерьера Рюгу.

Выше показаны околоземные астероиды Toutatis, полученные китайским лунным зондом Chang'e 2, и Bennu, полученные OSIRIS-REx.Изображение Тутатиса было получено с расстояния всего 93 километра, хотя при максимальном сближении космический аппарат находился в пределах 3,2 километра. Тутатис находился на расстоянии около 6,9 миллиона километров от Земли, когда он прошел мимо нас в декабре 2012 года. Размер Тутатиса составляет 4,5 х 2,4 х 1,9 километра, и, как и Итокава, он, вероятно, представляет собой груду щебня в результате слияния двух тел. Сравнение размеров Бенну (всего 524 метра в диаметре) с Тутатисом обозначено ромбом справа вверху от Тутатиса. Тутатис проходит близко к Земле примерно каждые четыре года. В следующий раз он пройдет еще ближе в ноябре 2069 года, но все еще на безопасном расстоянии в 3 миллиона километров (7,7 лунного расстояния).

Изображение Бенну сделано с расстояния 24 километра. Хорошо видны два больших валуна на южном склоне Бенну. Как и Итокава, Бенну представляет собой груду щебня, которая образовалась в результате одного или нескольких распадов в его истории, но его форма такая же, как у Рюгу (хотя и вдвое меньше Рюгу). Бенну богат углеродом, органическими молекулами и гидратированными минералами. Бенну подходит очень близко к Земле каждые шесть лет, и между 2175 и 2199 годами происходит 0,037% столкновений с Землей. С орбиты менее чем в двух километрах от центра Бенну OSIRIS-REx будет выполнять картирование и спектроскопию поверхности Бенну с очень высоким разрешением и его гравитационное поле, чтобы определить внутреннюю структуру Бенну, а также найти лучшее место для извлечения образца для возвращения на Землю. Это тщательное изучение Бенну перед сбором образца займет около полутора лет. В июле 2020 года OSIRIS-REx предпримет до трех попыток собрать от 60 граммов до 2 килограммов материала Bennu. Дальнейшее изучение Бенну будет продолжаться до тех пор, пока в марте 2021 года не откроется окно для отправления Бенну. OSIRIS-REx вернется на Землю в сентябре 2023 года, чтобы вернуть образец.

В конце сентября 2007 года НАСА запустило космический корабль «Рассвет» для исследования двух крупнейших астероидов, Цереры (около 960 км в диаметре) и Весты (диаметром 530 км), первоначально в течение примерно шести месяцев на каждом астероиде (время «Рассвета» на Весте было продлено до полный год). Веста исследовалась с августа 2011 года по август 2012 года. Рассвет путешествовал по поясу астероидов в течение 2,5 лет и прибыл на Цереру в феврале 2015 года. Рассвет исследовал Цереру до ноября 2018 года, когда у него закончилось топливо, чтобы его радиоантенна была направлена ​​на Землю. Dawn остается на орбите вокруг Цереры. Ниже слева представлены лучшие из имеющихся у нас изображений этих астероидов (и изображение Весты, и изображение Цереры получены с космического корабля Dawn) и их сравнение с гораздо меньшим астероидом Эроса, который был исследован космическим кораблем NEAR Shoemaker. Внизу справа сравнение двух астероидов с двумя самыми маленькими планетами в нашей Солнечной системе. Основная цель космического корабля Dawn состояла в том, чтобы помочь нам выяснить роль размера и воды в определении эволюции планет. Церера — примитивная и относительно влажная протопланета (возможно, с количеством пресной воды почти в пять раз больше, чем на Земле), в то время как Веста изменилась с момента своего образования и сейчас очень сухая. Находясь почти на одинаковом расстоянии от Солнца, почему эти два тела стали такими разными?

Некоторые первоначальные находки Рассвета о Весте включают в себя: Когда-то на Весте был подповерхностный магматический океан, когда Веста была почти полностью расплавлена. Он имеет дифференцированную внутреннюю часть или кору, мантию и ядро. Дон подтвердил, что три класса метеоритов, используемых учеными-метеоритами (говардитовые, эвкритовые и диогенитовые метеориты), на самом деле происходят из Весты. Эти типы метеоритов составляют около 6 процентов всех метеоритов, падающих на Землю, что делает Весту одним из крупнейших источников земных метеоритов.У Весты действительно есть некоторые минералы, которые химически связаны с водой («гидратированные минералы»), и большая часть воды изначально была доставлена ​​​​как часть формирования Весты в течение небольшого промежутка времени, а не в основном в результате столкновения с кометами позже в ее истории. как то, что произвело водяной лед, найденный в защищенных кратерах на полюсах Луны и Меркурия, всегда закрытых от солнечного света. На Весте также есть несколько очень темных пятен от столкновений с богатыми углеродом астероидами.

Рельеф Весты круче и разнообразнее, чем предполагалось изначально. Стены некоторых кратеров почти вертикальные, а не наклонные, как на Земле, Луне и других мирах. У него есть огромный центральный пик в одном из его ударных бассейнов, который намного выше и шире по сравнению с размером кратера, чем центральные пики кратеров, обнаруженных на других телах в Солнечной системе. Два крупнейших ударных бассейна на Весте намного моложе, чем ударные бассейны, обнаруженные на Луне. Это с точки зрения геологии, конечно. Самому молодому ударному бассейну на Весте около миллиарда лет, в то время как лунным ударным бассейнам, включая те, что образуют темные гладкие моря, около 3,8 миллиарда лет. Некоторые из кратеров имеют короткие, широкие, прямые овраги в стенках кратеров, образованные потоками пескоподобного материала, а некоторые овраги намного длиннее, уже и извилистее, чем те, которые образовались бы из песчаного материала, стекающего вниз. Такие извилистые овраги на Земле вырезаны жидкой водой, а на Марсе — водой, углекислым газом или другим механизмом. Ясно, что геология Весты сложнее, чем предполагалось изначально!

Первоначально Церера была океаническим миром, где аммиак и вода реагировали с силикатными породами (около 25% ее массы составляет лед). Когда Церера остыла и замерзла, карбонаты и другие соли сконцентрировались в отложениях, которые теперь обнажены в разных местах на поверхности, включая очень яркие пятна в кратере Оккатор (см. рисунок ниже). На поверхности Цереры также есть органические молекулы.Церера имеет прочную кору, состоящую из гидратированных солей, камней и клатратов поверх дифференцированной внутренней части. На Церере также наблюдается недавняя, а возможно, и продолжающаяся геологическая активность, несмотря на ее небольшой размер. Возможно, соли позволяют части внутренней воды оставаться жидкой. Присутствие аммиака на Церере предполагает, что Церера могла первоначально появиться из внешней Солнечной системы, а затем изменить свою орбиту из-за событий перетасовки, которые произошли в ранней Солнечной системе (подробнее об этом см. Страницу формирования Солнечной системы). По мере того, как ученые изучают все данные, переданные Dawn на Землю, будут сделаны новые открытия.

Слева — орфографическая проекция Цереры, составленная из изображений, сделанных Dawn во время ее маловысотной картографической орбиты на высоте 385 километров над поверхностью. Проекция сосредоточена на кратере Оккатор, где находятся самые яркие пятна на Церере. Центр Оккатора находится на 20 градусе северной широты и 239 градусе восточной долготы. Справа — смоделированный перспективный вид кратера Оккатор. Крупный план Доун показывает купол в гладкостенной яме в ярко освещенном центре кратера. Многочисленные линейные элементы и трещины пересекают вершину и боковые стороны этого купола. Выдающиеся трещины также окружают купол и проходят через более мелкие яркие участки внутри кратера. Центральная область купола называется Cerealia Facula, а более тусклые яркие области называются Vinalia Faculae.

Несколько других астероидов имеют поверхности, сделанные из базальта из потоков вулканической лавы. Когда астероиды сталкиваются друг с другом, они могут откалывать друг от друга куски. Некоторые из этих произведений, называемых метеороиды если они меньше метра размером, может приблизиться к Земле и быть притянутым к Земле своей гравитацией.

последнее обновление: 8 июня 2022 г.