В этой статье расскажем об астероидах, какие тайны прошлого они скрывают и чем грозят человечеству.
Главное об астероидах
Собрали основную информацию статьи в одном разделе.
- Астероиды — это твердые каменные или металлические небесные тела, оставшиеся со времен формирования планет и их спутников (4,6 млрд лет назад).
- Крупнейшие астероиды в Солнечной системе — Веста (525 км), Паллада (512 км), Гигея (434 км).
- Большинство астероидов в находятся в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.
- Некоторые из астероидов представляют угрозу. Тела размером от 1 км могут вызвать глобальную катастрофу, при этом астероиды от 10 км (например, Чиксулуб) приближаются к Земле раз в десятки миллионов лет.
Что такое астероид
Астероиды — это небесные тела, движущиеся по орбите вокруг Солнца. В отличие от планет они имеют неправильную форму и небольшую массу. Большинство из них сосредоточено в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, но существуют и околоземные. В отличие от комет, у них нет хвоста, а размеры варьируются от метров до сотен километров (крупнейший — Веста, 530 км).
Сегодня известно более 1,4 миллиона астероидов, и каждый год открывают тысячи новых.
История открытия астероидов
Изучение малых космических тел началось в конце XVIII века. Немецкий астроном венгерского происхождения Франц Ксавер фон Цах организовал группу из 24 астрономов, чтобы найти планету между орбитами Марса и Юпитера согласно правилу Тициуса — Боде.
Оно описывает закономерность: расстояние от Солнца до каждой следующей планеты, начиная с Меркурия, примерно вдвое превышает расстояние до предыдущей. Эта зависимость с хорошей точностью наблюдается у первых 7 планет (при учете гипотезы, что малые тела пояса астероидов ― обломки пятой планеты), а также подтверждается открытием Урана в 1781 году, который идеально вписался в предсказанную последовательность. Правилу не подчиняется только Нептун. До сих пор у этой концепции нет строгого теоретического обоснования.
Несмотря на попытки ученых во главе с Ксавером фон Цахом, пятую планету они так найти и не смогли, зато в 1801 году астроном из Италии Джузеппе Пиацци обнаружил между Марсом и Юпитером первый астероид — Цереру — в обсерватории в Палермо.
Изначально его приняли за новую планету, но позже, когда нашли другие подобные объекты, стало ясно, что это отдельный класс тел. С 2006 года астероид квалифицируют как карликовую планету.
Чем астероид отличается от кометы и метеорита
Астероиды отличаются от комет и метеоритов составом, происхождением и местоположением. Подробнее в таблице:
| Характеристики | Астероид | Комета | Метеорит |
|---|---|---|---|
| Состав | Углерод, силикаты, металлы | Ледяные тела при приближении к Солнцу образуют хвост из газа и пыли | Силикаты (соли кремниевых кислот) и никелистое железо. Выделяют каменные, железо-каменные и железные метеориты |
| Происхождение | Большинство — в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера | Из облака Оорта и пояса Койпера | Большинство — в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера |
| Хвост | Нет | Есть (при приближении к Солнцу) | Нет |
| Расположение | В космосе, редкое падение на Землю | В космосе | Падение на Землю |
Классы астероидов и их состав
Астероиды принято разделять на три основных класса в зависимости от их химического состава:
Астероиды C-класса
Состав: углерод, железо и некоторые химические соединения.
Особенности: крайне темная поверхность, альбедо (отражательная способность) — 0,03−0,1.
Распространенность: наиболее многочисленный класс.
Астероиды S-класса
Состав: железо-никелевые сплавы с силикатами железа и магния.
Особенности: более светлая поверхность, альбедо — 0,1−0,22.
Распространенность: второй по численности класс (примерно 20% астероидов).
Астероиды M-класса
Состав: преимущественно никелевое железо.
Особенности: умеренная отражательная способность, альбедо — 0,1−0,18.
Распространенность: наименее многочисленный из основных классов.
Как образуются астероиды
Астероиды, словно капсулы времени, хранят историю формирования Солнечной системы. Они образовались 4,6 млрд лет назад из протопланетного диска — облака газа и пыли вокруг Солнца.
Частицы пыли слиплись и образовали планетезимали (зародыши планет). Земля тоже сформировалась из таких увеличившихся космических пылинок. Однако в поясе между Марсом и Юпитером маленькие частички не смогли объединиться в планету из-за сильной гравитации, которая рассеивала эти объекты и оставила только обломки.
Астероиды в Солнечной системе
Большинство астероидов сосредоточено в поясе астероидов, однако они встречаются и в других частях Солнечной системы:
- Пояс Койпера располагается за орбитой Нептуна. Там находятся объекты, которые содержат в своем составе ледяные и каменные объекты. Пояс служит источником короткопериодических комет.
- Облако Оорта ― самая далекая гигантская сферическая оболочка, простирающаяся от 5000 до 100 тыс. астрономических единиц от Солнца. Главный источник долгопериодических комет, который содержит ледяные тела, сохранившиеся со времен формирования планет.
Также существуют околоземные астероиды. Они движутся близко к Земле, некоторые пересекают ее орбиту. Есть и так называемые троянцы.
Самые большие астероиды
Самые большие астероиды в Солнечной системе были открыты в XIX ― начале XX века. В таблице список самых крупных космических тел:
| Название | Диаметр (км) |
|---|---|
| Веста | ≈ 525 |
| Паллада | ≈ 512 |
| Гигея | ≈ 434 |
| Интерамния | ≈ 326 |
| Давида | по разным оценкам, от 270 до 326 |
Методы исследования астероидов
Астероиды исследуют, применяя разные подходы — от наземных наблюдений до космических миссий. Современные технологии позволяют не только изучать эти небесные тела, но и оценивать их потенциальную опасность для Земли, а также возможность использования их ресурсов.
Наблюдения с Земли и орбиты
Исследования проводятся с помощью наземных и орбитальных телескопов, работающих в оптическом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах. Эти методы помогают определить размер, форму, состав, отражательную способность (альбедо), скорость вращения и структуру поверхности астероидов.
Космические миссии
Цель космических миссий — получить данные о размере и форме астероидов, а также взять образцы для анализа их состава.
1. Пролетные исследования
Космические аппараты, пролетая мимо астероидов, собирают их характеристики. Например, зонд «Галилео» в 1991 году изучил астероид Гаспра, определив его форму и состав поверхности, а в 1993 году аппарат обнаружил спутник у астероида Ида.
2. Автоматические межпланетные станции
Беспилотные космические аппараты предназначены для исследования объектов Солнечной системы. Так, например, миссия Dawn от NASA в 2007 году позволила детально исследовать астероид Весту и карликовую планету Цереру.
3. Доставка образцов
Японские аппараты «Хаябуса» и «Хаябуса-2» успешно доставили на Землю грунт с астероидов Итокава и Рюгу. Также с 2018 по 2023 год аппарат NASA OSIRIS-REx изучал Бенну, астероид диаметром около 560 метров.
В доставленных на Землю материалах специалисты обнаружили воду в составе глинистых минералов, углерод, а также фосфат магния-натрия. Ученые предположили, что именно богатые углеродом астероиды, похожие на Бенну, принесли на нашу планету вещества, без которых не зародилась бы жизнь.
4. Посадочные модули и ударные зонды
Проект DART стал первым успешным экспериментом по изменению траектории астероида. В 2022 году аппарат столкнулся с Диморфом — спутником астероида Дидим, подтвердив возможность кинетического воздействия на подобные объекты.
Спектроскопия
Для анализа химического состава применяется спектроскопия. Изучая отраженный свет, ученые могут обнаружить присутствие силикатов, углеродистых соединений или металлов.
Компьютерное моделирование
Используется для прогнозирования орбит, столкновений и эволюции астероидов. Моделирование ударов помогает планировать миссии по отклонению опасных объектов.
Перспективные технологии
Современные разработки, такие как искусственный интеллект для автоматизации поиска, лазерная дальнометрия для высокоточных измерений и миниатюрные зонды, делают исследования астероидов более эффективными и доступными.
Также астероиды могут стать источником полезных ископаемых для нашей планеты. Эти космические тела содержат ценные ресурсы: железо, никель, кобальт, титан, марганец, а также драгоценные металлы — золото и элементы платиновой группы.
Особый интерес представляют астероиды с летучими компонентами — на них можно добыть воду, кислород и водород, который служит ключевым компонентом ракетного топлива. Такие ресурсы могут стать основой для будущего освоения космоса.
Как часто на Землю падают астероиды
- Малые тела (до 1 м) ― несколько раз в год, сгорают в атмосфере.
- Средние (до 20 м) ― раз в 50−100 лет (пример: Челябинский метеорит в 2013-м).
- Крупные (более 1 км) ― раз в несколько миллионов лет.
Что будет, если на Землю упадет крупный астероид
Падение на Землю астероида размером более 1 км приведет к глобальной катастрофе с необратимыми последствиями. Так, 66 млн лет назад на Землю упал астероид Чиксулуб, что повело к вымиранию 75% видов фауны, включая динозавров.
При входе в атмосферу астероид взорвется с колоссальной силой, создав ударную волну, способную разрушить целые регионы, а термическое излучение спровоцирует огненную бурю с температурами в тысячи градусов. Если удар придется в океан, возникнут мегацунами высотой в сотни метров и землетрясения магнитудой свыше 10 баллов.
Долгосрочные последствия будут еще страшнее: поднявшаяся в атмосферу пыль и сажа вызовут «астероидную зиму» с многолетним похолоданием. Кислотные дожди и разрушение озонового слоя сделают планету еще более непригодной для жизни, а человечество столкнется с массовым голодом и эпидемиями.
Мнение эксперта об угрозе астероидов
Астроном, популяризатор науки Павел Скрипниченко рассказал, так ли опасны астероиды:
― Угроза падения потенциально опасных астероидов действительно реальна. С такого рода опасностями необходимо осуществлять работу по предупреждению. Однако чем крупнее объект, тем меньше вероятности, что произойдет столкновение, потому что их немного, тем более, за ними постоянно наблюдают.
Космические тела в Солнечной системе размером более 1 км известны, их тщательно исследуют. В то же время много локальных объектов размером менее 100 метров, о которых мы не знаем, и не можем гарантировать, что они не упадут на Землю. Есть несколько шкал, которые оценивают угрозу: Палермская и Туринская.
За всю историю по Туринской шкале максимум получил астероид Апофис. В течение времени, когда накопилось достаточное количество наблюдений, оценка столкновения стала более точной. Стало понятно, что в 2029 он не упадет на Землю, но пройдет на близком расстоянии. В 2037 году он также пройдет мимо нашей планеты, но уже на большем расстоянии.
Скорей всего, ближайшие 30−50 лет региональной или глобальной катастрофы не произойдет, но вопрос локальной угрозы со стороны малых тел никто не отменял. Мы сейчас не наблюдаем всевозможные объекты, которые могли бы вызвать такую катастрофу.