Пояс астероидов — одна из самых загадочных областей Солнечной системы. Расположенный между орбитами Марса и Юпитера, он долгое время оставался для астрономов источником многочисленных вопросов.
В этой статье мы разберемся, где он находится и как выглядит. Расскажем о его крупнейших обитателях — от карликовой планеты Цереры до металлических астероидов. Заглянем в прошлое и узнаем, как образовался главный пояс астероидов и как человечество постепенно исследовало его на протяжении двух с лишним веков.
- Вопреки стереотипам, пояс астероидов — это преимущественно пустое пространство. Среднее расстояние между астероидами составляет около миллиона километров.
- Суммарная масса всех объектов главного пояса равна всего 4% массы Луны, а большая часть этой массы сосредоточена в четырех крупнейших телах: Церере, Весте, Палладе и Гигее.
- Пояс служит естественной границей между внутренними планетами земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и внешними газовыми гигантами: Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном.
- В поясе есть области, где астероидов почти нет, — так называемые щели Кирквуда, очищенные гравитационным влиянием Юпитера.
- Астероиды бывают трех типов. По составу их делят на углеродистые (C-тип), силикатные (S-тип) и металлические (M-тип).
Что такое пояс астероидов и где он находится
Пояс астероидов (его также называют Главным поясом астероидов) расположен между орбитами Марса и Юпитера. Это самый крупный пояс астероидов в Солнечной системе и регион, где сосредоточена основная масса малых тел, обращающихся вокруг Солнца.
Пояс простирается примерно от 2,0 до 3,3 астрономических единиц (а. е.) от Солнца. Одна астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца, около 150 миллионов километров. Если говорить о километрах, пояс находится примерно в 329−479 миллионах километров от Солнца.
Термин «пояс астероидов» вошел в обиход в начале 1850-х годов. Первое употребление этого выражения связывают с именем Александра фон Гумбольдта и его книгой «Космос».
Важно не путать главный пояс астероидов с поясом Койпера — огромной областью за орбитой Нептуна, заполненной ледяными телами и карликовыми планетами, такими как Плутон.
Как выглядит пояс астероидов и какие в нем есть объекты
Если вы когда-нибудь видели в научно-фантастических фильмах сцену, где космический корабль лавирует между летящими камнями в плотном астероидном поле, забудьте об этом. В реальности пояс астероидов выглядит совсем не так.
Среднее расстояние между двумя астероидами в поясе составляет около одного миллиона километров. Поэтому у космических аппаратов, проходящих через пояс, практически нет шансов столкнуться с каким-либо объектом. И действительно: ни один космический аппарат, пролетавший через эту область, не был поврежден астероидами.
Астероиды в поясе распределены неравномерно. Есть области, где их почти нет, — щели Кирквуда, названные в честь американского астронома Дэниела Кирквуда, который обнаружил их в 1866 году. Эти пробелы образовались под действием гравитационного влияния Юпитера.
По оценкам астрономов, в поясе астероидов находится около 1−2 миллионов астероидов размером более 1 километра, а также миллионы более мелких тел. По составу их принято делить на три основных класса:
| Тип | Название | Состав | Доля |
|---|---|---|---|
| C-тип | Углеродистые | Много углерода, темная поверхность | ~75% всех астероидов |
| S-тип | Силикатные | Смесь железоникелевой руды и силикатов, яркие | ~7% всех астероидов |
| M-тип | Металлические | В основном железо и никель | Остальные |
Четыре крупнейших объекта
Большая часть массы пояса (больше половины) сосредоточена всего в четырех крупнейших телах:
- Церера — самая крупная, диаметр около 950 км. Это единственная карликовая планета в поясе астероидов.
- Веста — диаметр около 525 км.
- Паллада — диаметр около 513 км.
- Гигея — 407 км в диаметре.
Их средний диаметр составляет более 400 км. Большинство же астероидов значительно меньше — вплоть до нескольких десятков метров.
Как образовался главный пояс астероидов
Изначально ученые предполагали, что прародителем пояса стала планета. В 2017 году международная команда исследователей опубликовала в Science Advances результаты моделирования, опровергающие данную гипотезу. Пояс изначально был почти пуст, а камни туда прилетели позже, причем из двух разных источников.
Силикатные астероиды (внутренняя часть) сформировались в той же области, что и Земля с Марсом, ― из протопланетного диска. Но мощные гравитационные возмущения от Юпитера выбросили их наружу, как камни из пращи.
Углеродистые астероиды (внешняя часть) родились гораздо дальше ― за орбитой Юпитера, в холодной зоне, где органические молекулы не испарялись. Юпитер, словно гигантский футболист, забил их в пояс, перемешав ледяную органику с силикатами.
То есть пояс ― это «перекресток», объединяющий обломки со всей Солнечной системы. Более того, 3,5 миллиарда лет назад его масса была в 1,5 раза больше, но часть материала была поглощена планетами или выброшена в межзвездное пространство. Юпитер продолжает «чистить» пояс и сегодня: его резонансные колебания создают щели Кирквуда ― зоны, где астероиды не задерживаются.
История изучения пояса астероидов между Марсом и Юпитером
Все началось с 1 января 1801 года. Итальянец Джузеппе Пиацци наблюдал за звездами в Палермо и заметил объект, который двигался относительно неподвижных звезд. Он назвал его Церерой в честь богини земледелия ― и тут же потерял из вида, потому что объект ушел за Солнце. Через год, немецкий врач-астроном Генрих Ольберс, разыскивая Цереру, наткнулся на Палладу. Вот тогда и возникла догадка, что все найденные космические тела могут быть осколками одной большой планеты.
В 1804 и 1807 годах открыли Юнону и Весту, а потом наступил «мертвый сезон» длиной в 38 лет. Астрономы решили, что нашли все «карликовые планеты». Только в 1845 году с появлением новых карт неба пошла череда новых открытий.
В 1866 году американец Дэниел Кирквуд заметил странность: в распределении орбит есть провалы. Так были открыты щели Кирквуда ― области, где почти нет объектов. Он объяснил их резонансами с Юпитером, и это стало первым серьезным доказательством влияния газового гиганта на другие космические тела.
В 2007 году NASA запустило миссию Dawn, которая последовательно посетила Весту (2011) и Цереру (2015). Именно Dawn показал реальные виды этих миров — кратеры, горы, соляные отложения, загадочные туманы.
Современный этап
Сегодня известно несколько сотен тысяч астероидов, а их орбиты рассчитаны с высокой точностью — вплоть до нескольких угловых секунд на годы вперед. Крупнейшие астероиды, такие как Церера и Веста, можно наблюдать с Земли в любительские телескопы, а космические аппараты не раз пересекали пояс астероидов без каких-либо происшествий.
Вопросы и ответы
Почему из пояса астероидов не сформировалась планета?
Основная причина — гравитационное влияние Юпитера. Мощная гравитация газового гиганта не позволяла объектам в этой области объединиться в крупное тело.
Можно ли увидеть пояс астероидов с Земли невооруженным глазом?
Нет, отдельные астероиды слишком малы и тусклы. Однако самые крупные из них — Цереру и Весту — можно разглядеть в бинокль или любительский телескоп.
Почему астероиды имеют неправильную форму?
В отличие от планет, астероиды слишком малы, чтобы их собственная гравитация могла придать им сферическую форму. Поэтому большинство из них представляют собой бесформенные глыбы.