Asteroizi

(Hale-Bopp. Cometa Hale-Bopp a fost una dintre cele mai atractive și ușor vizibile comete ale secolului al XX-lea. Este prezentată aici așa cum a apărut pe cer în martie 1997. Puteți vedea coada lungă albastră de ioni a cometei și coada mai scurtă albă de praf. Veți afla despre aceste două tipuri de cozi de cometă și despre cum se formează, în acest capitol. (Credit: modificarea lucrării lui ESO/E. Slawik))

Se știe că sute de corpuri mai mici ale sistemului solar – asteroizi și comete – au traversat orbita Pământului în trecut, și mulți alții vor face acest lucru în secolele următoare. Ce am putea face dacă am ști cu câțiva ani înainte că unul dintre aceste corpuri va lovi Pământul?

Pentru a înțelege istoria timpurie a vieții pe Pământ, oamenii de știință studiază fosilele antice. Pentru a reconstrui istoria timpurie a sistemului solar, avem nevoie de fosile cosmice – materiale care s-au format când sistemul nostru era foarte tânăr. Cu toate acestea, reconstituirea istoriei timpurii a sistemului solar prin studierea doar a planetelor este aproape la fel de dificilă precum determinarea circumstanțelor nașterii umane prin simpla studiere a unui adult.

În schimb, ne întoarcem la rămășițele supraviețuitoare ale procesului de creație – obiecte antice, dar mai mici din vecinătatea noastră cosmică. Asteroizii sunt stâncoși sau metalici și conțin puțin material volatil (care se evaporă ușor). Cometele sunt mici obiecte înghețate care conțin apă înghețată și alte materiale volatile, dar cu granule solide amestecate. În înghețarea adâncă dincolo de Neptun, avem, de asemenea, un mare rezervor de material neschimbat de la formarea sistemului solar, precum și o serie de planete pitice.

Asteroizii se găsesc în mare parte în spațiul larg dintre Marte și Jupiter, o regiune a sistemului solar numită centura de asteroizi. Asteroizii sunt prea mici pentru a fi văzuți fără telescop; primul dintre ei nu a fost descoperit decât la începutul secolului al XIX-lea.

(O orbită complexă sub formă de potcoavă (bucla verticală se datorează înclinării orbitei corpului mai mic față de cea a Pământului și ar fi absentă dacă ambele ar orbita în același plan) Galben: Soare · Albastru: Pământ · Roșu: Asteroidul (419624) 2010 SO16)

La sfârșitul anilor 1700, mulți astronomi căutau o planetă suplimentară despre care credeau că ar trebui să existe în decalajul dintre orbitele lui Marte și Jupiter. Astronomul sicilian Giovanni Piazzi a crezut că a găsit această planetă dispărută în 1801, când a descoperit primul asteroid (sau cum a fost numit mai târziu, „planeta minoră”) care orbitează la 2,8 UA de Soare. Descoperirea sa, pe care a numit-o Ceres, a fost urmată rapid de detectarea altor trei planete mici pe orbite similare.

În mod clar, nu lipsea nicio planetă între Marte și Jupiter, ci mai degrabă un întreg grup de corpuri cerești, fiecare cu mult mai mic decât Luna noastră. (O istorie de descoperire similară s-a desfășurat cu mișcare lentă în sistemul solar exterior. Pluto a fost descoperit dincolo de Neptun în 1930 și a fost considerat inițial ca fiind o planetă, dar la începutul secolului douăzeci și unu, au fost găsite alte câteva obiecte similare. Acum le numim pe toate planete pitice.)

Până în 1890, peste 300 dintre aceste planete minore sau asteroizi au fost descoperite de observatori. În acel an, Max Wolf de la Heidelberg a introdus fotografia astronomică în căutarea asteroizilor, accelerând foarte mult descoperirea acestor obiecte slabe. În secolul douăzeci și unu, cercetătorii folosesc camere electronice conduse de computer, un alt salt în tehnologie. În prezent, multe căutări de asteroizi se fac cu camere în spațiu. Peste un milion de asteroizi au acum orbite bine determinate.

Asteroizilor le este dat un număr (corespunzător ordinii descoperirii) și uneori și un nume. Inițial, numele asteroizilor au fost alese dintre zeițele din mitologia greacă și romană. După ce au epuizat acestea și alte nume feminine (inclusiv, mai târziu, cele ale soților, prietenilor, florilor, orașelor și altele), astronomii s-au îndreptat către numele colegilor (și ale altor persoane) pe care doreau să-i onoreze. De exemplu, asteroizii 2410, 4859 și 68448 sunt numiți Morrison, Fraknoi și Sidneywolff, după cei trei autori principali ai acestui manual.

Cel mai mare asteroid este Ceres (numerotat 1), cu un diametru doar mai mic de 1000 de kilometri. După cum am văzut, Ceres a fost considerată o planetă când a fost descoperită, dar mai târziu a fost numit un asteroid (primul dintre mulți.) Acum, a fost din nou reclasificat și este considerată una dintre planetele pitice, precum Pluto (vezi capitolul despre Luni, Inele și Pluto). Încă ni se pare convenabil, totuși, să discutăm despre Ceres ca fiind cel mai mare dintre asteroizi. Alți doi asteroizi, Pallas și Vesta, au diametre de aproximativ 500 de kilometri, iar alți aproximativ 15 sunt mai mari de 250 de kilometri (vezi Tabelul 13.1). Numărul de asteroizi crește rapid odată cu scăderea dimensiunii; există de aproximativ de 100 de ori mai multe obiecte cu o lungime de 10 kilometri decât sunt cele de 100 de kilometri.

#	Nume	Anul descoperirii	Axa semimajor a orbitei (AU)	Diametru (km)	Clasa compozițională
1	Ceres	1801	2.77	940	C (carbonică)
2	Pallas	1802	2.77	540	C (carbonică)
3	Juno	1804	2.67	265	S (pietroasă)
4	Vesta	1807	2.36	510	bazaltică
10	Hygiea	1849	3.14	410	C (carbonică)
16	Psyche	1852	2.92	265	M (metalică)
31	Euphrosyne	1854	3.15	250	C (carbonică)
52	Europa	1858	3.10	280	C (carbonică)
65	Cybele	1861	3.43	280	C (carbonică)
87	Sylvia	1866	3.48	275	C (carbonică)
451	Patientia	1899	3.06	260	C (carbonică)
511	Davida	1903	3.16	310	C (carbonică)
704	Interamnia	1910	3.06	310	C (carbonică)

Toți asteroizii se învârt în jurul Soarelui în aceeași direcție cu planetele, iar majoritatea orbitelor lor se află în apropierea planului în care Pământul și alte planete se învârt. Majoritatea asteroizilor se află în centura de asteroizi, regiunea dintre Marte și Jupiter care conține toți asteroizii cu perioade orbitale cuprinse între 3,3 și 6 ani (Figura 13.2). Deși mai mult de 75% dintre asteroizii cunoscuți se află în centură, aceștia nu sunt apropiați între ei (cum sunt uneori descriși în filmele științifico-fantastice). Volumul centurii este de fapt foarte mare, iar distanța tipică dintre obiecte (cu dimensiunea de până la 1 kilometru) este de câteva milioane de kilometri. (Acest lucru a fost un noroc pentru nave spațiale precum Galileo, Cassini, Rosetta și New Horizons, care trebuiau să călătorească prin centura de asteroizi fără o coliziune.)

(Asteroizii din Sistemul Solar. Această diagramă generată de computer arată pozițiile asteroizilor cunoscuți în 2006. Dacă dimensiunile asteroizilor ar fi desenate la scară, niciunul dintre punctele care reprezintă un asteroid nu ar fi vizibil. Aici, punctele de asteroizi sunt prea mari și dau o impresie falsă a cât de aglomerată ar arăta centura de asteroizi dacă ai fi în ea. Rețineți că, pe lângă cei din centura de asteroizi, există și asteroizi în sistemul solar interior și unii de-a lungul orbitei lui Jupiter (cum ar fi grupurile troieni și greci), controlați de gravitația planetei gigantice.)

Totuși, de-a lungul istoriei lungi a sistemului nostru solar, au existat un număr mare de coliziuni între asteroizi. În 1918, astronomul japonez Kiyotsugu Hirayama a descoperit că unii asteroizi se încadrează în familii, grupuri cu caracteristici orbitale similare. El a emis ipoteza că fiecare familie poate să fi rezultat din ruperea unui corp mai mare sau, mai probabil, din ciocnirea a doi asteroizi. Ușoare diferențe între vitezele cu care diferitele fragmente au părăsit scena coliziunii explică răspândirea mică a orbitelor observată acum pentru diferiții asteroizi dintr-o familie dată. Există câteva zeci de astfel de familii, iar observațiile au arătat că membrii individuali ai majorității familiilor au compoziții similare, așa cum ne-am aștepta dacă ar fi fragmente ale unui părinte comun.