Астероиди се наричат космически тела, които не са спътници на планети, чиято маса е недостатъчна, за да може такъв обект да придобие сферична форма, характерна за джудже или обикновена планета под въздействието на собствената си гравитация.
При изследване на всяко такова тяло една от първите задачи е да се отговори на въпроса от какво е направен астероидът, тъй като композиционните особености хвърлят светлина върху произхода на обекта, който в крайна сметка е свързан с историята на цялата слънчева система. От практическа гледна точка, потенциалната пригодност на астероидните тела по отношение на бъдещото използване на техните ресурси представлява интерес.
Как да знаем за състава на астероидите
С различна степен на точност е възможно да се прецени химията и минералогията на астероидите въз основа на различни преки и непреки методи на изследване:
- Приблизителната оценка на състава на обекта ще помогне за позицията на неговата орбита в Слънчевата система. Като правило, колкото по-далеч от Слънцето е малъккосмическо тяло, толкова по-летливи вещества в състава му, по-специално воден лед.
- Важна роля в решаването на проблема играят спектралните характеристики на астероида. Анализът на отразения спектър обаче все още не позволява да се прецени еднозначно кои вещества преобладават в състава на дадено тяло.
- Изследване на метеорити - фрагменти от астероиди, падащи върху земната повърхност, дава възможност да се определи точно техния минерален и химичен състав. За съжаление, произходът на метеорита не винаги е известен.
- Накрая, най-пълните данни за това от какво се състои един астероид могат да бъдат получени чрез анализиране на неговите скали с помощта на междупланетен автоматичен апарат. Към днешна дата няколко обекта са изследвани по този метод.
Класификация на астероидите
Има три основни типа, на които астероидите се разделят по състав:
- C - въглерод. Те включват повечето известни тела - 75%.
- S - камък или силикат. Тази група включва около 17% от астероидите, открити до момента.
- M - метал (желязо-никел).
Тези три основни категории включват обекти от различни спектрални типове. Освен това се разграничават няколко групи редки астероиди, които се различават по определени характеристики на спектъра.
Горната класификация непрекъснато става все по-сложна и подробна. Като цяло, само спектралните данни, разбира се, не са достатъчни, за да се установи от какво са направени астероидите. Описанието на състава е изключително сложнозадача. В крайна сметка, въпреки че разликите в спектрите определено показват разлики в повърхностния материал, не може да има сигурност, че съставът на обекти от един и същи клас е идентичен.
Обекти в близост до Земята
Близки до Земята или околоземни астероиди се наричат астероиди, чийто орбитален перихелий не надвишава 1,3 астрономически единици. Бяха изпратени специални космически мисии за изследване на някои от тях.
- Ерос е сравнително голямо тяло с размери приблизително 34×11×11 km и маса 6,7×1012 t, принадлежащо към клас S. Този каменист астероид е учи през 2000 г. БЛИЗО Обущар. Освен силикатни скали, той съдържа около 3% метали. Това са основно желязо, магнезий, алуминий, но има и редки метали: цинк, сребро, злато и платина.
- Itokawa също е астероид от клас S. Той е малък - 535×294×209 m - и има маса от 3,5×107 t. Прах от повърхността на Итокава беше доставена на Земята от капсулата за връщане на японската сонда Hayabusa през 2010 г. Праховите частици съдържат минерали от групите оливин, пироксен и плагиоклаз. Почвата Итокава се характеризира с висок процент на желязо в силикати и ниско съдържание на този метал в свободна форма. Установено е, че веществото на астероида е било подложено на термичен и ударен метаморфизъм.
- Рюгу, астероид от клас C, в момента се изучава от космическия кораб Hayabusa-2. Смята се, че съставът на такива тела не се е променил много след образуването на Слънчевата система, така че изследването на Рюгу представлява голям интерес. Доставкапроби, които ще позволят по-подробно проучване от какво е направен астероидът, са планирани за края на 2020 г.
- Bennu е друг обект, близо до който в момента работи космическата мисия - станцията OSIRIS-Rex. Този специален въглероден астероид от клас B също се счита за източник на важни знания за историята на Слънчевата система. Очаква се почвата Бену да бъде доставена на Земята за подробно проучване през 2023 г.
От какво се състои астероидният пояс
Зоната между орбитите на Марс и Юпитер, в която са концентрирани голям брой обекти с различен състав, произход и размери, обикновено се нарича Главен пояс. В допълнение към действителните астероиди от различни видове, той включва кометни тела и една планета джудже - Церера (преди това наричана астероиди).
Днес, като част от мисията Dawn, един от най-големите обекти на пояса, Веста, е проучен достатъчно подробно. По всяка вероятност това е протопланета, която се е запазила от образуването на Слънчевата система. Веста има сложна структура (има ядро, мантия и кора) и богат минерален състав. Той принадлежи към специален спектрален клас V от предимно силикатни астероиди с високо съдържание на богат на магнезий пироксен. Изучаването на метеоритите, произхождащи от него, помага да се изясни знанието от какво се състои астероидът Веста.
Като цяло астероидният пояс е съвкупност от тела, които демонстрират състоянието на материята в Слънчевата система на различни етапи от нейното формиране. Въглеродните астероиди - например Матилда - представляват най-древните тела тук. Силикатите може да имат различна история, но техният материал вече е претърпял известна метаморфоза като част от големи или малки обекти. Метални астероиди като Психея или Клеопатра очевидно са фрагменти от ядрата на вече формирани протопланети.
Астероиди, отдалечени от Слънцето
Друга мащабна колекция от малки тела е поясът на Кайпер, разположен отвъд орбитата на Нептун. Той е много по-масивен и обширен от Главния пояс. Основната разлика между двете е от какво са направени астероидите от пояса на Кайпер. Те съдържат много по-летливи компоненти – воден лед, замръзнал азот, метан и други газове, както и органични вещества. Тези тела са дори по-близки по състав до протопланетарния облак. По отношение на свойства те вече са в много отношения подобни на кометите.
Междинно положение между обектите от пояса на Кайпер и астероидите от Главния пояс е заето от кентаври, движещи се по нестабилни траектории между орбитите на Юпитер и Нептун. Те се различават по своя преходен състав.
За перспективите за развитие
Астероидите отдавна привличат вниманието като потенциален източник на редки и благородни метали: осмий, паладий, иридий, платина, злато, както и молибден, титан, кобалт и други. Аргументите в полза на добива им на астероиди се основават на факта, че земната кора е бедна на тежки елементи поради гравитационната диференциация. Предполага се, че в резултат на същия процес М-астероидите са богати,освен желязо и никел, посочените метали. Освен това, в състава на C-астероиди, които не са претърпели диференциация, разпределението на елементите е доста равномерно.
Използвайки тези съображения, компаниите, деклариращи желанието си да разработват астероиди, периодично предизвикват интерес към темата. Например, през юли 2015 г. медиите съобщиха за близко прелитане на платинения астероид 2011 UW158. Оценката на неговите резерви достигна повече от пет трилиона долара, но се оказа явно преувеличена.
Въпреки това, все още има ценни суровини за астероидите. Въпросът за целесъобразността на неговото развитие се основава на такива проблеми като надеждна оценка на резервите, цената на полетите и производството и, разбира се, необходимото технологично ниво. В краткосрочен план тези задачи трудно могат да бъдат решени, така че човечеството все още е много далеч от развитието на астероиди.
