Мабуть, жодну іншу категорію небесних тіл не оточує така ж кількість різних міфів та забобонів, як астероїди. Тож сьогодні хотілося б поговорити про них. Перша частина нашого матеріалу буде присвячена історії відкриття цих тіл і складнощам з їхньою класифікацією.
“Небесна поліція” веде пошуки
У 1766 році німецький математик Йоганн Тіціус зауважив досить цікаву закономірність, яку можна сформулювати наступним чином. Візьмемо число 0,4, додамо до нього 0,3. Тепер додамо до нього 0,3, помножене на 2. Потім 0,3, помножене на 4. Якщо ми продовжуватимемо подвоювати множник для 0,3, отримаємо наступний ряд чисел:
- 0,4;
- 0,7;
- 1;
- 1,6;
- 2,8;
- 5,2;
- 10;
- 19,6.
Ці числа напрочуд точно співвідносяться із середньою відстанню від Сонця до всіх відомих у XVIII столітті планет (якщо рахувати її в астрономічних одиницях).
Спочатку дивна знахідка Тіціуса не викликала особливого наукового ажіотажу. Але вона сподобалася іншому німецькому вченому, астроному Йоганну Боде, який виклав її у своїй книзі в 1772 році. Завдяки цьому пізніше за нею закріпилася назва: правило Тіціуса — Боде.
В 1781 році Вільям Гершель виявив Уран. Його відстань до Сонця становить 19,2 а.о., що дуже близько до восьмого місця у ряду Тіціуса. І якщо раніше більшість астрономів не звертали особливої уваги на правило Тіціуса — Боде, вважаючи його лише химерним збігом, то після відкриття Урана про нього заговорили серйозно.
Легко помітити, що у наведеній нами послідовності вісім цифр, тоді як Уран є сьомою планетою від Сонця. Отже, якщо правило Тіціуса — Боде вірне, у Сонячній системі мала існувати ще одна планета, орбіта якої проходить між Марсом та Юпітером. Потрібно було лише її знайти.
Німецький вчений Франц Ксавер фон Цах вирішив взяти на себе це завдання. Для цього в 1800 році він створив “небесну поліцію”. Франц Цах зібрав групу з 25 астрономів, щоб займатися пошуками планети. Вони поділили небо на сектори та приготувалися до багаторічних пошуків… Аж раптом отримали несподівану звістку з Італії. У першу ніч 1801 року астроном Джузеппе П’яцці помітив у свій телескоп об’єкт, що зміщується щодо зір. Спочатку він вважав його кометою, але потім за низкою непрямих ознак припустив, що йдеться про невідому планету.
Згодом іншим астрономам (разом із Францом Цахом) вдалося знайти виявлений П’яцці об’єкт і обчислити, що той рухається орбітою, яка проходить на середній відстані 2,8 а.о. від Сонця — стільки, скільки й передбачало правило Тіціуса — Боде. Знайдене тіло отримало назву Церера. За іронією долі, Джузеппе П’яцці теж було надіслано запрошення вступити в “небесну поліцію”, але на момент виявлення Церери він ще просто не встиг його отримати.
Планети стають астероїдами
Відкриття Церери здавалося блискучим підтвердженням правила Тіціуса — Боде. Однак незабаром почалися дива. Вже наступного, 1802 року “небесна поліція” знайшла ще один об’єкт, чия орбіта проходила з відривом приблизно 2,8 а.о. від сонця. Він отримав назву Паллада. За подальші кілька років були виявлені ще два таких тіла — Юнона та Веста.
У науковій спільноті постало питання, як називати новознайдену четвірку. Оскільки навіть у найпотужніші телескопи свого часу астрономи не мали можливості розгледіти їхні диски, та й на вигляд вони були, як зорі, Вільям Гершель запропонував для їхнього позначення термін “астероїди” (тобто “зореподібні”). Та все-таки значна частина вчених тоді сприймала Цереру, Палладу, Юнону і Весту як планети. І саме у такій якості вони згадувалися у різних матеріалах тієї епохи. Тобто, у перші десятиліття ХІХ століття в Сонячній системі формально налічувалося цілих 11 планет.
Після виявлення Вести “небесна поліція” ще кілька років продовжувала пошуки нових тіл між Марсом і Юпітером, але вони завершилися безрезультатно. Тож більшість астрономів вирішили, що там уже нічого немає, та припинили подальші дослідження.
Однак не всі із цим змирились. Одним із таких “незгодних” був німецький астроном-аматор Карл Хенке. 1830 року він розпочав власні пошуки. 15 років потому його нарешті спіткав успіх. Хенке виявив новий об’єкт між Марсом і Юпітером, який отримав назву Астрея.
Відкриття сколихнуло наукове співтовариство, спричинивши сплеск інтересу до проблеми. Незабаром відбулися нові відкриття. Стало очевидно, що йдеться не про групу з кількох невеликих планет, а про цілий пояс з багатьох небесних тіл, розташованих між орбітами Марса і Юпітера. Після цього за ними остаточно закріпився термін “астероїди”.
Досить швидко виявилася нова проблема — кількість новостворених астероїдів стала настільки великою, що на них просто перестало вистачати традиційної греко-римської міфології. Тому в ужиток було введене правило, за яким першовідкривач дає астероїду ім’я на власний розсуд. Нехай і з низкою доповнень та обмежень, але цей принцип працює й досі.
Цікаво, що відкриття Астреї практично збіглося у часі із виявленням Нептуна, чия орбіта випадає з послідовності Тіціуса — Боде. Після цього вчені знову почали розглядати її як незвичайний збіг, а не якийсь суворий закон.
Спочатку астрономи шукали астероїди за допомогою власних очей. Перша революція відбулася 1891 року, коли Макс Вольф скористався для їхнього пошуку методом астрофотографії, за якого астероїди залишали короткі світлі лінії на знімках з довгим періодом експонування. Якщо раніше вчені знаходили переважно з десяток астероїдів на рік, то тепер їх почали відкривати сотнями і тисячами.
Наступна революція у сфері пошуку астероїдів відбулася вже на стику тисячоліть — з появою автоматизованих оглядів неба та впровадженням спеціалізованого програмного забезпечення, що дозволило поставити їхнє виявлення на потік. Якщо 2000 року астрономам було відомо близько 100 000 астероїдів, то зараз їхня кількість уже перевалила за мільйон. Але це лише видима частина айсберга. За деякими оцінками, у Сонячній системі може бути кілька сотень трильйонів астероїдів.
Труднощі класифікації астероїдів
Цікаво, що попри те, що терміну “астероїди” більше двохсот років, йому досі не дав формального визначення Міжнародний астрономічний союз (МАС) або будь-яка інша наукова організація. Раніше як синонім слова “астероїд” використовувалося формулювання “малі планети”. Однак після того як 2006 року МАС вперше дав визначення терміну “планета”, той був виведений з офіційного обороту. На зміну йому прийшла категорія “малі тіла Сонячної системи”, що об’єднала всі тіла неправильної форми, які обертаються навколо Сонця і не є планетами, карликовими планетами або їхніми супутниками.
На асамблеї МАС 2006 року відбулося ще одне важливе рокірування. Церера була перекласифікована на карликову планету. Таким чином, з формальної точки зору лаври найбільшого астероїда Сонячної системи перейшли до Вести.
Утім, хоча слово “астероїди” досі не набуло узаконеного визначення, в астрономії під ними, як правило, мають на увазі малі тіла Сонячної системи, які не є кометами — тобто не демонструють кометну активність у вигляді утворення коми і хвоста. Однак і тут важливий нюанс. Багато комет давно розгубили запаси летких речовин, тож зовні досить складно їх відрізнити від астероїдів. Найчастіше подібні “комети, що вигоріли” видають більш витягнуті орбіти, але так відбувається далеко не завжди.
Існує кілька варіантів класифікації астероїдів. Залежно від орбітальних характеристик, їх поєднують у групи та сімейства. Зазвичай група отримує назву на ім’я першого астероїда, який був виявлений на цій орбіті. Групи — досить вільні утворення, тоді як сімейства щільніші, адже виникли під час руйнації великих астероїдів через зіткнення з іншими об’єктами.
Інший варіант класифікації астероїдів заснований на їхньому хімічному складі та відбивних характеристиках поверхні (альбедо). У найбільш спрощеному вигляді можна виділити три основні різновиди астероїдів: вуглецеві (вони мають дуже темну поверхню), кремнієві (кам’яні) і металеві. На перші дві категорії припадає приблизно 75% та 17% від загальної кількості всіх відомих астероїдів.
Наочне порівняння розмірів деяких астероїдів
Віднедавна у астероїдів з’явилося власне свято. 2016 року Генасамблея ООН проголосила 30 червня Міжнародним днем астероїда. Дата обрана невипадково, адже саме 30 червня 1908 року над Сибіром стався вибух небесного тіла, за яким закріпилася назва Тунгуський метеорит (хоча заради справедливості варто сказати, що вчені досі дискутують щодо його природи). Тепер у цей день у всьому світі проводяться заходи, спрямовані на інформування публіки про астероїдну небезпеку та можливі методи запобігання зіткненням астероїдів із Землею.
Де мешкають астероїди
Абсолютна більшість усіх відомих нам астероїдів зосереджена в регіоні між орбітами Марса і Юпітера, відомому як Головний пояс. Ще в ХІХ столітті було висунуто гіпотезу, що, можливо, це уламки якоїсь загиблої планети, яка раніше тут була. Але, попри всю привабливість такого припущення, тепер ми знаємо, що це не так. У поясі астероїдів ніколи не могла існувати планета. Все через Юпітер. Його потужна гравітація просто не давала утворитися там якомусь великому тілу. Так що за своєю суттю астероїди є своєрідними залишками “будматеріалу”, не використаного за часів формування Сонячної системи.
З огляду на величезну кількість астероїдів, може здатися, що у разі візиту в Головний пояс нам відкриється захоплююча картина в стилі яких-небудь “зоряних воєн” з армадою каміння, що постійно стикається одне з одним. Проте це не так. Чисельність астероїдів розбивається об грандіозні обсяги космічного простору, де вони перебувають. Середня відстань між астероїдами у Головному поясі становить приблизно мільйон кілометрів. Це в 2,5 рази більше за дистанцію від Землі до Місяця. Космічний мандрівник, що стоїть на поверхні якого-небудь астероїда, за дуже рідкісними винятками просто не побачить жодних інших астероїдів.
До цього варто додати, що сумарна маса всіх астероїдів відносно невелика і становить лише 4% від Місяця. Щоправда, так було не завжди. Вважається, що у далекому минулому Головний пояс був куди масивнішим. Однак через різні гравітаційні пертурбації, що супроводжували процес зміни орбіт планет-гігантів, значна частина його популяції виявилася зміщеною зі своїх початкових позицій. Якісь астероїди були просто викинуті за межі Сонячної системи, а інші обрушилися на планети.
Сліди цього бомбардування легко роздивитися навіть у звичайний бінокль, лишень поглянувши на Місяць. Зрозуміло, наша планета теж не уникла аналогічної долі. Безперечно, це справило значний вплив на її подальшу історію. З одного боку, астероїди могли доставити на Землю воду та органічні молекули, які стали будівельними цеглинами, що забезпечили появу живих істот. З іншого — ці самі астероїди кілька разів мало не знищили все життя на нашій планеті. Найбільш відоме масове вимирання, через яке 66 млн років тому не стало динозаврів, спричинило якраз падіння 10-кілометрового каменю, що вдарив по півострову Юкатан.
Як ми вже сказали, переважна більшість астероїдів розташована в регіоні між орбітами Марса та Юпітера. Проте їхній ареал не обмежений лише Головним поясом. На сьогодні астрономам відома низка астероїдів, які рухаються вельми витягнутими орбітами і в перигелії підходять до Сонця ближче за Меркурій. Існує й ціла група астероїдів, що іноді підбираються до нашої планети на відносно близькі відстані. За такими об’єктами ведеться особливо пильне спостереження, оскільки у майбутньому вони можуть змінити свою орбіту та зіштовхнутися із Землею.
“Сховищами” астероїдів можуть виступати точки Лагранжа — місця в космосі, де гравітація двох об’єктів (Сонця та будь-якої планети) ефективно компенсує одне одного. Небесні тіла, що потрапили туди, можуть перебувати в стабільному стані протягом багатьох мільйонів років. Найбільшу популяцію таких об’єктів (їх зазвичай називають троянськими астероїдами) має Юпітер. Троянські астероїди також знайдені біля Марса, Нептуна, Урана і навіть Землі.
Окремо варто згадати і про кентаврів. Так називають групу астероїдів, розташовану між Юпітером та Нептуном. Вони рухаються сильно витягнутими і часто нестабільними орбітами, що пояснюється гравітаційним впливом планет-гігантів. За оцінками астрономів, середня тривалість життя кентаврів становить від 1 до 10 млн років. Після цього вони викидаються гравітацією на нові орбіти. Надалі частина їх може зіткнутися з Сонцем чи іншими планетами, а частина відлітає в міжзоряний простір.
З огляду на поширеність астероїдів, не дивно, що їх відвідало досить багато космічних апаратів. Але що цікаво, перша подібна зустріч відбулася нещодавно — 1990 року, тобто вже після того, як люди висадилися на Місяці та відправили зонди до всіх планет Сонячної системи. У наступному матеріалі ми розповімо про те, як людство вивчає астероїди, і про заплановані до них місії.
