Астероидами называют не являющиеся спутниками планет космические тела, масса которых недостаточна, чтобы под действием собственной гравитации такой объект приобрел сферическую форму, характерную для карликовой или обычной планеты.
При исследовании любого подобного тела одной из первейших задач является ответ на вопрос, из чего состоит астероид, поскольку особенности состава проливают свет на происхождение объекта, которое в конечном итоге связано с историей всей Солнечной системы. С практической же стороны интерес представляет потенциальная пригодность астероидных тел с точки зрения использования их ресурсов в будущем.
Откуда нам известно о составе астероидов
Вам будет интересно:Значение словосочетания "владычица морская": что мы о нем знаем
С разной степенью точности судить о химии и минералогии астероидов можно на основании различных прямых и косвенных методов исследования:
Вам будет интересно:Слово "фройляйн" - это... Что означает это существительное, когда его следует употреблять
Классификация астероидов
Основных типов, на которые делят астероиды по составу, три:
- C – углеродные. К ним относится большинство известных тел – 75 %.
- S – каменные, или силикатные. В эту группу входит около 17 % открытых к настоящему времени астероидов.
- M – металлические (железо-никелевые).
В эти три главные категории включают объекты разных спектральных классов. Кроме того, выделяются несколько групп редких астероидов, отличающихся теми или иными особенностями спектра.
Приведенная классификация постоянно усложняется и детализируется. Вообще же, одних спектральных данных, разумеется, недостаточно для того, чтобы установить, из чего состоят астероиды. Описание состава – чрезвычайно сложная задача. Ведь, хотя различия в спектрах определенно указывают на различия в материале поверхности, не может быть уверенности в том, что состав объектов одного класса идентичен.
Околоземные объекты
Околоземными или сближающимися с Землей называют астероиды, перигелий орбиты которых не превышает 1,3 астрономических единиц. Для исследования некоторых из них были направлены специальные космические миссии.
- Эрос – сравнительно крупное тело размерами приблизительно 34×11×11 км и массой 6,7×1012 т, принадлежащее к классу S. Этот каменный астероид изучался в 2000 году аппаратом NEAR Shoemaker. Помимо силикатных пород, он содержит около 3 % металлов. В основном это железо, магний, алюминий, но есть и редкие металлы: цинк, серебро, золото и платина.
- Итокава – также астероид класса S. Он невелик – 535×294×209 м – и имеет массу 3,5×107 т. Пыль с поверхности Итокавы была доставлена на Землю возвращаемой капсулой японского зонда «Хаябуса» в 2010 году. Частицы пыли содержат минералы групп оливина, пироксена и плагиоклаза. Грунт Итокавы отличается высоким процентом железа в силикатах и низким содержанием этого металла в свободной форме. Установлено, что вещество астероида подвергалось термическому и ударному метаморфизму.
- Рюгу, астероид класса C, изучается в настоящее время аппаратом «Хаябуса-2». Считается, что состав таких тел практически не изменился с эпохи формирования Солнечной системы, поэтому исследование Рюгу представляет огромный интерес. Доставка образцов, которые позволят более подробно исследовать, из чего состоит астероид, планируется в конце 2020 года.
- Бенну – еще один объект, возле которого сейчас работает космическая миссия – станция OSIRIS-Rex. Этот углеродный астероид особого класса B также рассматривается как источник важных знаний об истории Солнечной системы. Грунт Бенну предполагается доставить на Землю для детального изучения в 2023 году.
Из чего состоит пояс астероидов
Область между орбитами Марса и Юпитера, в пределах которой сосредоточено большое количество самых разнообразных по составу, происхождению и размерам объектов, принято называть Главным поясом. Помимо собственно астероидов всевозможных типов, он включает кометные тела и одну карликовую планету – Цереру (ранее ее относили к астероидам).
На сегодняшний день в рамках миссии Dawn достаточно подробно изучен один из крупнейших объектов пояса – Веста. Она, по всей вероятности, представляет собой протопланету, сохранившуюся со времен образования Солнечной системы. Веста обладает сложной структурой (имеет ядро, мантию и кору) и богатым минеральным составом. Принадлежит она к особому спектральному классу V преимущественно силикатных астероидов с высоким содержанием богатого магнием пироксена. Уточнению знаний о том, из чего состоит астероид Веста, помогает исследование происходящих с нее метеоритов.
В целом пояс астероидов – это совокупность тел, демонстрирующих состояние вещества Солнечной системы на разных этапах ее формирования. Углеродные астероиды – например, Матильда, – представляют здесь наиболее древние тела. Силикатные могут иметь различную историю, однако их материал уже претерпел некоторую метаморфизацию в составе крупных или мелких объектов. Металлические астероиды, такие как Психея или Клеопатра, очевидно, являются осколками ядер уже сформировавшихся протопланет.
Астероиды, удаленные от Солнца
Еще одна масштабная совокупность малых тел – это пояс Койпера, расположенный за орбитой Нептуна. Он гораздо массивнее и обширнее, нежели Главный пояс. Главное различие между ними заключается в том, из чего состоят астероиды из пояса Койпера. Они содержат гораздо больше летучих компонентов – водяного льда, замерзшего азота, метана и других газов, а также органических веществ. Эти тела еще ближе по составу к протопланетному облаку. По свойствам они уже во многом похожи на кометы.
Промежуточное положение между объектами пояса Койпера и астероидами Главного пояса занимают кентавры, движущиеся по нестабильным траекториям между орбитами Юпитера и Нептуна. Они отличаются переходным составом.
О перспективах освоения
Астероиды давно привлекают внимание как потенциальный источник редких и драгоценных металлов: осмия, палладия, иридия, платины, золота, а также молибдена, титана, кобальта и других. Доводы в пользу добычи их на астероидах опираются на факт бедности земной коры тяжелыми элементами вследствие гравитационной дифференциации. Предполагается, что в результате того же процесса M-астероиды богаты, помимо железа и никеля, указанными металлами. Кроме того, в составе не подвергавшихся дифференциации C-астероидов распределение элементов достаточно равномерно.
Используя эти соображения, компании, декларирующие стремление к разработке астероидов, периодически подогревают интерес к теме. Например, в июле 2015 года СМИ обошло сообщение о близком пролете состоящего из платины астероида 2011 UW158. Оценка его запасов доходила до пяти с лишним триллионов долларов, однако оказалась явно преувеличена.
Тем не менее ценное сырье на астероидах все-таки есть. Вопрос же о целесообразности его разработки упирается в такие проблемы, как достоверная оценка запасов, затраты на полеты и добычу, и, конечно, необходимый технологический уровень. В ближайшей перспективе эти задачи вряд ли могут быть решены, поэтому до освоения астероидов человечеству пока очень далеко.
