Малые тела Солнечной системы - классификация и характеристика

Поскольку считается, что некоторые из этих объектов почти не изменились, по сравнению с их состоянием в молодой солнечной туманности, они могут дать представление о планете Земля и порядке формирования солнечной системы.

Определение и классификация

В 2006 году Международный астрономический союз (МАС) утвердил новую схему классификации планет и более мелких объектов. Она включает три класса объектов: «малые тела», «большие планеты» и новую категорию «карликовых планет» промежуточного размера.

Традиционно малые тела, вращающиеся вокруг Солнца, классифицировались только как кометы и астероиды. После открытия астероидов размером менее десяти метров было пересмотрено предыдущее определение метеорита для объектов размером от 10 мкм до 1 метра, чтобы сохранить различие между астероидами и метеоритами. Сегодня по международной классификации небесные тела, называемые «малыми планетами» — это:

• метеоры;
• метеориты;
• кометы;
• астероиды.

Кроме того, они включают объекты рассеянного диска, такие как межпланетная пыль. По сообщению Международного астрономического союза, зарегистрировано более сорока тысяч объектов, входящих в список небольших тел, но при этом они составляют лишь незначительную часть от общей массы.

Таблица массы тел в солнечной системе:

• Солнце: 99,85%.
• Планеты: 0,135%.
• Кометы: 0,01%.
• Спутники: 0,00005%.
• Астероиды: 0,0000002%.
• Метеороиды: 0,0000001%.
• Межпланетная среда: 0,0000001%.

Когда объект проходит через атмосферу, трение нагревает его, создавая светящийся след горячих ионизированных газов (плазмы) и образуя метеор. Если объект переживает своё прохождение через атмосферу и его последующее воздействие на землю, он называется метеорит.

Более 99 процентов метеоритов являются фрагментами более крупных тел. Известно, что небольшая группа имеет лунное происхождение, а вторая группа, как считается, пришла с Марса. Есть также основания полагать, что некоторые из них представляют собой фрагменты каменистых комет.

Кометы — это нетронутые остатки формирования планет и солнца, которые состоят из минералов, камня и в основном льда. Они движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Кометы могут прорасти хвостами газа и пыли, простирающимися на многие десятки миллионов километров, при подходе к солнцу.

Считается, что кометы с короткими периодами прибывают из пояса Койпера на окраине орбиты Нептуна и далее. А кометы с более длительными периодами, как полагают, исходят из облака Оорта, огромной сферической оболочки, которая окружает солнечную систему на большом расстоянии.

Астероиды — это скалистые остатки от образования планет. Они не сферические и имеют разные составы и истории. Большинство, хотя и не все, находятся в области между Марсом и Юпитером, где множество других маленьких каменистых миров вращаются вокруг Солнца.

Некоторые астероиды принадлежат к группам, произошедшим от более крупных родительских тел, разбитых в прошлых столкновениях между собой. Астероиды, пересекающие орбиту Земли, называются потенциально опасными (PHA).

По историческим причинам спутники планет не считаются малыми телами. Тем не менее многие из них имеют размер астероидов или меньше.

Самыми крупными из известных малых объектов в общепринятом смысле являются несколько ледяных тел пояса Койпера, найденных на орбите Солнца за пределами орбиты Нептуна. Пояс Койпера — это область, простирающаяся от орбиты Нептуна до дальних и отдалённых уголков Солнечной системы, и, возможно, в ней хранятся наилучшие доступные данные об исходных межзвёздных материалах, которые сформировали солнечную туманность. Этот регион за Нептуном также является наиболее вероятным местом рождения коротко-периодных комет.

Церера, которая является крупнейшим астероидом главного пояса и в настоящее время считается карликовой планетой, имеет диаметр около 950 км.

Различия между космическими телами

Есть несколько характеристик, основанных на физических особенностях, местоположении и орбитальных свойствах, которые традиционно отличают кометы от астероидов.

Объект классифицируется как комета, когда он проявляет «кометную активность» — то есть кому или хвост. Например, тела в облаке Оорта считаются ядрами комет, но из-за большого расстояния от Солнца они не проявляют кометной активности. Тем не менее считается, что они состоят из того же летучего материала, что и наблюдаемые кометы, и поэтому имеют потенциал для того, чтобы стать активными. Наконец, любой объект на невозвращаемой параболической или гиперболической орбите обычно считается кометой.

Хотя такие различия применяются в большинстве случаев, их не всегда достаточно для классификации отдельного тела. Например, объект, удаляющийся от Солнца на невозвращаемой орбите и не проявляющий кометной активности, может быть кометой или астероидом, который выбрасывается из системы после столкновения с планетой.

Хотя малые тела обнаружены по всей солнечной системе, большинство из них находятся в нескольких регионах. В список областей, в которых они движутся по довольно стабильным орбитам, входит:

• Пояс астероидов, между Марсом и Юпитером.
• Гравитационно устойчивые точки (Лагранжевы точки) вдоль орбитальных траекторий Юпитера, Марса, Урана, Нептуна и Земли.
• Пояс Койпера, дискообразная зона ледяных тел, члены которой также называют транс-нептунскими объектами, потому что все они имеют орбиты, отличные от орбиты Нептуна.
• Сферические Облако ледяных тел Оорта, которое, как полагают, вращается вокруг Солнца на дистанциях, обычно в 1 тыс. раз превышающих расстояние до Нептуна или Плутона.

Другие малые тела движутся по неустойчивым орбитам, которые пересекают пути одной или нескольких планет. К ним относятся:

• наблюдаемые кометы;
• околоземные астероиды, большинство с орбитами, которые пересекают либо орбиту Земли, либо Марса;
• ледяные тела, которые, как считается, были вырваны гравитацией из пояса Койпера и теперь перемещаются в основном между орбитами Юпитера и Нептуна;
• отдельные идиосинкразические объекты, такие как астероид Идальго, который перемещается между внутренним краем пояса астероидов и точкой, находящейся за орбитой Сатурна.

Все объекты на орбитах, пересекающих планеты, в итоге сталкиваются с Солнцем или планетой, хотя некоторые выживают в течение длительных периодов (до сотен миллионов лет) из-за стабилизирующих резонансов.

История происхождения

Природа генезиса малых тел пока неизвестна. Считается что они являются остаточным продуктом процесса создания планет, который происходил во время формирования. Рядом с горячим зарождающимся Солнцем, ближе к нынешней орбите Юпитера, из туманности могли конденсироваться только менее летучие вещества с высокой температурой замерзания, такие как металлы и силикаты.

Начиная с крошечных зёрен, этот материал постепенно накапливался под взаимным гравитационным воздействием, превращаясь в большие скальные тела диаметром до сотен километров. Большинство из этих крупных объектов, называемых планетезимали, в конечном счёте объединились в плотные скалистые планеты (от Меркурия до Марса).

Вблизи нынешней орбиты Юпитера и за её пределами температуры были довольно холодными, чтобы позволить обильным летучим веществам, таким как вода и диоксид углерода, конденсироваться в лёд.

Во внутренней и внешней солнечной системе остались скалистые и преимущественно ледяные тела, которые не были включены в планеты или захвачены в виде планетарных спутников. В настоящее время считается, что многие из этих тел были впоследствии смешаны и перемещены из мест их образования в результате миграции планет-гигантов.

Сегодня эти остатки представлены главным образом астероидами и их фрагментами.

Кометы происходят из пояса Койпера и облака Оорта. За исключением самых крупных объектов пояса Койпера (диаметры более 100 км), кометы в поясе Койпера и за его пределами являются ненаблюдаемыми из-за их больших расстояний от Земли.

Влияние на Землю

С тех пор как Земля образовалась около 4,5 миллиарда лет назад, астероиды и кометы постоянно врезались в неё. Когда Земля сформировалась, она была сухой и бесплодной. Столкновения астероидов и комет, возможно, привели к попаданию на планету водяного льда и других молекул углерода.

Астероиды содержат следы аминокислот и органических соединений, и некоторые предполагают, что удары астероидов, возможно, привели к тому, что на ранней Земле появились химические вещества, необходимые для инициации жизни, или даже могли принести саму жизнь на Землю. В то же время частые столкновения влияли на эволюцию, одни виды выживали, а другие исчезали.

Открытие и присвоение имён

В 1801 году итальянский священник Джузеппе Пьяцци, изучающий астрономию, случайно обнаружил первый и самый большой астероид Церера, вращающийся между Марсом и Юпитером. Хотя Церера сегодня классифицируется как карликовая планета, на её долю приходится четверть всей массы всех известных астероидов.

За первую половину XIX века несколько небесных тел были обнаружены и классифицированы как планеты. Уильям Гершель придумал термин «астероид» (звездоподобный) в 1802 году, но другие учёные называли найденные объекты малыми планетами. К 1851 году появилось 15 новых тел, и процесс именования был перенесён на числа, при этом Церера была обозначена как (1) Церера. Сегодня Церера имеет двойное обозначение как астероид и карликовая планета, а остальные остаются астероидами.

Поскольку Международный астрономический союз менее строг в отношении названий малых тел по сравнению с другими, существуют объекты, названные в честь мистера Спока из «Звёздного пути» и рок-музыканта Фрэнка Заппа. Им также дают номера — например, Апофис, кратко А 99942.