От какво е съставен астероидът: описание, състав и повърхност

Астероидите се определят като неспътникови космически апарати с маса, недостатъчна, за да предизвика сферична форма, характерна за планета джудже или обикновена планета, поради собственото си гравитационно привличане.

Една от първите задачи при изучаването на всяко подобно тяло е да се отговори на въпроса какво изгражда астероида, тъй като конкретният му състав ще хвърли светлина върху произхода му, който в крайна сметка е свързан с историята на Слънчевата система като цяло. От практическа гледна точка обаче интерес представлява потенциалната пригодност на астероидните тела за бъдеща експлоатация на ресурси.

Откъде знаем какъв е съставът на астероидите?

Химическият състав и минералогията на астероидите могат да се определят с различна степен на точност от различни преки и косвени методи на разследване:

1. Орбиталното положение на обекта в Слънчевата система ще помогне да се определи приблизително неговият състав. Като правило, колкото по-далеч от Слънцето е едно малко космическо тяло, толкова повече летливи вещества има в състава му, по-специално воден лед.
2. Важна роля при решаването на въпроса играят спектралните характеристики на астероида. Въпреки това анализът на отразения спектър все още не ни позволява да кажем със сигурност кои вещества преобладават в състава на тялото.
3. Изследването на метеорити, които представляват фрагменти от астероиди, паднали на повърхността на Земята, ще позволи да се определи точният им минерален и химичен състав. За съжаление произходът на метеорита не винаги е известен.
4. И накрая, най-пълната информация за състава на астероида може да бъде получена чрез анализ на неговите скали с помощта на междупланетен автономен автомобил. Досега по този метод са изследвани няколко обекта.

Класификация на астероидите

Съществуват три основни типа, на които се класифицират астероидите според техния състав

• C е въглероден. Повечето от известните тела принадлежат към тази категория - 75%.
• S, камък или силикат. Тази група включва около 17% от откритите до момента астероиди.
• M е метален (желязо-никел).

Тези три основни категории включват обекти от различни спектрални класове. Съществуват и няколко групи редки астероиди с различни спектрални свойства.

Дадената класификация непрекъснато се разширява по сложност и детайлност. Като цяло, разбира се, само спектралните данни са недостатъчни, за да се установи от какво са изградени астероидите. Описването на състава е изключително сложна задача. Защото, въпреки че разликите в спектрите със сигурност показват разлики в повърхностния материал, не можем да сме сигурни, че съставът на обектите от един и същи клас е идентичен.

Близки до Земята обекти

Близки до Земята или околоземни астероиди се дефинират като астероиди, чиято перихелийна орбита не надвишава 1,3 астрономически единици. Изпратени са специални космически мисии, за да проучат някои от тях.

• Ерос е сравнително голямо тяло с размери около 34×11×11 км и тегло 6,7×10¹² t, който принадлежи към клас S. Този скалист астероид е изследван през 2000 г. от сондата NEAR Shoemaker. В допълнение към силикатните скали той съдържа около 3% метали. По-голямата част от праха е от желязо, магнезий и алуминий, но включва и редки метали като цинк, сребро, злато и платина.
• Итокава също е астероид от клас S. Тя е малка, 535×294×209 m, и има маса 3,5×10⁷ т. Прахът на повърхността на Итокава е предаден обратно на Земята от капсулата за връщане на сондата Хаябуса през 2010 г. Праховите частици съдържат минерали от групите на оливина, пироксена и плагиоклаза. Почвата Itokawa се характеризира с високо съдържание на желязо в силикатите и ниско съдържание на свободни метали. Известно е, че астероидът е бил подложен на термичен и ударен метаморфизъм.
• Рюгу, астероид от клас С, в момента се изучава от апарата "Хаябуса-2". Смята се, че съставът на подобни тела не се е променил много от формирането на Слънчевата система, затова изследването на Рюгу представлява голям интерес. Очаква се пробите да бъдат доставени до края на 2020 г., което ще позволи по-подробно проучване на това от какво е изграден астероидът.
• Бенну е друга цел, която в момента се изучава от мисията OSIRIS-Rex. Този специален въглероден астероид от клас В се смята и за източник на важни сведения за историята на Слънчевата система. През 2023 г. гръдният кош на Бенну трябва да пристигне на Земята за подробно проучване.

От какво е съставен астероидният пояс?

Областта между орбитите на Марс и Юпитер, в която се намират голям брой астероиди, е дом на голям брой посетители Бенну е друг обект на повърхността на Земята Съставът, произходът и размерът на обектите обикновено се наричат основен пояс. Освен всички видове астероиди тя включва и тела на комети и една планета джудже - Церера (смятана преди за астероид).

Досега мисията Dawn е проучила подробно един от най-големите обекти в пояса - Веста. Най-вероятно представлява протопланета, запазена от времето на формирането на Слънчевата система. Веста има сложна структура (ядро, мантия и кора) и богат минерален състав. Принадлежи към специфичен спектрален клас V на предимно силикатни астероиди с високо съдържание на богат на магнезий пироксен. Изследването на метеорити от Веста помага да се изяснят познанията ни за състава на астероида 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 - като Матилда - представляват най-древните тела тук. Силикатите могат да имат различна история, но техният материал вече е претърпял някаква метаморфоза като част от големи или малки обекти. Металните астероиди, като Психея или Клеопатра, очевидно са фрагменти от ядрата на вече образувани протопланети.

Астероиди, отдалечени от Слънцето

Друга огромна съвкупност от малки тела е поясът на Кайпер, разположен отвъд орбитата на Нептун. Той е много по-масивен и обширен от основния пояс. Основната разлика между тях е от какво са съставени астероидите в пояса на Кайпер. Те съдържат много по-летливи компоненти като воден лед, замръзнал азот, метан и други газове, както и органични вещества. Тези тела са още по-близо до протопланетен облак. По своите свойства те вече много приличат на комети.

Между обектите от Пояса на Кайпер и астероидите от Главния пояс кентаврите следват нестабилни траектории между орбитите на Юпитер и Нептун. Те имат преходен състав.

Относно перспективите за проучване

Астероидите отдавна привличат вниманието като потенциален източник на редки и благородни метали: осмий, паладий, иридий, платина, злато, но също и молибден, титан, кобалт и други. Добивът им на астероиди се основава на факта, че земната кора е бедна на тежки елементи поради гравитационната диференциация. Смята се, че астероидите от клас М са богати на тези метали в допълнение към желязото и никела в резултат на същия процес. Освен това в състава на недиференцираните астероиди от клас С разпределението на елементите е сравнително равномерно.

По тези съображения компаниите, които декларират стремеж към добив на полезни изкопаеми от астероиди, периодично предизвикват интерес към темата. През юли 2015 г. например медиите съобщиха за близко прелитане на съдържащия платина астероид 2011 UW₁₅₈. Индустрията за добив на астероиди се оценява на над 5 трилиона щатски долара, но количеството на тежките елементи в земната кора е силно завишено.

Въпреки това астероидите съдържат ценни суровини. Въпросът дали трябва да се разработва, е изпълнен с проблеми като надеждни оценки на запасите, разходи за полети и добив и, разбира се, необходимото технологично ниво. Тези задачи едва ли ще бъдат изпълнени в близко бъдеще, така че човечеството все още е далеч от овладяването на астероидите.