Астрономия. Популярные лекции

Иное дело — семейства астероидов. В смысле особенностей движения их членов это более однородные коллективы, близкие друг к другу по нескольким орбитальным параметрам. В 1915–1918 гг. японский астроном Кийогуцу Хираяма (1874–1943) впервые выделил 5 семейств астероидов: Флоры, Фемиды, Эос, Корониды и Марии, которые обычно называют семействами Хираямы. Он обнаружил, что члены каждого такого динамического семейства имеют сходные орбитальные элементы — большую полуось, эксцентриситет и наклонение орбиты, — что, вероятно, указывает на их генетическое родство. Возможно, это осколки одного родительского тела, разрушенного столкновением. Сейчас, открыв сотни тысяч новых астероидов, астрономы выделяют среди них 20÷30 густонаселенных семейств и около сотни малонаселенных. Почти 35 % астероидов Главного пояса входят в состав семейств. Общая точка зрения по-прежнему состоит в том, что семейства образовались при разрушении крупных астероидов от столкновений с себе подобными.

Физическая классификация астероидов фактически основывается на оптических свойствах их поверхности. Измеряются альбедо в видимом диапазоне спектра, цвет и спектр инфракрасного излучения. Высоким геометрическим альбедо обладает только Веста (A = 0,42) и ее «родственники» — вероятные осколки. У большинства же астероидов поверхность темная (A = 0,05÷0,2).

Исходная спектральная классификация астероидов была очень простой: в ней выделяли всего три типа — C, S и U.

К типу C (от carbonaceous) относили объекты с очень темной (A = 0,03÷0,10) углеродистой поверхностью. К этой группе принадлежат 75 % всех известных астероидов.

К типу S (от silicaceous

) относили объекты с более светлой (A = 0,10÷0,22) силикатной, «каменной» поверхностью. К этой группе принадлежат 17 % астероидов. Среди них небольшую подгруппу составляют астероиды M-типа (от metal), в спектре которых обнаруживаются признаки свободного металла.

К типу U (от unclassified) относили оставшиеся 8 % тел, не поддававшиеся простой классификации.

Ныне, благодаря измерениям в ближнем ИК-диапазоне, спектральная классификация астероидов значительно расширена и детализирована. В ней выделено множество новых и переходных типов и подтипов.

Как оказалось, орбитальные и спектральные характеристики астероидов статистически взаимосвязаны. Во внутренней части Главного пояса астероидов, т. е. ближе к Солнцу, преобладают тела S-типа, а во внешней его части, дальше от Солнца, — тела C-типа. Расчеты небесных механиков показали, что астероиды Главного пояса движутся по устойчивым орбитам, слабо эксцентричным или близким к круговым. Они находятся в «безопасной» зоне, где минимально гравитационное влияние на них больших планет, в первую очередь Юпитера. Поэтому считается, что пространственное разделение астероидов с разным типом поверхности, т. е. состоящих из вещества разного типа, отражает исходное состояние Солнечной системы, фактически структуру протопланетного диска.

Хотя общие закономерности распределения астероидов кажутся понятными, при подробном изучении отдельных малых тел выясняется, что каждое из них уникально и имеет свою собственную, иногда весьма драматическую историю. Например, члены динамических семейств астероидов (Фемиды, Флоры, Гильды, Эос и др.), очевидно имеющие общее происхождение, заметно различаются по оптическим характеристикам, что указывает на какие-то их особенности.

Рис. 7.16. Астероид Веста. Фото сделано зондом «Dawn» (NASA) в 2012 г.

Как это часто бывает в любой области науки, чем детальнее исследуется объект, тем сложнее его классифицировать и отнести к какой-либо уже существующей группе. Например, крупнейший из астероидов — Весту — нельзя считать типичным именно потому, что он был исследован значительно детальнее других, когда на орбите вокруг него в 2011–2012 гг. работал космический зонд «Dawn». Поверхность Весты неоднородна: одно ее полушарие более светлое, а другое — более темное, причем там встречаются участки с аномально низким альбедо. Считается, что более темные области соответствуют базальтовым равнинам типа лунных морей, а более светлые — сильно кратерированным возвышенностям. Веста заметно плотнее близкого к ней по размерам астероида Паллада (соответственно 3,5 и 3,0 г/см³). Расчеты показывают, что вскоре после формирования Весты началась дифференциация ее недр: образовались железо-никелевое ядро и каменная мантия. За счет тепла от распада радиоактивных изотопов ядро и значительная часть мантии Весты расплавились. В последующие эпохи происходило постепенное остывание и кристаллизация пород мантии и коры, что и привело к чрезвычайному разнообразию минералов, составляющих Весту.