Asteroidni pas: Ceres, Kirkwoodove vrzeli in osnovna dejstva

Asteroidni pas ali glavni pas je obroč majhnih in velikih kamnov in prahu med orbitama Marsa in Jupitra. Največje telo v asteroidnem pasu je Ceres, pritlikavi planet. Kirkwoodove vrzeli delijo asteroidni pas na več skupin.

Večina asteroidov kroži na 2 do 3-kratni razdalji med Zemljo in Soncem. Planete, ki so "znotraj" ali pred asteroidnim pasom (kar pomeni, da so bližje Soncu), imenujemo notranji planeti. Planeti, ki so "zunaj" - torej za asteroidnim pasom - se imenujejo zunanji planeti: tako so Merkur, Venera, Zemlja in Mars notranji planeti, Jupiter, Saturn, Uran in Neptun pa zunanji planeti.

Kje točno leži asteroidni pas

Asteroidni pas se nahaja približno med 2,1 in 3,3 astronomskimi enotami (AU) od Sonca — to so enote, kjer je 1 AU povprečna razdalja Zemlje od Sonca (~149,6 milijonov km). Zaradi gravitacijskega vpliva Jupitra so asteroidi razporejeni v notranji, srednji in zunanji del pasu z različno gostoto in sestavo.

Ceres in največja telesa

Ceres je največji predmet v glavnem pasu — prepoznan je kot pritlikavi planet. Njegov premer je približno 940 km, mase pa je približno tretjina celotne mase asteroidnega pasu. Poleg Ceresa so pomembni tudi Vesta, Pallas in Hygiea, ki imajo premere nekaj sto kilometrov in predstavljajo največja trdna telesa v pasu.

Sestava in raznolikost

Asteroidi se razlikujejo po velikosti in sestavi. Glavne vrste so:

C‑tip (ogljikovi): temnejši, bogati z ogljikom in vodnim ledom, pogosti v zunanjem pasu.
S‑tip (kamniti/metalni): svetlejši, vsebujejo silicijeve minerale in železo, pogostejši v notranjem pasu.
M‑tip (metalni): vsebujejo več kovin, so redkejši in zanimivi z vidika virov.

Trčenja med asteroidi skozi milijarde let so ustvarila številne manjše koščke in meteorite, ki dosežejo Zemljo. Velik delež meteornih kamnov, ki jih zbiramo, izhaja iz asteroidov glavnega pasu (npr. povezava med Vestom in HED meteoriti).

Kirkwoodove vrzeli — zakaj so nastale

Kirkwoodove vrzeli so območja v pasu, kjer je opaziti opazno pomanjkanje asteroidov. Vzrok so orbitalne resonance z Jupitrom: če se asteroidova orbitalna doba ujema z Jupitrovo v preprostem razmerju (npr. 3:1, 2:1), ga Jupiter skozi čas gravitacijsko moti in njegova orbita postane nestabilna. Nekatere pomembne resonance so:

3:1 pri približno 2,50 AU
5:2 pri približno 2,82 AU
7:3 pri približno 2,95 AU
2:1 pri približno 3,27 AU

Asteroidi, ki so v takih resonancah, lahko dolgoročno odmigrijo na bolj ekscentrične orbite ali celo zapustijo pas in postanejo bližje planetam (vključno z Zemljo).

Družine asteroidov in nastanek

Veliko asteroidov tvori družine — skupine predmetov z zelo podobnimi orbitami in sestavo, ki so verjetno nastale ob fragmentaciji večjih teles v trčenjih. Primeri znanih družin so Flora, Eunomia, Koronis, Themis, Eos in Vesta. Analiza družin nam pomaga rekonstruirati zgodovino trkov v Osončju.

Raziskave in pomen

Raziskave asteroidnega pasu potekajo z opazovanji (teleskopi, radarski postopki) in vesoljskimi misijami. Misija Dawn je med letoma 2011 in 2018 obiskala Vestu in Ceresa ter posredovala ključne podatke o njihovi strukturi, sestavi in geološki zgodovini. Asteroidi so pomembni tudi zaradi:

virov (kovine, voda) — potencial za prihodnje izkoriščanje
zgodovinskih sledi nastanka Osončja — ohranjeni so planete nastajajoče materiale
vpliva na Zemljo — nekateri asteroidi postanejo NEO (Near-Earth Objects) in lahko predstavijo udarni riziko

Koliko asteroidov poznamo in praktične informacije

V zadnjih desetletjih so raziskave in pregledni projekti odkrili na stotine tisočev do več milijonov manjših teles v Osončju; velika večina odkritih manjših teles se nahaja v glavnem pasu. V pasu prevladujejo drobnejši koščki — le peščica objektov ima premer več sto kilometrov. Skupna masa asteroidnega pasu je majhna: ocenjujemo jo na red velikosti ~10^-4 mase Zemlje (približno 0,0005 Zemljine mase) oziroma le nekaj odstotkov mase Lune; zato pas ni ostanek planeta v smislu velike mase, vendar je pomemben arhiv zgodovine Osončja.

Asteroidni pas zato ni gosto naseljen prostor, temveč razpršen obroč z veliko razlikami v gostoti in sestavi. Študij pasu nadaljujejo tako astronomi kot geokemični terženiki in vesoljske agencije, saj nam ti kamni pripovedujejo zgodbo o nastanku in razvoju Osončja.

Izvor

Heinrich Olbers je leta 1802, kmalu po odkritju 2 Pallas, Williamu Herschelu predlagal, da sta Ceres in Pallas odlomka veliko večjega planeta, ki je nekoč zasedal območje Mars-Jupiter in je pred več milijoni let doživel notranjo eksplozijo ali kometarni udarec. Ta hipoteza se je razblinila. Velika količina energije, potrebna za uničenje planeta, in majhna skupna masa pasov (le približno 4 % mase Lune) ne podpirata te hipoteze. Prav tako je težko razložiti velike kemijske razlike med asteroidi, če izvirajo z istega planeta. Danes večina znanstvenikov sprejema domnevo, da asteroidi sploh niso nikoli tvorili planeta.

Na splošno sta nastanek in razvoj Osončja potekala, ko je oblak medzvezdnega prahu in plina pod vplivom gravitacije razpadel in nastali so Sonce in planetosnovi ter nazadnje planeti. Gravitacijska akrecija je privedla do nastanka kamnitih planetov in plinskih velikanov.

Planetesimale na območju, ki je postalo asteroidni pas, je Jupitrova gravitacija preveč motila, da bi se iz njih oblikoval planet. Namesto tega so še naprej krožili okoli Sonca kot prej, pri čemer so občasno trčili. Na območjih, kjer je bila hitrost trkov prevelika, je bilo razbijanje planetov pogostejše kot akrecija, kar je preprečilo nastanek teles velikosti planeta.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je asteroidni pas?

O: Asteroidni pas je obroč majhnih in velikih kamnov in prahu med orbitama Marsa in Jupitra.

V: Katero je največje telo v asteroidnem pasu?

O: Največje telo v asteroidnem pasu je Ceres, pritlikavi planet.

V: Kako je asteroidni pas ločen?

O: Asteroidni pas je s Kirkwoodovimi vrzelmi razdeljen na več skupin.

V: Na kakšni razdalji kroži večina asteroidov?

O: Večina asteroidov kroži na razdalji, ki je 2 do 3-krat večja od razdalje med Zemljo in Soncem.

V: Kaj so notranji planeti?

O: Notranji planeti so planeti, ki so "znotraj" ali pred asteroidnim pasom, kar pomeni, da so bližje Soncu. Ti planeti so Merkur, Venera, Zemlja in Mars.

V: Kateri so zunanji planeti?

O: Zunanji planeti so planeti, ki so "zunaj" - torej za asteroidnim pasom. Med njimi so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun.

V: Ali Pluton spada med notranje ali zunanje planete?

O: V besedilu Pluton ni omenjen, vendar ga uvrščamo med pritlikave planete in se nahaja v Kuiperjevem pasu za Neptunovo orbito. Zato velja za zunanji planet.