Asteroidy - wiedziałeś o tym?

Czym jest planetoida (inaczej asteroida)?

Asteroida to obiekt niebieski, który nie jest ani planetą, ani księżycem planety, kometą ani meteoroidem. Zazwyczaj ma on niewielkie rozmiary, sięgające od kilku metrów do czasem ponad 1000 km. Asteroida krąży wokół gwiazdy, szczególnie Słońca. Jej powierzchnia jest zwykle stała i składa się z skał lub lodu. W przypadku mniejszych i mniej masywnych planetoid, ich nieregularny kształt często nosi ślady kolizji z innymi podobnymi obiektami.

Do stycznia 2023 roku zidentyfikowano ponad 1,2 miliona planetoid, z czego ponad 619 tysięcy posiadało oficjalne numery, a ponad 23 tysiące miało również własne nazwy. Większość z tych planetoid porusza się po orbitach nieznacznie nachylonych do ekliptyki, pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza, tworząc tzw. główny pas planetoid. W Pasie Kuipera prawdopodobnie znajduje się jeszcze większa liczba planetoid, choć dotychczas odkryto tylko niewielką ich część, a nachylenie ich orbit może być znaczne.

Całkowita liczba planetoid w Układzie Słonecznym jest trudna do oszacowania, ale prawdopodobnie wynosi wiele milionów. Szacuje się, że główny pas planetoid zawiera od 1,1 do 1,9 miliona obiektów o średnicy co najmniej 1 km, a także dziesiątki milionów mniejszych obiektów.

W październiku 2017 roku odkryto 1I/ʻOumuamua, pierwszy obiekt uznany początkowo za planetoidę pochodzącą spoza Układu Słonecznego. Jednak późniejsze obserwacje niegrawitacyjnego przyspieszenia tego obiektu sugerują, że może być on w rzeczywistości kometą.

Powstawanie planetoid

Reguła Titiusa-Bodego przewiduje, że pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza, w odległości około 2,8 au od Słońca, powinna znajdować się planeta. Jednak obszar o szerokości około 500 milionów kilometrów w tym regionie nie zawiera żadnego obiektu. To już w XVII wieku zainteresowało Jana Keplera, ale dopiero pod koniec XVIII wieku temat ten stał się bardziej interesujący, a w następnym wieku odkryto pierwsze rozwiązanie obserwacyjne braku planety. Pierwszym obiektem, nazwanym później Cerersem (obecnie klasyfikowanym jako planeta karłowata), który wypełnił lukę między orbitami Marsa i Jowisza, był obiekt odkryty 1 stycznia 1801 roku przez Giuseppe Piazzi w Palermo. Kolejne lata przyniosły odkrycie większej liczby ciał niebieskich nazwanych planetoidami.

Najbardziej prawdopodobną hipotezą jest, że planetoidy powstały we wczesnym okresie formowania się Układu Słonecznego. Podobnie jak planety, powstały z gazu i pyłu w pierwotnej mgławicy, z której powstało także Słońce. Z gazu i pyłu mgławicowego, krążącego wokół Słońca w ogromnym dysku, zaczęły powoli formować się większe skupiska materii. Mniejsze planety, które były bliżej Słońca, takie jak Merkury, Wenus, Ziemia i Mars, powstały głównie poprzez akrecję cząstek stałych, które często zawierały także bardziej lotne substancje, takie jak woda. Gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun, zdolne były przechwytywać także gazy. Teoretycznie mogłaby istnieć kolejna planeta między Marsem a Jowiszem, jednak silne oddziaływanie grawitacyjne Jowisza uniemożliwiło połączenie mniejszych ciał w większe. W rezultacie pozostały mniejsze i mniej masywne ciała, których było bardzo wiele. Wielkie oddziaływanie gigantycznego Jowisza wyrzucało je z ich orbit, powodując częste kolizje i zmiany trajektorii.

Ewolucja planetoid zależała od odległości od Słońca, czasu akrecji i ich rozmiaru. Blisko Słońca, lotne związki, takie jak woda, występowały w postaci gazowej. Dalej od Słońca, te związki mogły tworzyć minerały (np. serpentynit) i jeszcze dalej woda występowała w postaci lód stały. Czas akrecji wpływał na zawartość krótkotrwałych izotopów promieniotwórczych, głównie izotopu 26Al, które były głównym źródłem ciepła. W przypadku małych ciał, ogrzewanie to mogło nieznacznie zwiększyć temperaturę, ponieważ szybko traciły ciepło i nie dochodziło do znaczących metamorfizmów. Duże planetoidy zostały jednak ogrzane do temperatury topnienia krzemianów i doszło do dyferencjacji magmy, jak na przykład na planecie Westa. Kolejnym istotnym czynnikiem w ewolucji planetoid są kolizje między nimi, które często prowadziły do rozbicia na mniejsze obiekty. Te fragmenty często docierają na Ziemię jako meteoryty. Różnice w składzie obserwowanych planetek można często tłumaczyć tym, że pochodzą one z różnych warstw wcześniej rozbitych planetozymali, z których powstały planetoidy. Inna teoria wysunięta przez profesora Thomasa van Flandera sugeruje, że jedno lub kilka dużych ciał w pasie planetoid rozpadło się pod wpływem grawitacji Jowisza lub w wyniku zderzenia. Ta sama teoria wyjaśnia powstanie komet jako fragmentów zniszczonego około 3 miliony lat temu lodowego księżyca jednej z planet skalistych. Obecnie jednak pochodzenie komet wiąże się z tzw. Obłokiem Oorta.

Cechy fizyczne planetoid

Planetoidy są małymi ciałami kosmicznymi, z których tylko nieliczne osiągają rozmiary powyżej 1000 km (brak takiej planetoidy w pasie głównym). Określenie jednoznacznej dolnej granicy rozmiarów dla tych obiektów jest bardziej skomplikowane. Najmniejsze zaobserwowane planetoidy, które przeleciały blisko Ziemi, miały zaledwie kilka metrów średnicy. Istnieje prawdopodobnie ogromna liczba jeszcze mniejszych obiektów, które bardziej pasowałoby nazwać meteoroidami. Wiele z tych "kosmicznych kamieni" wpada w atmosferę Ziemi, co powoduje zjawisko meteorytu (znane jako "spadająca gwiazda") lub bolidu (bardzo jasny obiekt, często z towarzyszącym grzmotem). Niektóre bolidy nie rozpadają się całkowicie w atmosferze i spadają na powierzchnię Ziemi jako meteoryty. Badanie tych meteorytów daje możliwość poznania struktury i składu chemicznego planetoid.