Z czego zbudowana jest asteroida: opis, skład i powierzchnia

Asteroidy definiuje się jako ciała kosmiczne niebędące satelitami, które nie mają wystarczającej masy, aby w wyniku działania własnej grawitacji stały się kuliste, jak planety karłowate lub zwykłe.

Jednym z pierwszych zadań w badaniu każdego takiego ciała jest odpowiedź na pytanie, z czego składa się asteroida, o ile jej skład rzuca światło na jej pochodzenie, które ostatecznie związane jest z historią Układu Słonecznego. Natomiast od strony praktycznej jest to potencjalna przydatność ciał asteroidalnych do przyszłego wykorzystania zasobów.

Skąd wiemy o składzie asteroid?

Z różną dokładnością można ocenić chemię i mineralogię planetoid na podstawie różnych bezpośrednich i pośrednich metody badawcze:

1. Pozycja orbitalna obiektu w Układzie Słonecznym pomoże w przybliżeniu oszacować jego skład. Z reguły im dalej od Słońca, tym więcej w składzie asteroidy jest materii lotnej, np. lodu wodnego.
2. Charakterystyka spektralna planetoidy odgrywa ważną rolę w rozwiązaniu pytania. Jednak analiza widma odbitego nadal nie pozwala nam jednoznacznie ocenić, jakie substancje przeważają w składzie ciała.
3. Badanie meteorytów - fragmentów asteroid uderzających w powierzchnię Ziemi - umożliwia precyzyjne określenie ich składu mineralnego i chemicznego. Niestety, pochodzenie meteorytu nie zawsze jest znane.
4. Wreszcie najpełniejsze dane o składzie planetoidy można uzyskać analizując jej skały za pomocą robota międzyplanetarnego. Do tej pory zbadano tą metodą kilka obiektów.

Klasyfikacja asteroid

Istnieją trzy główne typy, na które asteroidy są klasyfikowane w zależności od ich składu:

• C - węglowe. Większość znanych ciał należy do tej grupy - 75%.
• S - kamień lub krzemian. Do tej grupy należy około 17% obecnie odkrytych asteroid.
• M - metaliczny (żelazo-niklowy).

Te trzy główne kategorie obejmują obiekty o różnych klasach widmowych. Ponadto istnieje kilka grup rzadkich planetoid o różnych cechach spektralnych.

Podana tu klasyfikacja jest stale powiększana pod względem złożoności i szczegółowości. Ogólnie rzecz biorąc, same dane spektralne nie wystarczą oczywiście do ustalenia, z czego zbudowane są planetoidy. Opisywanie kompozycji to niezwykle skomplikowane zadanie. Bo choć różnice w widmach zdecydowanie wskazują na różnice w materiale powierzchniowym, to nie można mieć pewności, że skład obiektów tej samej klasy jest identyczny.

Obiekty bliskie Ziemi

Asteroidy bliskie Ziemi lub bliskie Ziemi to takie, których orbita peryhelium jest mniejsza niż 1,3 jednostki astronomicznej. Do zbadania niektórych z nich wysłano specjalne misje kosmiczne.

• Eros jest stosunkowo dużym ciałem, o wymiarach około 34 × 11 × 11 km i wadze 6,7 × 10 km¹² T, który należy do S. Ta skalista asteroida została zbadana w 2000 roku przez NEAR Shoemaker. Oprócz skał krzemianowych zawiera około 3% metali. Większość pyłu to żelazo, magnez i aluminium, ale zawiera on również rzadkie metale, takie jak cynk, srebro, złoto i platyna.
• Itokawa jest również planetoidą klasy S. Jest niewielki - 535×294×209 m - i ma masę 3,5×10⁷ т. Pył z powierzchni Itokawy został przywieziony na Ziemię przez kapsułę re-entry japońskiej sondy Hayabusa w 2010 r. Cząstki pyłu zawierają minerały z grup oliwinów, piroksenów i plagioklazów. Gleba Itokawa charakteryzuje się wysokim udziałem żelaza w krzemianach i niską zawartością wolnego metalu. Wiadomo, że asteroida została poddana metamorfizmowi termicznemu i impaktowemu.
• Ryugu, asteroida klasy C, jest badana przez misję Hayabusa-2. Uważa się, że region pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza, który zawiera dużą koncentrację takich ciał, niewiele się zmienił od czasu powstania Układu Słonecznego, co czyni Ryugu regionem o ogromnym zainteresowaniu. Dostarczenie próbek, które pozwolą na dokładniejsze zbadanie, z czego zbudowana jest asteroida, planowane jest na koniec 2020 roku.
• Bennu to kolejny obiekt badany obecnie przez misję OSIRIS-Rex. Ta specjalna asteroida węglowa klasy B jest również uważana za źródło ważnych spostrzeżeń dotyczących historii Układu Słonecznego. Skrzynia Bennu ma przylecieć na Ziemię w 2023 roku w celu przeprowadzenia szczegółowych badań.

Z czego zbudowany jest pas asteroid?

Region pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza, w którym występuje duża koncentracja z najbardziej zróżnicowanych typów asteroid Skład, pochodzenie i wielkość obiektów są powszechnie określane jako Pas Główny. Oprócz wszelkiego rodzaju asteroid, zawiera ciała komet i jedną planetę karłowatą - Ceres (dawniej klasyfikowaną jako asteroida).

Jeden z największych obiektów w pasie, Westa, został do tej pory dość szczegółowo zbadany przez misję Dawn. Jest to prawdopodobnie protoplaneta, zachowana z czasów formowania się Układu Słonecznego. Vesta ma złożoną strukturę (jądro, płaszcz i skorupa) i bogaty skład mineralny. Należy do specjalnej klasy widmowej V planetoid przeważnie krzemianowych z dużą zawartością bogatego w magnez piroksenu. Badanie meteorytów pochodzących z Westy przyczynia się do lepszego zrozumienia składu asteroidy.

Ogólnie rzecz biorąc, pas asteroid to zbiór ciał, które pokazują stan materii w Układzie Słonecznym na różnych etapach jego formowania. Węglowe planetoidy - takie jak Matilda - reprezentują tu najbardziej starożytne ciała. Krzemiany mogą mieć inną historię, ale ich materiał przeszedł już pewną metamorfozę jako część dużych lub małych obiektów. Metaliczne planetoidy, takie jak Psyche czy Kleopatra, są najwyraźniej fragmentami jąder już uformowanych protoplanet.

Asteroidy z dala od Słońca

Pas Kuipera, poza orbitą Neptuna, jest kolejnym dużym skupiskiem małych ciał. Jest on znacznie bardziej masywny i ekspansywny niż pas główny. Główna różnica między nimi polega na tym, z czego zbudowane są asteroidy w Pasie Kuipera. Zawierają one o wiele więcej lotnych składników - lód wodny, zamrożony azot, metan i inne gazy, a także materię organiczną. Ciała te są jeszcze bliższe składem do obłoku protoplanetarnego. Pod względem właściwości są już bardzo podobne do komet.

Pomiędzy obiektami Pasa Kuipera a planetoidami Pasa Głównego, Centaury znajdują się na niestabilnych trajektoriach pomiędzy orbitami Jowisza i Neptuna. Mają one skład przejściowy.

O perspektywach eksploracji

Asteroidy od dawna przyciągają uwagę jako potencjalne źródło rzadkich i cennych metali: osmu, palladu, irydu, platyny, złota, a także molibdenu, tytanu, kobaltu i innych. Argumentem przemawiającym za wydobywaniem ich z asteroid jest fakt, że skorupa ziemska jest uboga w ciężkie pierwiastki z powodu różnicowania grawitacyjnego. Zakłada się, że w wyniku tego samego procesu M-steroidy są bogate, oprócz żelaza i niklu, w następujące metale. Ponadto w niezróżnicowanych C-steroidach rozkład elementów jest raczej rów....

Wykorzystując te przesłanki, firmy deklarujące aspiracje do zagospodarowania asteroidy okresowo podsycają zainteresowanie tematem. Na przykład w lipcu 2015 r. pojawiły się doniesienia medialne o bliskim przelocie asteroidy zawierającej platynę 2011 UW₁₅₈. Jej rezerwy oszacowano na ponad pięć bilionów dolarów, ale to gruba przesada.

Niemniej jednak, asteroidy zawierają cenne surowce. Kwestia możliwości jego eksploatacji zależy od takich kwestii jak wiarygodne szacunki rezerw, koszty przelotu i wydobycia oraz oczywiście wymagany poziom technologiczny. Tym wyzwaniom raczej nie uda się sprostać w krótkim czasie, więc ludzkość jest jeszcze daleka od opanowania asteroid.