i det 18.århundrede førte observationer af alle de kendte planeter (Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter og Saturn) astronomer til at skelne et mønster i deres baner. Til sidst førte dette til Titius–Bode-loven, som forudsagde mængden af plads mellem planeterne. I overensstemmelse med denne lov syntes der at være en mærkbar kløft mellem Mars og Jupiters baner, og undersøgelse af det førte til en større opdagelse.
ud over at flere større objekter blev observeret, begyndte astronomer at bemærke utallige mindre kroppe, der også kredsede mellem Mars og Jupiter. Dette førte til oprettelsen af udtrykket “asteroide” såvel som “Asteroidebælte”, når det først blev klart, hvor mange der var. Siden den tid er udtrykket kommet ind i almindelig brug og blevet en grundpille i vores astronomiske modeller.
opdagelse:
i 1800, i håb om at løse problemet skabt af Titius-Bode lov, astronom Baron Frans von Sach rekrutteret 24 af hans kolleger astronomer i en klub kendt som “United Astronomical Society” (undertiden benævnt som “stjernernes Politi”). På det tidspunkt omfattede dets rækker den berømte astronom Vilhelm Herschel, der havde opdaget Uranus og dens måner i 1780 ‘ erne.
ironisk nok var den første astronom, der gjorde en opdagelse i disse regioner, Giuseppe – formanden for astronomi ved Universitetet i Palermo – som var blevet bedt om at deltage i samfundet, men endnu ikke havde modtaget invitationen. Den 1. januar 1801 observerede han et lille objekt i en bane med den nøjagtige radius forudsagt af Titius-Bode loven.
oprindeligt troede han, at det var en komet, men løbende observationer viste, at den ikke havde nogen koma. Dette fik pladsen til at overveje, at det objekt, han havde fundet – som han kaldte “Ceres” efter den romerske gudinde for høsten og protektor for Sicilien – faktisk kunne være en planet. Femten måneder senere opdagede Heinrich Olbers ( et medlem af samfundet) et andet objekt i samme region, som senere blev navngivet 2 Pallas.
i udseende syntes disse objekter ikke at kunne skelnes fra stjerner. Selv under de højeste teleskopforstørrelser løste de sig ikke i diske. Imidlertid var deres hurtige bevægelse tegn på en delt bane. Derfor foreslog Vilhelm Herschel, at de blev placeret i en separat kategori kaldet “asteroider” – græsk for “stjernelignende”.
i 1807 afslørede yderligere undersøgelser to nye objekter i regionen, 3 Juno og 4 Vesta; og i 1845 blev 5 Astraea fundet. Kort derefter blev nye genstande fundet i en accelererende hastighed, og i begyndelsen af 1850 ‘ erne kom udtrykket “asteroider” gradvist i almindelig brug. Det samme gjorde udtrykket” Asteroidebælte”, selvom det er uklart, hvem der opfandt det pågældende udtryk. Imidlertid bruges udtrykket” hovedbælte ” ofte til at skelne det fra Kuiper-bæltet.
hundrede asteroider var blevet placeret i midten af 1868, og i 1891 accelererede introduktionen af astrofotografi af maks. I alt 1.000 asteroider blev fundet i 1921, 10.000 i 1981 og 100.000 i 2000. Moderne asteroideundersøgelsessystemer bruger nu automatiserede midler til at lokalisere nye mindre planeter i stadigt stigende mængder.
Struktur:
på trods af almindelige opfattelser er asteroidebæltet for det meste tomt rum med asteroiderne spredt over et stort rumfang. Ikke desto mindre er hundreder af tusinder af asteroider i øjeblikket kendt, og det samlede antal varierer i millioner eller mere. Over 200 asteroider er kendt for at være større end 100 km i diameter, og en undersøgelse i de infrarøde bølgelængder har vist, at asteroidebæltet har 0,7–1,7 millioner asteroider med en diameter på 1 km (0,6 mi) eller mere.
placeret mellem Mars og Jupiter spænder Bæltet fra 2,2 til 3.2 astronomiske enheder (AU) fra Solen og er 1 AU tyk. Dens samlede masse anslås at være 2,8 liter 1021 til 3,2 liter 1021 kg – hvilket svarer til omkring 4% af månens masse. De fire største objekter-Ceres, 4 Vesta, 2 Pallas og 10 Hygiea – tegner sig for halvdelen af bæltets samlede masse, med næsten en tredjedel tegnet af Ceres alene.
asteroidebæltets hovedpopulation (eller kernepopulation) er undertiden opdelt i tre områder, der er baseret på det, der kaldes Kirketræshuller. Opkaldt efter Daniel Kirkved, der i 1866 annoncerede opdagelsen af huller i afstanden til asteroider, beskriver disse dimensionerne af en asteroids bane baseret på dens semi-hovedakse.
inden for denne ordning er der tre områder. Område i ligger mellem 4:1 resonans og 3: 1 resonans kirkved huller, som er henholdsvis 2,06 og 2,5 AU fra solen. Område II fortsætter fra slutningen af område i ud til 5:2 resonansgabet, som er 2,82 AU fra solen. Område III strækker sig fra den ydre kant af Område II til resonansgabet 2:1 ved 3,28 AU.
asteroidebæltet kan også opdeles i de indre og ydre bælter, hvor det indre bælte dannes af asteroider, der kredser tættere på Mars end 3:1 Kirketræspalten (2,5 AU), og det ydre bælte dannet af disse asteroider tættere på Jupiters bane.
asteroiderne, der har en radius på 2, 06 AU fra solen, kan betragtes som asteroidebæltets indre grænse. Forstyrrelser fra Jupiter sender kroppe, der afviger der i ustabile baner. De fleste kroppe dannet inden for radius af dette hul blev fejet op af Mars (som har en aphelion ved 1.67 AU) eller udstødt af dens gravitationsforstyrrelser i Solsystemets tidlige historie.
asteroidebæltets temperatur varierer med afstanden fra solen. For støvpartikler i bæltet varierer typiske temperaturer fra 200 K (-73 liter C) ved 2,2 AU ned til 165 K (-108 liter C) ved 3,2 AU. På grund af rotation kan overfladetemperaturen på en asteroide imidlertid variere betydeligt, da siderne skiftevis udsættes for solstråling og derefter til stjernens baggrund.
sammensætning:
ligesom de jordiske planeter er de fleste asteroider sammensat af silikatsten, mens en lille del indeholder metaller som jern og nikkel. De resterende asteroider består af en blanding af disse sammen med kulstofrige materialer. Nogle af de fjernere asteroider har tendens til at indeholde flere is og flygtige stoffer, som inkluderer vandis.
hovedbæltet består primært af tre kategorier af asteroider: C-type eller carbonaceous asteroider; S-type eller silikat asteroider; og M-type eller metalliske asteroider. Carbonaceous asteroider er kulstofrige, dominerer bæltets ydre regioner og udgør over 75% af de synlige asteroider. Deres overfladesammensætning svarer til carbonaceous chondrite meteoritter, mens deres spektre svarer til, hvad det tidlige solsystem antages at være.
s-type (silikatrige) asteroider er mere almindelige mod bæltets indre område inden for 2,5 AU fra solen. Disse er typisk sammensat af silicater og nogle metaller, men ikke en betydelig mængde carbonholdige forbindelser. Dette indikerer, at deres materialer er blevet ændret markant over tid, sandsynligvis gennem smeltning og reformation.
m-Type (metalrige) asteroider udgør omkring 10% af den samlede befolkning og er sammensat af jern-nikkel og nogle silikatforbindelser. Nogle menes at stamme fra de metalliske kerner af differentierede asteroider, som derefter blev fragmenteret fra kollisioner. Inden for asteroidebæltet topper fordelingen af disse typer asteroider ved en semi-hovedakse på omkring 2,7 AU fra solen.
der er også de mystiske og relativt sjældne V-type (eller basaltiske) asteroider. Denne gruppe tager deres navn fra det faktum, at indtil 2001 blev de fleste basaltiske kroppe i asteroidebæltet antaget at stamme fra asteroiden Vesta. Opdagelsen af basaltiske asteroider med forskellige kemiske sammensætninger antyder imidlertid en anden oprindelse. Nuværende teorier om asteroiddannelse forudsiger, at v-type asteroider skal være mere rigelige, men 99% af dem, der er forudsagt, mangler i øjeblikket.
familier og grupper:
ca.en tredjedel af asteroiderne i asteroidebæltet er medlemmer af en asteroidefamilie. Disse er baseret på ligheder i orbitalelementer – såsom semi-hovedakse, ekscentricitet, orbitale tilbøjeligheder og lignende spektrale træk, som alle indikerer en fælles oprindelse. Mest sandsynligt ville dette have involveret kollisioner mellem større genstande (med en gennemsnitlig radius på ~10 km), der derefter brød op i mindre kroppe.
nogle af de mest fremtrædende familier i asteroidebæltet er Flora, Eunomia, Koronis, Eos og Themis familier. Florafamilien, en af de største med mere end 800 kendte medlemmer, kan have dannet sig fra en kollision for mindre end en milliard år siden. Beliggende inden for det indre område af bæltet består denne familie af asteroider af S-type og tegner sig for cirka 4-5% af alle Bælteobjekter.
Eunomia-familien er en anden stor gruppe af S-type asteroider, der tager sit navn fra den græske gudinde Eunomia (gudinde for Lov og god orden). Det er den mest fremtrædende familie i det mellemliggende asteroidebælte og tegner sig for 5% af alle asteroider.
Koronis-familien består af 300 kendte asteroider, som menes at være dannet for mindst to milliarder år siden af en kollision. Den største kendte, 208 Lacrimosa, er omkring 41 km (25 mi) i diameter, mens der er fundet yderligere 20 mere, der er større end 25 km i diameter.
EOS (eller Eoan) familien er en fremtrædende familie af asteroider, der kredser om Solen i en afstand af 2,96 – 3,03 AUs, og menes at have dannet sig fra en kollision for 1-2 milliarder år siden. Den består af 4.400 kendte medlemmer, der ligner S-type asteroide kategori. Undersøgelsen af Eos og andre familiemedlemmer i infrarød viser dog nogle forskelle med S-typen, hvorfor de har deres egen kategori (K-type asteroider).
Themis asteroidefamilien findes i den ydre del af asteroidebæltet i en gennemsnitlig afstand på 3, 13 AU fra solen. Denne kernegruppe inkluderer asteroiden 24 Themis (som den er navngivet til) og er en af de mere folkerige asteroidefamilier. Den består af C-type asteroider med en sammensætning, der menes at svare til sammensætningen af carbonaceous chondritter og består af en veldefineret kerne af større asteroider og en omgivende region af mindre.
den største asteroide, der er et ægte medlem af en familie, er 4 Vesta. Vesta-familien menes at have dannet sig som et resultat af en kraterdannende indvirkning på Vesta. Ligeledes kan HED-meteoritterne også stamme fra Vesta som et resultat af denne kollision.
sammen med asteroidelegemerne indeholder asteroidebæltet også støvbånd med partikelradier på op til et par hundrede mikrometer. Dette fine materiale produceres, i det mindste delvist, fra kollisioner mellem asteroider og ved virkningen af mikrometeoritter på asteroiderne. Tre fremtrædende støvbånd er fundet i asteroidebæltet – som har lignende orbitale tilbøjeligheder som EOS, Koronis og Themis asteroidefamilier-og er muligvis forbundet med disse grupperinger.
Oprindelse:
oprindeligt blev asteroidebæltet antaget at være resterne af en meget større planet, der besatte regionen mellem Mars og Jupiters baner. Denne teori blev oprindeligt foreslået af Heinrich Olbders til Vilhelm Herschel som en mulig forklaring på eksistensen af Ceres og Pallas. Imidlertid er denne hypotese siden faldet ud af favør af en række årsager.
for det første er der den mængde energi, det ville have krævet for at ødelægge en planet, hvilket ville have været svimlende. For det andet er der det faktum, at hele båndets masse kun er 4% af Månen. For det tredje peger de betydelige kemiske forskelle mellem asteroiderne ikke på, at de engang har været en del af en enkelt planet.
i dag er den videnskabelige konsensus, at asteroiderne i stedet for at fragmentere fra en stamfader planet er rester fra det tidlige solsystem, der aldrig dannede en planet overhovedet. I løbet af de første par millioner år af solsystemets historie, da gravitationsvækst førte til dannelsen af planeterne, klumper af stof i en accretion disk sammen til dannelse planetesimaler. Disse kom igen sammen for at danne planeter.
men inden for asteroidebæltets område blev planetesimaler for stærkt forstyrret af Jupiters tyngdekraft til at danne en planet. Disse genstande ville fortsætte med at kredse om Solen som før, lejlighedsvis kollidere og producere mindre fragmenter og støv.
i løbet af solsystemets tidlige historie smeltede asteroiderne også til en vis grad, hvilket gjorde det muligt for elementer i dem at blive delvist eller fuldstændigt differentieret efter masse. Imidlertid ville denne periode nødvendigvis have været kort på grund af deres relativt lille størrelse og sandsynligvis sluttede for omkring 4, 5 milliarder år siden i de første titusinder af år af Solsystemets dannelse.
selvom de er dateret til solsystemets tidlige historie, er asteroiderne (som de er i dag) ikke prøver af dets oprindelige selv. De har gennemgået en betydelig udvikling siden deres dannelse, herunder intern opvarmning, overfladesmeltning fra påvirkninger, rumforvitring fra stråling og bombardement af mikrometeoritter. Derfor antages asteroidebæltet i dag kun at indeholde en lille brøkdel af massen af det oprindelige bælte.
computersimuleringer antyder, at det originale asteroidebælte kan have indeholdt så meget masse som Jorden. Primært på grund af gravitationsforstyrrelser, det meste af materialet blev skubbet ud af bæltet en million år efter dets dannelse, efterlader mindre end 0.1% af den oprindelige masse. Siden da antages størrelsesfordelingen af asteroidebæltet at have været relativt stabil.
da asteroidebæltet først blev dannet, dannede temperaturerne i en afstand af 2, 7 AU fra Solen en “snelinje” under vandets frysepunkt. I det væsentlige var planetesimaler dannet ud over denne radius i stand til at akkumulere is, hvoraf nogle kan have givet en vandkilde til Jordens oceaner (endnu mere end kometer).
efterforskning:
asteroidebæltet er så tyndt befolket, at flere ubemandede rumfartøjer har været i stand til at bevæge sig gennem det; enten som en del af en langtrækkende mission til det ydre solsystem eller (i de senere år) som en mission for at studere større Asteroidebælteobjekter. På grund af den lave massefylde af materialer i bæltet anslås oddsene for en sonde, der løber ind i en asteroide, nu til mindre end en ud af en milliard.
det første rumfartøj, der foretog en rejse gennem asteroidebæltet, var Pioneer 10-rumfartøjet, der kom ind i regionen den 16.juli 1972. Som en del af en mission til Jupiter navigerede fartøjet med succes gennem bæltet og gennemførte en flyby af Jupiter (som kulminerede i December 1973), inden det blev det første rumfartøj, der opnåede flugthastighed fra Solsystemet.
på det tidspunkt var der bekymring for, at affaldet ville udgøre en fare for Pioneer 10-rumsonden. Men siden denne mission passerede 11 ekstra rumfartøjer gennem asteroidebæltet uden hændelse. Disse omfattede Pioneer 11, Voyager 1 og 2, Ulysses, Galileo, nær, Cassini, Stardust, nye horisonter, ESA ‘ s Rosettaog Senest daggry rumfartøj.
for det meste var disse missioner en del af missioner til det ydre solsystem, hvor mulighederne for at fotografere og studere asteroider var korte. Kun daggry, nær og JAKSAS Hayabusa-missioner har studeret asteroider i en langvarig periode i kredsløb og på overfladen. Daggry udforskede Vesta fra juli 2011 til September 2012 og kredser i øjeblikket om Ceres (og sender mange interessante billeder af dens overfladefunktioner tilbage).
og en dag, hvis alt går godt, kan menneskeheden endda være i stand til at begynde at udvinde asteroidebæltet efter ressourcer – såsom ædle metaller, mineraler og flygtige stoffer. Disse ressourcer kunne udvindes fra en asteroide og derefter bruges i rummet med In situ-udnyttelse (dvs.omdanne dem til byggematerialer og raketdrivmiddel) eller bringes tilbage til jorden.
det er endda muligt, at menneskeheden en dag kan kolonisere større asteroider og etablere forposter i hele bæltet. I mellemtiden er der stadig masser af udforskning tilbage at gøre, og muligvis millioner af flere objekter derude at studere.
vi har skrevet mange artikler om asteroidebæltet til universet i dag. Her er hvor kommer asteroider fra?, Hvorfor asteroidebæltet ikke truer rumfartøjer, og hvorfor er asteroidebæltet ikke en Planet?.
sørg også for at lære, hvilken er den største asteroide i solsystemet, og om asteroiden opkaldt efter Leonard Nimoy. Her er 10 interessante fakta om asteroider.
vi har også mange interessante artikler om daggry rumfartøj mission til Vesta og Ceres, og asteroide minedrift.
hvis du vil vide mere, tjek NASAs Lunar og Planetary Science side om asteroider, og Hubblesite pressemeddelelser om asteroider.
astronomi kastede også nogle interessante episoder om asteroider, som afsnit 55: asteroidebæltet og afsnit 29: Asteroider Gør Dårlige Naboer.