Planetoidy – definicja, skład, podział i miejsce w Układzie Słonecznym

Planetoidy (Asteroidy, planetki) są ciałami niebieskimi o niewielkich rozmiarach które orbitują wokół gwiazdy. Prawdopodobnie są pozostałościami po formowaniu się Układu Słonecznego.

Większość z nich znajduje się na orbicie między Marsem a Jowiszem w pasie planetoid. Ich rozmiary są różne. Westa – największa z nich ma około 530km średnicy, natomiast najmniejsze z nich mają mniej niż 10km średnicy. Ogólna masa wszystkich planetoid razem wziętych jest mniejsza niż masa naszego Księżyca.

Większość planetoid ma nieregularne kształty, choć kilka z nich przypomina kule. Najczęściej pokrywają je kratery. Biegną wokół Słońca po eliptycznej orbicie oraz obracają się wokół własnej osi w sposób nieprzewidywalny. Ponad 150 planetoid posiada niewielkie księżyce (niektóre z nich nawet dwa). Istnieją również planetoidy binarne – gdzie dwie planetoidy przyciągają się wzajemnie i obracają się wokół siebie nawzajem.

Historia

Pierwszą i największą planetoidę orbitującą między Marsem a Jowiszem odkrył Giuseppe Piazzi 1 stycznia 1801r. Nazwał ją Ceres. Początkowo była uważana za kometę, potem za planetę, następnie za asteroidę, a ostatecznie została planetą karłowatą.

W lutym 1973r pierwsza sonda kosmiczna Pioneer 10 przekroczyła pas asteroid. Do tego momentu naukowcy nie byli pewni, czy taki wyczyn w ogóle jest możliwy.

W latach 1991-1993 sonda Galileo przeleciała w pobliżu planetoidy i zrobiła jej kilka zdjęć. Sonda odkryła również pierwszą asteroidę z własnym księżycem – maleńki Dactyl orbitujący wokół planetoidy Ida.

W latach 1997-2001 sonda NEAR Shoemaker orbitowała wokół planetoidy Mathilde. Był to pierwszy taki wyczyn w historii i pozwolił nam zebrać wiele danych dotyczących planetoid. 9 lat później wylądowaliśmy na jednej z planetoid. Sonda Hayabusa wróciła na Ziemię z pierwszymi próbkami planetoidy.

Skład Planetoid

Istnieją trzy główne klasyfikacje planetoid typ C, typ S i typ M.

- Typ C (chondryt) to najbardziej popularny typ planetoidy. Najprawdopodobniej składają się one z silikatów i są raczej ciemne. Są jednymi z najstarszych obiektów w Układzie Słonecznym.

- Typ S (skaliste) składają się z silikatów, niklu i żelaza.

- Typ M (metaliczne) składają się głównie z niklu i żelaza.

Różnice w składzie planetoid mają związek z miejscem Układu Słonecznego w którym postały. Niektóre z nich uformowały się blisko Słońca i stopiły się zaraz po tym, jak się uformowały ze względu na wysokie temperatury panujące w pobliżu naszej gwiazdy. Żelazo zebrało się w jądrze planetoidy zmuszając bazalt w postaci lawy (skały wulkaniczne) do przemieszczenia się na powierzchnię.

Duża grawitacja Jowisza i rzadkie bliskie przeloty obok marsa zmieniają orbitę planetoid, odsuwając je od głównego pasa planetoid i wyrzucając je w różnych kierunkach, czasami na kurs kolizyjny z innymi planetami. To właśnie jedna z takich planetoid przyczyniła się do wyginięcia dinozaurów.

Naukowcy bezustannie monitorują planetoidy, które mogą znaleźć się na kursie kolizyjnym z Ziemią. Radary są jednym z najlepszych narzędzi dzięki którym można monitorować potencjalnie niebezpieczne ciała niebieskie. Sygnał odbija się od ciał niebieskich i pozwala wiele dowiedzieć się o orbicie planetoidy, jej prędkości, kształcie, rozmiarze i zawartości metalu.

Klasyfikacja Planetoid

planetoidy klasyfikuje się ze względu na ich położenie w Układzie Słonecznym. Wyróżniamy trzy główne grupy planetoid:

Planetoidy głównego pasa

Większość znanych planetoid znajduje się w pasie pomiędzy Marsem a Jowiszem. Pas zawiera między 1.1 miliona do 1.9 miliona planetoid większych niż 1km i miliony mniejszych. Na początku istnienia Układu Słonecznego grawitacja nowo utworzonej planety – Jowisza zakończyła proces tworzenia nowych ciał niebieskich w tym rejonie i sprawiła, że małe ciała niebieskie zaczęły się ze sobą zderzać rozłamując na planetoidy. To głównie one znajdują się w pasie planetoid.

Wiele osób uważa, że pas planetoid jest gęsto zaludniony ciałami niebieskimi, jednak nie jest to prawda. Są one rozproszone na tak dużej przestrzeni, że trafienie na jakąś byłoby bardzo ciężkie. Niestety, wszystkie filmy science-fiction w których bohaterowie uciekają przez pas planetoid tylko dzięki szczęściu i niezwykłym zdolnościom pilota, który potrafi manewrować statkiem w ciasnych przestrzeniach są kłamstwem.

Planetoidy trojańskie

te planetoidy dzielą orbitę z większą planetą, ale nie zderzają się z nią ze względu na swoje położenia. Są one skupione wokół dwóch punktów libracji (punkt Lagrange'a). ¹

Trojańczycy należący do Jowisza są największym zbiorem tego typu planetoid. Ponieważ skupiają się wokół dwóch punktów libracji zostały podzielone na dwa „obozy” - grecki i trojański. Istnieje możliwość, że jest tam tyle samo planetoid co w pasie głównym. Mars i Neptun również posiadają swoje planetoidy trojańskie. W 2011 NASA ogłosiła, że Ziemia posiada własną planetoidę Trojańską. Została ona nazwana 2010 TK₇.

Pierwszą planetoidą trojańską jaką odkryliśmy był (588) Achilles.

Planetoidy bliskie Ziemi

Orbity tych ciał niebieskich przechodzą blisko Ziemi. Niektóre z nich poruszają się tak blisko Ziemi, że mogą stanowić niebezpieczeństwo. Jest jednak druga strona medalu – ze względu na fakt, że znajdują się tak blisko Ziemi istnieje możliwość wysłania na nie statku kosmicznego. Jak dotąd wysłaliśmy sondy kosmiczne na trzy takie planetoidy: (433) Eros, (25143) Itokawa oraz (4179) Toutatis.

Wyróżniamy cztery rodziny planetoid bliskich Ziemi. Są one klasyfikowane ze względu na orbitę:

Grupa Atiry – są to planetoidy, których orbity znajdują się wewnątrz orbity Ziemi. Oznacza to, że najbardziej oddalony od Słońca punkt na orbitach tych ciał niebieskich nie wykracza poza orbitę Ziemi. Pierwszą asteroidą, która została odkryta w tej grupie była 163693 Atira. Jak dotąd odkryto piętnaście planetoid należących do tej grupy. Naukowcy znają nawet ich dokładne orbity. Kolejne trzy oczekują zatwierdzenia. Znanych jest również 58 ciał niebieskich, które mogą należeć do tej grupy. Na chwilę obecną astronomowie badają je, aby móc dokonać prawidłowej klasyfikacji. Ze względu na fakt, że planetoidy w tej grupie nie przecinają orbity Ziemi nie stanowią dla nas bezpośredniego zagrożenia. Jednak ze względu na fakt, że nachodzą na orbitę Wenus i Merkurego mogą w przyszłości zmienić bieg i stać się zagrożeniem dla naszej planety.

Grupa Ateny – są to planetoidy o orbicie nachodzącej na orbitę Ziemi. Ich orbita jest zwykle eliptyczna i w większość zawiera się wewnątrz orbity Ziemi, jednak szczyt elipsy wykracza poza tor biegu naszej planety. Grupa została nazwana po pierwsze planetoidzie odkrytej w tej grupie - 2062 Atena. Jak dotąd odkryto ponad 1300 ciał niebieskich w tej grupie. Część z nich została zaklasyfikowana jako potencjalnie niebezpieczna dla Ziemi. W 2004 jedna z planetoid (99942) Apofis wzbudziła obawy naukowców, ponieważ z obliczeń wynikało, że znajduje się na kursie kolizyjnym z Ziemią i uderzy w nią w 2029r. Na szczęście okazało się, że w obliczenia wkradł się błąd. Dokładniejsze wyznaczenie orbity planetoidy wykluczyła tę możliwość.

Grupa Apolla – to planetoidy, których orbita jest większa niż orbita Ziemi. Orbita naszej planety zawiera się wewnątrz orbity tych ciał niebieskich. Jest największą grupą planetoid bliskich Ziemi. Na chwilę obecną odkryto ponad 8180 ciał niebieskich w tej grupie, ale tylko 1133 z nich otrzymały oficjalne nazwy. Ze wszystkich tych planetoid 1472 mogą stanowić zagrożenie dla Ziemi. Meteor Chelyabinsk, który eksplodował nad miastem Chelyabinsk w Rosji 15 lutego 2013 roku należał do tej grupy planetoid. Na szczęście nie spowodował on ofiar śmiertelnych, jednak około 1000 osób zostało rannych. Największą znaną planetoidą w tej grupie jest 1866 Syzyf, ze średnicą 5.5km.

Grupa Amora – orbity tych planetoid są większe niż orbita Ziemi i nie nachodzą na nią. Znajdują się między Ziemią a Marsem. Dwa księżyce Marsa mogą być planetoidami pochodzącymi z tej grupy. Są trzy główne kryteria jakie musi spełnić planetoida, aby należeć do grupy Amora. Po pierwsze jej orbita musi przynajmniej częściowo znajdować się blisko Ziemi (bliżej niż do innych planet); po drugie orbita planetoidy musi znajdować się całkowicie poza orbitą Ziemi; po trzecie nie może jej przekraczać. Wszystkie te kryteria sprowadzają się do jednego: jeśli orbita asteroidy znajduje się między 1AU i 1.40 AU², jest uważana za należącą do grupy Amora. W tej grupie znajduje się planetoida (433) Eros. Jedna z pierwszych na których udało nam się wylądować.

Największe planetoidy

Obiekty w pasie asteroid nie mogą zostać nazwane planetami, ponieważ nie spełniają wszystkich trzech warunków, jednak istnieją wśród nich ciała niebieskie, którym niewiele brakuje. Największe z nich (1) Ceres, (4) Westa, (2) Pallas i (10) Hygiea posiadają średnice wystarczające duże, by móc uzyskać równowagę hydrostatyczną – warunek, który należy spełnić aby zostać planetą karłowatą.

Jak dotąd tylko Ceres został zakwalifikowany jako planeta karłowata. Jest wystarczająco dużym obiektem, aby pod wpływem grawitacji przyjąć kształt kuli. Pozostałe trzy ciała niebieskie nadal czekają na werdykt.

Ceres podobnie jak inne planety oraz planety karłowate posiada skorupę (najprawdopodobniej lodową), płaszcz i jądro. Wiemy, że Westa również je posiada, ale jest pozbawiona wody. Prawdopodobnie powstała blisko Słońca, więc woda zdążyła z niej wyparować zanim przyjęła swoją ostateczną orbitę.

W jaki sposób nazywane są planetoidy?

Komitet ds. Nomenklatury Małych Ciał Międzynarodowej Unii Astronomicznej jest mniej rygorystyczny jeśli chodzi o nadawanie nazw ciałom niebieskim niż komitety zajmujące się nazwami innych ciał niebieskich, więc astronomowie mogą popuścić wodze fantazji.

Jedna z planetoid została nazwana Mr. Spock po kocie naukowca, który ją odkrył, inna po muzyku rockowym Franku Zappa. Wokół Słońca latają również komety nazwane po ulubionych nauczycielach naukowców. Są też bardziej poważne nazwy – jak siedem planetoid nazwanych po członkach załogi statku kosmicznego Columbia, którzy zginęli w 2003. Wiele z nich swoje nazwy bierze od autorów książek, jak np. 2675 Tolkien, 3836 Lem, 11020 Orwell, 127005 Pratchett.

Komitet nie lubi nazywania planetoid po zwierzętach domowych, więc Mr. Spock jest dość samotną planetoidą. Chyba że weźmiemy pod uwagę planetoidę 6042 Cheshirecat, nazwaną po kocie z „Alicji w Krainie Czarów”.

1. Punkt libracji jest miejscem w przestrzeni, w którym ciało o niewielkiej masie może pozostać w spoczynku względem innych ciał układu.
2. 1UA - jednostka astronomiczna, równa odległości Ziemi od Słońca