Пространство между орбитами Марса (среднее расстояние от Солнца 228 млн. км) и Юпитера (778 млн. км) заполнено множеством астероидов (называемых также планетоидами или малыми планетами); их общее число около 250 000 или более. Открытием одного из них, Цереры, в ночь на 1 января 1801 г. ознаменовалось начало девятнадцатого века. Это открытие принадлежит итальянскому астроному Пиацци.
Церера оказалась самым крупным астероидом с диаметром, равным 690 км. Диаметры только трех других — Паллады, Весты и Гигеи — превосходят 300 км. Размеры примерно 400 астероидов находятся в пределах от 15 до 300 км, в то время как все остальные — меньше 15 км. Многие из более чем 2000 наблюдавшихся астероидов, получивших официальные названия, имеют размеры около одного километра, то есть представляют собой просто каменные горы, летающие в космическом пространстве. Но подавляющее большинство из четверти миллиона астероидов значительно меньших размеров; это валуны, которые мог бы поднять человек. Кроме того, существуют бесчисленные метеорные частицы размером с песчинки, образовавшиеся, вероятно, вследствие столкновений астероидов.
Названия малых планет чрезвычайно разнообразны. Первой группе открытых астероидов были присвоены женские имена, заимствованные из мифологии; затем, начиная с Эроса, скитальцы с эксцентрическими орбитами стали носителями мужских мифологических имен. К концу столетия астероидов было открыто столько, что запас древнегреческих имен иссяк, и с тех пор каждый наблюдатель мог назвать новый астероид по своему усмотрению — собственным или чужим именем. Так появились некоторые причудливые названия, например Фотографика, Гиляритас, Гипподамия, Фантазия, Рокфелия.
Лишь один астероид, Веста, временами становится доступным для наблюдения невооруженным глазом (шестая звездная величина). Остальные видны только в телескоп, причем иногда наблюдаются лишь один-единственный раз, а затем теряются, прежде чем удается вычислить их орбиту. Вероятно, многие из открываемых каждый год астероидов уже наблюдались раньше, но в каждом конкретном случае этого нельзя сказать уверенно.
О малых планетах и о их происхождении почти ничего не известно.
Загадка 1. Астероиды — осколки древней планеты?
Согласно распространенной теории, десятая планета, вращавшаяся когда-то вокруг Солнца на расстоянии 240 млн. км за орбитой Марса, приблизилась к Юпитеру. Его мощное притяжение вызвало настолько большие приливные напряжения в теле пришельца, что последний распался на куски, образовав современные астероиды. Астероидия, вероятно, была небольшой планетой, так как подсчитано, что, если все планетоиды собрать вместе, они составят планету меньше Меркурия. Однако много астероидов за длительное время могло по разным причинам исчезнуть, так что погибшая планета по своим размерам, вероятно, была такой же, как Марс.
Рис. 7. Обращавшаяся некогда между орбитами Марса и Юпитера гипотетическая планета Астероидия взорвалась и образовала рой малых планет.
Другая теория утверждает, что пояс астероидов — это сырье, предназначавшееся для «неродившейся» планеты. После того как из своего сгущения в первичном газо-пылевом облаке образовался Юпитер, его сильное притяжение разорвало соседний зародыш, прежде чем тот сконденсировался в планету. Вместо нее образовались сгущения, которые впоследствии эволюционировали в небольшие твердые тела.
Каково бы ни было происхождение пояса астероидов, вероятно, именно он обеспечил нашу солнечную систему объектами другого класса.
Загадка 2. Пояс астероидов — источник случайных одиночных метеоров?
Существуют доказательства того, что столкновения между крупными астероидами приводили и приводят к возникновению метеорных тел, которые затем рассеиваются в пространстве, причем некоторые из них в дальнейшем могут пересекать земную орбиту. Большинство из них — микротела размером с песчинки и меньше. Это они вызывают явление метеоров (астрономический термин, относящийся только к светящемуся следу), вспыхивающих на нашем ночном небе и называемых в народе «падающими звездами». Те из них, которые не сгорают при входе в земную атмосферу, падают на поверхность как метеориты.
Это справедливо только для спорадических (случайных) метеоров, появляющихся на небе почти каждую ночь. Эффектные метеорные дожди, «идущие» около десяти раз за год, имеют другое происхождение: они являются, вероятно, остатками ядер комет, разорванных притяжением больших планет при неосторожном подходе к ним. Что касается комет, то они приходят не из пояса астероидов, а, по-видимому, из-за пределов солнечной системы.
Поскольку любая планета, так же как и Земля, не однородна, а состоит из ядра, мантии и коры, содержащей различные вещества, то из предполагаемого теоретиками взрыва древней планеты следует другой интересный вывод.
Загадка 3. Не окажутся ли астероиды богатыми месторождениями полезных ископаемых для будущих космонавтов-геологов?
После распада древней Астероидии из ее внутренних слоев образовались бы астероиды различных видов. Например, ее ядро, расплавленное или холодное, распалось бы на глыбы, состоящие из железо-никеля или, во всяком случае, содержащие в большом количестве тяжелые металлы. Верхний полурасплавленный слой магмы освободил бы лавообразное вещество, которое, затвердев, образовало бы каменные метеорные тела. Кора, если она была твердой, или верхний слой «пены», если вещество расплавлено, распалось бы на куски причудливой формы. Если бы атмосфера, подобная земной, уже успела образовать окислы, то многие большие глыбы и капли, разлетающиеся в разные стороны, представляли бы собой богатые руды железа, алюминия, марганца, олова и других металлов.
Если времени было недостаточно и составляющие атмосферу газы не успели вступить в химические соединения с твердым веществом, то глыбы могут наполовину состоять из чистых металлов, в том числе из золота и серебра. Не исключено, что будущие разведчики астероидов обнаружат алмазы и другие драгоценные камни, вкрапленные в кварцеподобные осколки Астероидии.
Некоторые ученые, разрабатывающие программу космических исследований, считают, что астероиды окажутся сокровищницами ценных металлов и драгоценных камней. Их добыча свелась бы к вылавливанию кусков в межпланетном пространстве и погрузке в ракеты. Это не беспочвенная мечта. Как показал анализ образцов астероида, образовавшего Аризонский кратер, он содержал такой большой процент платины, что всего в астероиде ее, вероятно, было восемь тонн.
С астероидами связана и еще одна загадка, волнующая умы ученых.
Загадка 4. Какова форма астероидов?
Астероид Эрос обнаруживает значительные флуктуации блеска. Такие колебания блеска возможны и в случае сферического тела, если одна его половина светлая, другая темная и они видны попеременно вследствие осевого вращения. Но, поскольку почти все астероиды, за исключением самых больших, меняют свой блеск, наиболее вероятно, что среди них нет тел сферической формы.
Например, Эрос, по-видимому, имеет 25 км в длину и 10 км в ширину, напоминая по форме гигантскую картофелину, кувыркающуюся в космическом пространстве. При виде сбоку он благодаря большей отражающей поверхности увеличивает свой блеск. Когда же на Землю направлена его ось, блеск составляет лишь 1/3 максимального.
Вероятно, другие астероиды имеют более сложные формы с выпуклостями, плоскими участками поверхности, зазубренными скальными выступами и рваными краями. Космонавты могут встретить малые планеты в виде тороидов («бубликов»), гантелей, шаров с шипами и даже подобий пирамид, кубов, ромбоидов и других причудливых геометрических фигур.