ЛАБОРАТОРИЯ МЕТЕОРИТИКИ ГЕОХИ РАН

Космические лилипуты
Они же - астероиды, они же - малые планеты. И названы они были так потому, что, подобно Земле и другим крупным планетам Солнечной системы, движутся по орбитам вокруг нашего Светила.

ГЕОРГИЙ БУРБА, кандидат географических наук

Еще в конце XVII века английский астроном Эдмунд Галлей высказал предположение, что кометы могут падать на Землю, вызывая глобальные катастрофы, сходные с библейским Всемирным потопом. Он даже полагал, что от подобного столкновения могла образоваться впадина Каспийского моря - в те времена Каспий изображался на картах в виде круга, напоминающего гигантский кратер. С тех пор идеи космического столкновения-катастрофы время от времени высказывались разными учеными. Однако до определенного момента идеи эти были не более чем предположениями.

Если бы 65 млн. лет назад кто-то мог взглянуть на Землю с высоты 100 км, то этот гипотетический наблюдатель увидел бы над районом нынешнего мексиканского полуострова Юкатан грандиозный взрыв, выбросивший за пределы земной атмосферы огромную массу воды в виде гигантской воронки. К каким последствиям может привести падение на Землю даже сравнительно небольшого небесного тела, можно судить по реконструкциям этой предполагаемой катастрофы. По мнению большинства исследователей, тогда наша планета столкнулась с астероидом, имевшим примерно 10 км в поперечнике. В атмосфере Земли он развалился на обломки, которые, падая на поверхность планеты, произвели страшные разрушения. Взрывы колоссальной мощности вызвали землетрясения, ураганы и наводнения, выжгли все живое на десятки километров вокруг. Облака пыли, дыма, пепла и пара окутали всю Землю, на годы затмив Солнце, прошли кислотные дожди. Наступило долговременное похолодание. Это вызвало массовую гибель многих видов растений и животных, в том числе динозавров. Некоторые ученые считают, что подобные катаклизмы происходили в истории Земли неоднократно, повторяясь каждые 20-30 миллионов лет.

Первый астероид- Церера - был открыт в самом начале XIX века. Вслед за ним обнаружилось еще несколько подобных небольших небесных тел, движущихся вдалеке от Земли - между орбитами Марса и Юпитера. А в самом конце столетия был найден первый астероид, путь которого пролегал сравнительно недалеко от земной орбиты. И тут идея столкновения начала обретать зримые черты. Дело в том, что характер движения этого астероида, получившего сначала номер 433, а впоследствии название Эрос, оказался необычным. В отличие от своих предшественников, расположенных вдали от' Земли - между Марсом и Юпитером, он двигался таким образом, что его путь пересекал орбиту Марса и подходил к орбите Земли ближе, чем орбиты соседних больших планет. Минимальное расстояние между Эросом и Землей оказалось равным 22,5 млн. км.
В 1932 году был обнаружен астероид Аполлон, орбита которого, как оказалось, не просто приближается к земной, но даже пересекает ее. А спустя еще 5 лет Земля чуть не столкнулась с астероидом Гермес, пролетевшим на расстоянии, всего в 1,6 раза превышавшем 'месторасположение' Луны. Этот небольшой, диаметром 800 м, астероид был замечен астрономами лишь за несколько дней до сближения с Землей, поэтому точно определить его орбиту не удалось, а вскоре он и вовсе пропал из поля зрения. Его повторного прохождения вблизи нашей планеты ученые не исключают, однако теперь оно вряд ли станет столь же неожиданным, поскольку астрономы разных стран ведут за приближающимися к Земле астероидами постоянные наблюдения.
Сейчас известно более 500 космических объектов с подобными орбитами. Они, получившие название околоземных астероидов или астероидов, сближающихся с Землей, сравнительно небольшие - лишь два наиболее крупных из них достигают 30-40 км в поперечнике. Считается, что помимо них существует еще и множество маленьких, пока недоступных для обнаружения с помощью телескопа объектов. Общее же число околоземных астероидов 'оценивается' на сегодняшний момент в 5 000.

На сегодняшний день известно около 500 астероидов, чьи орбиты пересекаются с орбитой Земли. Некоторые астероиды движутся по очень сильно вытянутым эллиптическим траекториям. Например, астероид Икар оказывается то ближе к Солнцу, чем Меркурий, то даже дальше от Светила, чем Марс. Считается, что есть много пока еще не обнаруженных астероидов, движущихся именно по таким орбитам, и от них вполне можно ожидать неприятных сюрпризов.

ПОДОБНЫЕ ЗВЕЗДАМ
Что же представляют собой эти космические 'лилипуты', столь небезопасные для человечества?
Название 'астероид' происходит от греческих слов 'aster' - звезда и 'eidos' - вид и означает 'звездоподобный', или имеющий вид звезды. Названы эти объекты были так потому, что даже в самые мощные телескопы они, в отличие от планет с хорошо различимым диском и даже деталями на нем, были видны лишь как маленькие блестящие точки. А малыми планетами их назвали потому, что они, подобно Земле и другим крупным планетам Солнечной системы, движутся по орбитам вокруг нашего Светила. Подавляющее большинство астероидов расположено между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый главный пояс астероидов, хотя некоторые из объектов выходят далеко за эти пределы. Одни из них, например Адонис, Дедал, Икар, очень близко подходят к Солнцу, другие - напротив, значительно удалены от него. Последние формируют скопления между орбитами Сатурна и Урана, а также на самой 'окраине' Солнечной системы - за орбитой Нептуна (внешний пояс астероидов). С точки зрения астрономии среди небесных тел выделяют планеты, движущиеся по орбитам вокруг Солнца, и спутники, движущиеся по орбитам вокруг планет. В группу планет попадают тела самого разного размера, в том числе и сравнительно небольшие, которые так и называют - малые планеты, или астероиды. С точки же зрения планетологии (геологии планет) важно не то, как данное небесное тело движется в Солнечной системе, а какие внутри него происходили и происходят геологические процессы. При таком подходе к планетным телам относятся не только собственно планеты, но и наиболее крупные спутники и столь же крупные астероиды. А вот мелкие спутники планетология относит к астероидному классу тел - это такие объекты, на которых вряд ли происходили геологические процессы, связанные с разогревом и выплавлением магм, и у которых, скорее всего, отсутствуют ядро и кора, характерные для планет. Диаметр таких малых тел не превышает 100-200 км.

(А)

(B)

(C)

Карты Солнечной системы, показывающие расположение всех астероидов на одну и ту же дату - 14 августа 2003 г.: (A) во внешнем поясе астероидов (красные и белые точки), (В) в главном поясе астероидов (зеленые точки), (С) в самой центральной части Солнечной системы, ограниченной орбитой Марса, то есть эти астероиды (красные точки) расположены ближе к Солнцу, чем внутренняя граница главного пояса астероидов. Каждая последующая карта дает более подробное изображение центральной части предыдущей карты.

'НЕПРАВИЛЬНЫЕ' СПУТНИКИ
Несколько лет назад было обнаружено, что Земля движется по своей орбите вокруг Солнца, сопровождаемая не только Луной, но и еще по крайней мере четырьмя маленькими спутниками, которые даже во время минимального сближения с Землей расположены гораздо дальше, чем Луна, и видны только в очень сильные телескопы. Первым из таких объектов, названных квазиспутниками (то есть похожими на спутники, поскольку они совершают свои обороты не вокруг самой Земли, а вокруг земной орбиты), стал астероид (3753) Круинье, который движется вокруг Солнца по одной орбите с Землей, но по спирали, описывая протяженные 'пируэты' вокруг Земли. Плоскость его орбиты сильно наклонена к земной, поэтому столкновение с ним нам не угрожает - в моменты пересечения с орбитой Земли он находится либо выше, либо ниже нее. Минимальное расстояние между Круинье и Землей составляет 15 млн. км, что в 40 раз больше, чем расстояние до Луны. Этот астероид движется по обширному пространству между орбитами Меркурия и Марса, но 'осью' его перемещений в космосе служит орбита Земли, вокруг которой он делает один виток в год и постепенно, за десятилетия проходит путь в виде спирали, 'намотанной' вокруг орбиты Земли. За последние 5 лет были открыты еще три астероида, находящиеся в подобном же динамическом резонансе с Землей. Полагают, что из-за близости к Земле и движения по орбитам, сходным с земной, такие 'неправильные' спутники могут стать первыми кандидатами для полетов с целью добычи на них полезных ископаемых, если, конечно, они там окажутся.

Взаимное расположение орбит Земли и одного из 'неправильных спутников' 2002 АА29.

ГАЛЕРЕЯ ПОРТРЕТОВ
Ни один из астероидов, кроме яркой Весты, невозможно увидеть с Земли невооруженным глазом, а большинство из них настолько малы, что определить их размеры и форму чрезвычайно трудно даже в сильный телескоп - ведь расположены они от Земли дальше, чем Марс. Поэтому, чтобы детально рассмотреть строение поверхности астероидов, надо подобраться к ним поближе. И это уже неоднократно было сделано с помощью автоматических станций. Первое достоверное представление о том, как выглядит поверхность небесного тела, сходного по размерам и плотности с астероидами, дали снимки Фобоса и Деймоса, полученные в 1972 году с американской станции 'Маrinег-9'. Эти спутники Марса считаются 'заблудившимися' астероидами, проходившими вблизи планеты, попавшими в поле ее притяжения да так и оставшимися навсегда на орбитах вокруг Красной планеты. Впоследствии более подробные снимки Фобоса были переданы на Землю американской AC 'Viking' и советской 'Фобос-2'. Оказалось, что форма Фобоса вытянутая, а его размеры составляют 27x21 км. В 1990-х годах космические станции были направлены и к 'настоящим' астероидам. Причем большинство из них встречались с астероидами 'попутно'. Американская станция 'Galileo' по дороге к Юпитеру пролетела вблизи Гаспры и Иды, обнаружив у Иды спутник названный Дактилем, - первый достоверно установленный спутник астероида. Итало-европейско-американская станция 'Cassmi' на своем пути к Сатурну сфотографировала не большой (диаметром 15-20 км) астероид Мазурский, впервые определив его размеры. Направлявшиеся на встречу с кометами американские зонды 'Deep Space 1' и 'Stardust' прошли вблизи астероидов Брайль и Аннафранк, передав на Землю их фото.

Астероид (2685)
Мазурский.

Фото получено в 2000 году с расстояния 16 млн. км станцией 'Cassini', пролетавшей через главный пояс астероидов на пути к Сатурну. Впервые с помощью космической техники изучен объект, труднодоступный для наблюдений с Земли из-за его малого диаметра (15-20 км), величину которого удалось определить только по этому снимку. Астероид носит имя выдающегося американского планетолога Гарольда Мазурского (1923-1990), пионера исследований планет, участвовавшего в работах со всеми планетными космическими станциями, запущенными в США, - от первых лунных 'Ranger' 1960-х годов до пролета 'Voyager' вблизи Нептуна в конце 1980-х.

'Портрет' этого околоземного астероида, имеющего в поперечнике 500 м, был получен в 1995 году путем радиолокации из трех центров дальней космической связи - Голдстоун (Калифорния), Евпатория (Украина и Россия) и Касима (Япония). Из первых слогов их названий было составлено имя для этого нового астероида - Голевка (6489). Это первое столь подробное изображение астероида размером менее 1 км. Цветами показана величина уклонов поверхности.

Астероид (433) Эрос размером 33x13 км - один из двух крупнейших объектов, пересекающих орбиту Земли. Станция NEAR определила при измерениях на его поверхности, что по составу Эрос напоминает железо-каменные метеориты с очень низким содержанием железа.

Астероид Матильда (253), открыли в 1885 году. Это один из наиболее темных объектов в Солнечной системе (отражает лишь 3% падающего на него света), поэтому, когда станция NEAR в 1997 году впервые сфотографировала поверхность этого астероида, то кратерам на нем дали названия, связанные с местами добычи угля на Земле (например, польский Люблин, сибирский Кузнецк, французская Лотарингия, немецкий Ахен). Диаметр Матильды - 52 км. Это крупнейший из астероидов, изученных автоматическими станциями. А вот средняя плотность его мала - всего на 30% больше, чем у воды, что может свидетельствовать о большой пористости каменного материала, из которого состоит этот астероид, либо о наличии в его недрах льда.

Астероид (45) Евгения и спутник Маленький Принц (слева вверху, почти сливается с переэкспонированным изображением самого астероида). Это второй астероид, у которого надежно определено наличие спутника, причем впервые это сделано с Земли. Фото, полученное в 1998 году в обсерватории на горе Мауна-Кеа (Гавайские о-ва), позволило определить, что диаметр астероида 215 км, а спутника - 13 км. Маленький Принц движется по круговой орбите радиусом 1 190 км, делая один оборот вокруг Евгении за 5 земных суток.

'Семейный портрет' крупнейших астероидов (диаметр более 200 км). Показаны их форма и размеры в сравнении с Марсом. Перед каждым названием - номер астероида. Особого внимания заслуживают двойной астероид (624) Гектор и 'семейный портрет' Флоры-группа расположенных рядом мелких астероидов (лишь пять из них превышают 30 км в диаметре), среди которых и Гаспра - первый астероид, заснятый с космической станции. Вокруг трех астероидов - Евгении, Гермионы и Камиллы - вращаются небольшие естественные спутники.

Сейчас точно определены параметры орбит почти 66 000 астероидов. Каждый из них имеет свой порядковый номер, присваиваемый Международным астрономическим союзом. Почти у 11 000 из них есть собственные названия, перед которым, чтобы не запутаться, астрономы всегда указывают еще и порядковый номер: (1) Церера, (2) Паллада, (3) Юнона, (4) Веста и так далее. В последнее время в связи с совершенствованием методов астрономических наблюдений количество открытых астероидов растет в геометрической прогрессии, удваиваясь каждые 2 года, а вот присвоение новых названий идет с 'постоянной скоростью' - примерно 1 200 названий в год.

ОСОБАЯ МИССИЯ
Для американской станции NEAR 'встреча' с астероидом (433) Эрос была главной целью полета, попутно же станция прошла еще и возле астероида Матильда диаметром 52 км - крупнейшего из астероидов, исследованных с помощью космических станций. О цели полета говорило уже само название этой станции - сокращение от 'Near Earth Asteroid Rendezvous'('Встреча с околоземным астероидом'). Сначала станция пролетела вблизи Эроса, что позволило точнее определить параметры его орбиты и при следующей встрече с Эросом год спустя затормозиться и стать первым в мире искусственным спутником астероида. Уже во время полета станции было присвоено имя недавно погибшего в экспедиции по поиску метеоритов в австралийской пустыне американского планетолога Юджина Шумейкера - пионера геологических исследований Луны и планет, ученого, внесшего в последние годы громадный вклад в поиски околоземных астероидов. Станция стала называться NEAR-Shoemaker. После успешно проведенного очень детального фотографирования и получения глобальной карты поверхности Эроса было решено попытаться посадить станцию на астероид, хотя ни программа полета, ни конструкция самой станции этого не предусматривали. При плавном сближении станции с астероидом были получены уникальные снимки, показывающие, как выглядит поверхность этого малого небесного тела вблизи - различались детали размером до 1 см! Правда, ничего особенного там не оказалось - кратеры, камни и мелкозернистый грунт между ними, то есть примерно, как на Луне. Сев на поверхность Эроса, сила тяжести на котором в 1 500 раз меньше земной, станция NEAR-Shoemaker впервые провела исследования химического состава непосредственно на астероиде - были получены гамма-спектры, показывающие, какие химические элементы вносят основной вклад в состав грунта на Эросе.

Более 100 тыс. кратеров и около 1 млн. каменных глыб размером с дом обнаружено на поверхности Эроса по детальным (как на этой 'фотомозаике') снимкам, сделанным станцией NEAR.