Угроза импакта - Пояс Койпера и Кентавры

Credit: R. Hurt (SSC-Caltech), JPL-Caltech, NASA

3.1. Введение.
В 1951 году американский астроном и космолог Джерард Койпер (Jerard Kuiper) [1], на основании наблюдений ряда малоразмерных объектов (в - основном комет), пересекающих радиус орбиты Нептуна, высказал предположение о существовании в диапазоне 35-50 а.е. от Солнца пояса планетоидов, являющегося источником периодических комет. 80-90ые годы ХХ века и первые годы века текущего стали эпохой открытий, в корне изменивших наши представления о характере распределения материи на значительных расстояниях от Солнца. Первым, задолго до гипотез Койпера, был обнаружен Плутон. Открытие принадлежит Клайду Томбо, наблюдателю Ловелловской обсерватории в 1930 году. Изучение параметров Плутона мало прояснило их взаимосвязь с возмущениями орбиты Нептуна. Исследователю, во многом, повезло.

В 1992 году, после 5 лет систематических поисков, Гавайской обсерваторией был открыт первый, после Плутона и Харона, транснептунный объект QB1 (период 291 год, орбита круговая, перигелий 40,9 а.е., афелий 47,8 а.е, диаметр оценивается около 283 км.) На март 1999 года было открыто 113 объектов пояса Койпера (Edgeworth-Kuiper Belt Objects), сейчас их известно несколько тысяч. Крупнейшие из них (помимо Плутона), имеют диаметр от 1000 км. до 3000 км. Наименьший из наблюдаемых -96 км. Средний диаметр оценивается от 300 до 500 км. Плутон является лишь крупнейшим в широком классе подобных объектов, Международный Астрономический Союз (International Astronomical Union, IAU) пришел к решению не сохранять за ним традиционный статус планеты, а внести его, наряду с другими объектами его класса в число карликовых планет (lesser planets) . Объектов класса Плутино (Plutinos) на подобных орбитах ожидается от 35 000 (Стерн, 2000 год) до 70 000 (Джевит, Левисон и Дункан, 1997, 1999 годы). Плутону, в ряду транснептунных объектов (ТНО), присвоен порядковый номер.

В 2005 году последовало практически одновременное сообщение нескольких исследовательских групп об обнаружении (в 2003-2004 годах), целого ряда классических и неклассических объектов (2003 EL61, имеющий собственный спутник, а также 2005 FY9 и др.), один из которых (2003 UB313, K31021C) по диаметру (около 3000 км) превышает Плутон.

Каждый месяц наблюдений приносит информацию о десятках подобных, ранее не изученных, тел [2]. Суммарная масса объектов составляет внушительную часть массы планеты земной группы (пессимистичная оценка) - от 0,02 до 0,5 масс Земли по расчетам Вейсмана (1995), Джевита(1999), Морбиделли (1999), Малхотры (2000), Стерна (1995). В 1998 году Андерсон и др., на основании траекторных данных движения АМС 'Пионер-10', оценили массу пояса как 0,1 от массы Земли, однако этот результат получен только по одной из возможных траекторий (аппарат мог пройти вдали от скоплений массивных объектов) [1]. Далее, мы будем предполагать массу в диапазоне между данной оценкой Андерсона (0,1 массы Земли) и Хэмида (1,3 массы Земли), доверяя наиболее проверенным наблюдательным и теоретическим данным. Наиболее сложной является оценка размеров и массы объектов. Достоверно измерены только диаметры и альбедо Плутона и Харона. Для остальных ТНО, по традиции, вычисляют диаметры по отраженному световому потоку, исходя из альбедо загрязненного льда (60-80%), что может сильно отличаться от действительности. Если, например, типовой ТНО имеет альбедо, равное значению для Харона (около 10%), ошибка оценки диаметров составляет свыше двух раз. Масса, тем более, остается в рамках самых приблизительных оценок. Состоят ТНО из льда, как исходно предполагалось, или из более тяжелых элементов - неизвестно. Результат может различаться в несколько раз. Также не вполне достоверны орбитальные параметры многих объектов, так как они вычисляются по нескольким точкам на очень коротком участке орбитального эллипса. В последние годы за объектами пояса закрепились названия 'транснептунные объекты' (ТНО) (Trans-Neptunian population), 'малые, карликовые планеты' (lesser planets) или 'койпероиды' (kuiperoids). Некоторые издания позволяют расширять на них понятие minor planets, по аналогии с предыдущим поясом.

3.2. Кентавры (Centaurs).
Так называют незначительное количество малых объектов, расположенных в том же диапазоне орбит, что и планеты-гиганты

3.3. Класс Плутино (Plutinos).
Имеет резонансные орбиты, среднее движение которых составляет 3:2 со средним движением Нептуна. Большая полуось орбит составляет 39 а.е. Различны только эксцентриситеты (0,11-0,35), наклоны их орбит к плоскости эклиптики имеют хаотический характер. При этом перигелий близок 26 а.е, афелий - 53 а.е. Резонанс 3:2 стабилизирует орбиты этих объектов, не позволяя им сближаться с Нептуном, несмотря на тот факт, что, например, орбита Плутона пересекает орбиту Нептуна.

3.4. Объекты класса Кубевано и Твотино.
Орбиты почти круговые. Диапазон для больших полуосей 40-48 а.е. Орбиты лежат близко к плоскости эклиптики. Объекты, вероятнее всего, шарообразны и имеют средний диаметр порядка 300-500 километров.

3.5. Объекты рассеянного диска (Scattered Disk Objects - SDOs).
Орбиты почти круговые. Диапазон для больших полуосей 40-48 а.е., наклон к плоскости эклиптики находится в большем диапазоне разброса значений. Имеют средний диаметр порядка 100-400километров.

3.6. Неклассические объекты (Unclassified Objects).
Несколько объектов с большой полуосью 36 а.е. и эксцентриситетом 0,1 имеют резонанс 3:4 с Нептуном. Еще два объекта с большой полуосью 42,2 а.е. и эксцентриситетом 0,2 имеют резонанс 3:5 с Нептуном. Несколько объектов движутся в резонансе 4:5.

3.7. Седна (Sedna).
Открыта в 2003 году. Диаметр оцен