Удивительная Солнечная система - Александр Громов

И все же гигант Юпитер здесь доминирует. Юнона может подходить к нему в афелии на 1,9 а.е., а Паллада – на 2 а.е. При этом сила притяжения этих астероидов к Юпитеру всего лишь раз в 300 меньше силы их притяжения к Солнцу. Это много! Притяжение Юпитера корежит орбиты многих астероидов, добавляя головной боли астрономам, пытающимся вести учет орбит. А ведь астероидов открывается все больше и больше! Нет ничего удивительного в том, что многие из них теряются после открытия, затем вновь находятся и вновь теряются…

Все же орбиты 97 % астероидов, расположенных между Марсом и Юпитером, находятся в пределах от 2,17 до 3,64 а.е. Это и есть Главный пояс. Более 100 астероидов имеют поперечник 100 км и более. Среднее расстояние астероидов Главного пояса от Солнца равно 2,75 а.е., а средний период обращения – 4,7 года. Нельзя, однако, сказать, что орбиты астероидов распределены в указанных пределах равномерно (или, что более логично, по гауссиане). Если построить гистограмму распределения астероидов по периодам обращения, то окажется, что в ней есть ряд глубоких минимумов («пробелы Кирквуда»). Астероидов с соответствующими им периодами обращения очень мало, а сами эти периоды относятся к периоду обращения Юпитера как 1:2, 1:3, 2:5, 3:7, 5:11 и т. д. Орбиты с такими периодами неустойчивы, и астероиды недолго (по астрономическим меркам, конечно) задерживаются на них. Рано или поздно гравитация Юпитера стаскивает их с «неудобных» орбит, вынуждая двигаться либо по большим, либо по меньшим орбитам.

Однако есть две группы астероидов, чьи периоды обращения относятся к периоду Юпитера как 2:3 и 1:1. Вспомните, что мы говорили о резонансных явлениях. При некоторых условиях периодическое сближение с крупным космическим телом не нарушает орбиту малого тела, а наоборот, стабилизирует ее. Особенно интересна группа астероидов, обращающаяся вокруг Солнца с периодом, равным периоду обращения Юпитера.

Строго говоря, это две группы. Члены одной из них движутся примерно по орбите Юпитера, опережая планету-гигант на 60°; члены другой – отстают от Юпитера на 60°. Говоря более научным языком, эти астероиды находятся в лагранжевых точках L4 и L5. Орбита тела в этих точках отличается особой устойчивостью; не зря в системе Земля – Луна там находятся облака космической пыли. Существует традиция давать этим астероидам имена героев Троянской войны: Ахиллес, Диомед, Агамемнон, Одиссей, Аякс, Приам, Эней, Троил и т. д. Поэтому всю эту группу (точнее, две группы) астероидов чохом называют «троянцами». Известно более 1000 «троянцев». Ничем особо примечательным, кроме орбиты, они вроде бы не отличаются.

Не следует, однако, думать, что «троянцы» движутся строго в лагранжевых точках. Будь так, они просто «легли» бы друг на друга и под действием собственной гравитации постепенно слепились в единое тело – точнее, в два тела, расположенных в точках L4 и L5. На самом деле орбиты «троянцев» заставляют эти тела то приближаться к указанным точкам, то удаляться от них, и столкновения между этими телами пока не отмечены.

Есть и еще одна группа астероидов, не входящих в Главный пояс: «кентавры». Их орбиты расположены между орбитами Сатурна и Урана, то есть столь далеко от Главного пояса, что вряд ли можно предположить генетическую связь между этими двумя группами тел. По-видимому, «кентавры» состоят из силикатов и льдов. Свое название они получили от первого открытого (в 1977 году) астероида из этой группы – Хирона (так звали мудрого кентавра, воспитателя Ахиллеса). Период обращения Хирона около 50 лет. Это весьма крупный астероид, его поперечник оценивается в 600 км.

Есть, наконец, тела пояса Койпера и облака Оорта. Но вернемся к Главному поясу и поговорим об «уродцах», так или иначе выбивающихся из общего правила.

Таких астероидов достаточно много уже потому, что астероидов очень много вообще. Если «в семье не без урода», то в очень большой семье уроды могут быть представлены в большом количестве и ассортименте. Начнем со странных орбит.

Орбита астероида Гидальго лежит так, что в перигелии он приближается к Солнцу ближе Марса, зато в афелии удаляется значительно дальше Юпитера, почти до орбиты Сатурна. Орбита Гидальго больше похожа на кометную, чем на астероидную. Маленький (не более 1 км) астероид Икар едва заходит в афелии за орбиту Марса, зато в перигелии приближается к Солнцу до расстояния в 28 млн км, то есть ближе Меркурия, и разогревается так, что даже начинает слегка испускать собственное (а не отраженное) излучение в оптическом диапазоне. Астероид Бетулия имеет замечательно большое наклонение плоскости орбиты к эклиптике: 52°. Опять-таки у Икара эксцентриситет орбиты очень велик: 0,83, тогда как его среднее значение для астероидов всего 0,15.

Многие астероиды обнаруживают колебания блеска с периодом порядка нескольких часов. Они наблюдаются у Цереры, Юноны, Гебы, Астреи, Ирис и многих других. Сравнительно небольшие колебания могут свидетельствовать, например, о том, что поверхность астероида имеет неодинаковое альбедо, проще говоря, покрыта кое-где темными или светлыми пятнами. Но некоторые небольшие астероиды, среди которых выделяется Эрос, обнаруживают значительные колебания блеска. У Эроса они доходят до полутора звездных величин, что как-никак означает разницу в 4 раза! Впрочем, это не слишком удивительно: астероиды вращаются (обычно в ту же сторону, в какую движутся по орбите), а малые тела не способны принять форму гидродинамического равновесия. Следовательно, астероиды, кроме самых крупных, представляют собой довольно бесформенные обломки. Их образовалось предостаточно, когда первые 36 планетоидов были раздроблены при взаимных столкновениях. Среди малых астероидов просто по теории вероятностей должны быть тела с очень неправильной формой, каковая и проявляется для земного наблюдателя в виде более или менее периодических изменений блеска.

Эрос – одно из таких тел. Этот небольшой астероид был открыт в 1898 году. Еще до космической эры астрономы определили его приблизительные размеры и форму: грушевидная, 38 на 16 км. Более точные сведения мог принести или значительный по апертуре космический телескоп, не зависящий от капризов атмосферы, или посылка к Эросу космического аппарата. Второе, конечно, предпочтительнее: если «увидеть во сто раз лучше, чем услышать», то увидеть с близкого расстояния – еще лучше, а уж «пощупать» – наверняка во сто раз лучше, чем увидеть. Эту задачу триумфально выполнил космический зонд NEAR.

Рис. 63. Астероид Матильда

По пути к Эросу зонд сфотографировал астероид Матильда (рис. 63), отличающийся аномально малой плотностью (лишь чуть выше плотности воды) и состоящий, по-видимому, из пористых пород, а вот с приближением к Эросу поначалу вышла неувязка: из-за сбоев в системе ориентации зонд прошел в 3000 км от цели. Казалось, что программа NEAR если и не потерпела полный крах, то во всяком случае принесла гораздо меньше пользы, чем предполагалось. Однако вскоре было найдено решение: потратить часть топлива, предназначенного для маневров возле астероида, на то, чтобы пустить зонд по новой траектории и вновь сблизить его с Эросом. Попытка удалась, и спустя 13 месяцев, 14 февраля 2000 года, NEAR вышел на орбиту вокруг астероида (рис. 64).

Эрос оказался продолговатым телом сложной формы размером 33 × 13 × 13 км. Зонд передал на Землю громадный – в 10 раз больше запланированного – объем информации. Отчасти это было связано с дерзким, почти авантюрным решением: истратить остатки топлива, чтобы мягко посадить аппарат на поверхность астероида. Надо заметить, что зонд совершенно не предназначался для посадки…

Рис. 64. Астероид Эрос

Однако удача улыбнулась специалистам из НАСА. 13 февраля 2001 года зонд коснулся поверхности Эроса на скорости 1,5 м/с и остался цел. Гамма-спектрограф зонда начал собирать данные прямо с поверхности, что на порядок точнее, чем с орбиты. Кроме того, были получены снимки поверхности Эроса с разных высот – последний был сделан с высоты 120 м. Посадка и затевалась, собственно, ради получения снимков высокого разрешения (рис. 65), а уж выдержит ли аппарат посадку, нет ли – не знал никто.

Рис. 65. Поверхность Эроса

К счастью, все обошлось благополучно, и копилка человеческих знаний о Солнечной системе несколько пополнилась.

Удивительна сглаженная форма астероида – явного обломка. Странны образования, названные «прудами», – плоские участки на дне кратеров, образованные рыхлым материалом. Реголит в «прудах» ведет себя подобно жидкости: его поверхность всегда строго перпендикулярна вектору силы тяжести в данном месте. Текучесть реголита на небольшом астероиде оказалась большим сюрпризом.

Впрочем, ни Эрос, ни Матильда не были первым астероидом, сфотографированным с близкого расстояния. Первым стал астероид Гаспра, сфотографированный 29 октября 1991 года автоматической межпланетной станцией «Галилео» с расстояния 16 тыс. км (рис. 66). Разрешение на фото – порядка 60-100 м. Хорошо видно, что Гаспра является неправильным телом (с наибольшим поперечником около 16 км), несущим на себе следы ударов мелких астероидов и также сглаженным. Тот же «Галилео» 28 августа 1993 года прошел мимо Иды – более крупного астероида размером 53 на 28 км (рис. 67, 68). Ида преподнесла сюрприз: у нее оказался маленький (1,5 км) спутник Дактиль. Вообще говоря, наличие у некоторых астероидов спутников предполагалась уже давно, так как колебания блеска некоторых астероидов очень уж напоминали колебания блеска затменно-переменных звезд. В 1978 году был косвенно открыт спутник астероида Геркулина. Позднее были открыты спутники у астероидов Сильвия и Камилла. Но до миссии «Галилео» Ида ни в чем подобном не подозревалась…