Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Массовое изучение поверхности малых тел основано на характеристиках отраженного ими солнечного света. В соответствии с формой спектра отраженного света астероиды делят на несколько спектральных типов или классов. Это позволяет разделить огромное количество малых тел на несколько групп с приблизительно одинаковым типом поверхности и даже оценить химико-минералогический состав их вещества. Иногда принимают во внимание и дополнительные данные, например, о радиолокационной отражательной способности астероида и о скорости его вращения вокруг оси. Естественное желание ученых поделить астероиды на несколько простых классов при детальном исследовании оказалось невыполнимым. В последнее время возникла необходимость введения подклассов и более мелкого деления спектральных типов для характеристики особенностей отдельных групп астероидов.

Поясним, как можно с помощью дистанционных измерений оценить состав вещества. Астероиды делят на группы по схожести цвета (его измеряют на небольших телескопах, фотографируя астероиды через светофильтры) или даже по форме спектра (для тусклых астероидов спектральные данные получить сложно — нужны большие телескопы). Затем в каждой группе выводят средние показатели цвета или характеристики спектра и сравнивают их с аналогичными величинами для земных горных пород и минералов, а также для метеоритов из научных коллекций. Подбирая «образцы-аналоги» с похожими цветовыми и спектральными характеристиками, считают, что в первом приближении их химический и минеральный состав соответствует веществу астероидов данного типа.

Как оказалось, в отличие от земных горных пород вещество астероидов в целом выглядит значительно более простым и даже примитивным. Это говорит о том, что физические и химические процессы в нем были не такими разнообразными и сложными, как в недрах планет земной группы. Тогда как на Земле сейчас надежно выделено около 4000 минеральных видов, на астероидах их может быть всего несколько сотен. Об этом можно судить хотя бы по количеству минеральных видов (около 300), найденных в метеоритах — обломках астероидов.

Большое разнообразие минералов на Земле возникло не только потому, что наша планета, по сравнению с астероидами, формировалась значительно ближе к Солнцу, а значит, и при более высокой температуре, стимулирующей химические реакции. Существенную роль сыграла и большая масса нашей планеты. Разогретое в ее недрах и ставшее пластичным силикатное вещество, металлы и их соединения разделились (дифференцировались) по удельному весу в гравитационном поле Земли. Эти процессы оказались благоприятными для возникновения постоянной газовой или жидкой окислительной среды, основными компонентами которой были кислород и вода. Их длительное взаимодействие с первичными минералами и породами земной коры дало то богатство минералов, которое мы наблюдаем.

Астероиды, по дистанционным данным, в основном состоят из простых силикатных соединений. В первую очередь это безводные силикаты, такие как пироксены (обобщенная формула ABZ₂O₆, где позиции «А» и «В» занимают катионы разных металлов, a «Z» — это Аl или Si), оливины (A₂²⁺SiO₄ где A=Fe, Mg, Mn, Ni) и иногда плагиоклазы (общая формула (Na,Ca)Al(Al,Si)Si₂O₈; в скобках указаны пары элементов, один из которых может входить в реальную формулу минерала). Их называют породообразующими минералами, поскольку они составляют основу большинства горных пород.

Широко представлены на астероидах и силикатные соединения другого типа — гидросиликаты, или слоистые силикаты. К ним принадлежат серпентины (общая формула A₃Si₂O₅(0H), где A=Mg, Fe²⁺, Ni), хлориты (A_4—6Z₄O₁₀(OH, O)₈, где А и Z — это в основном катионы разных металлов) и ряд других минералов, содержащих гидроксил (ОН). Предполагают, что на астероидах встречаются не только простые окислы, соединения (например, сернистые) и сплавы железа и других металлов (в частности, FeNi), органические (т.е. углеродные) соединения, но даже металлы и углерод в свободном состоянии. Об этом свидетельствует исследование метеоритов.

Спектральные типы астероидов

Выделено более дюжины основных спектральных типов (классов) астероидов, обозначенных латинскими буквами: А, В, С, F, G, D, Р, Е, М, Q, R, S, V и Т. Дадим их краткую характеристику.

Астероиды типа А имеют довольно высокое альбедо и самый красный цвет, вызванный значительным ростом с длиной волны их отражательной способности. Судя по цвету и спектру, они могут состоять из высокотемпературных оливинов (температура плавления от 1100 до 1900°С) или из смеси оливина с металлами.

Напротив, у астероидов типов В, С, F, и G низкое альбедо (тип В светлее других) и почти плоский, «бесцветный» спектр в видимом диапазоне, резко спадающий на коротких волнах. Поэтому считают, что эти астероиды в основном состоят из низкотемпературных гидратированных силикатов (температура разложения или плавления от 500 до 1500°С) с примесью углерода или органических соединений, имеющих похожие спектральные характеристики.