Warto przeczytać

1. Planetoidy

Zgodnie z teorią Titiusa‑Bodegoteoria Titiusa‑Bodegoteorią Titiusa‑Bodego z XVIII wieku, pomiędzy planetami Marsem i Jowiszem powinna znajdować się planeta na orbicie o promieniu 2.8 AUjednostka astronomiczna, AUAU. Jednak w tamtych czasach nikt nie zaobserwował planety w takiej odległości od Słońca. Dopiero w 1801 roku, włoski astronom Palermo G. Piazzi okrył niewielkie ciało poruszające się po orbicie, której wielka półoś wynosi 2.77 AUjednostka astronomiczna, AUAU. Odległość tego ciała od Słońca była zgodna z regułą Titiusa‑Bodegoteoria Titiusa‑Bodegoregułą Titiusa‑Bodego. Ciało było niewielkie i przypominało gwiazdę, lecz poruszało się po nieboskłonie podobnie do ruchu planet. Drobną planetkę nazwano Ceres. Następne lata przyniosły kolejne odkrycia małych planetek, które nazwano w kolejności odkrycia: Pallas, Juno, Westa. Trzecia i czwarta planetka miały nieco mniejsze orbity niż Ceres i Pallas. Środowisko astronomiczne zdecydowało nazywać te obiekty planetoidami lub asteroidami. W języku polskim stosuje się zazwyczaj tę pierwszą nazwę, natomiast w języku angielskim powszechnie używanym w astronomii tę drugą. Obecnie obszar pomiędzy orbitą Marsa i Jowisza nazywany jest pasem planetoid. Do końca 2019 roku znanych było prawie 800 000 planetoid, ale każdego roku odkrywane są kolejne.

Na przełomie XX i XXI wieku odkryto, że poza orbitą Plutona również znajdują się drobne ciała niebieskie. Obszar ten nazywany jest pasem Kuiperapas Kuiperapasem Kuipera. Jest znacznie większy niż pas planetoid i prawdopodobnie zawiera znacznie więcej planetoid. Ponadto w 2006 roku Międzynarodowa Unia AstronomicznaMiędzynarodowa Unia AstronomicznaMiędzynarodowa Unia Astronomiczna (International Astronomical Union) wprowadziła dodatkowy typ ciał niebieskich znajdujących się w Układzie Słonecznym – planety karłowate. Kilka obiektów, nazywanych planetoidami trafiła do grupy planet karłowatych. Taki los spotkał między innymi Ceres. Tym samym planetoida Westa stała się największą planetoidą pasa planetoid.

R19gErcT3dLwx

Rys. 1. Zdjęcie przedstawia planetoidę Westa. Planetoida nie posiada atmosfery, a zatem meteoryty nie ulegają zniszczeniu podczas zbliżania się do jej powierzchni. Na czarnym tle przestrzeni kosmicznej widoczna jest szara, nieregularna bryła. Na jej powierzchni widoczne są kratery powstałe w wyniku zderzeń planetoidy z innymi obiektami na przykład meteorytami przemierzającymi Kosmos.

Wszystkie ciała niebieskie Układu Słonecznego są pozostałością po pierwotnej mgławicy, z której powstał cały Układ Słoneczny, również planetoidy. Jednak ze względu na bardzo małe rozmiary, bardzo trudno się je bada. Dopiero rozwój techniki XXI wieku a także misje badawcze umożliwiły dokładniejszą analizę takich obiektów. Ogromna liczba odkrywanych planetoid sprawiła, że zaczęto segregować je na różne typy i grupy występowania.

Planetoidy dzieli się na trzy główne typy związane z ich składem chemicznym.

1. typ C (chondryty) – najbardziej powszechne, składają się z krzemianów, węgla i związków węgla.

2. typ S (kamienne) – składają się z krzemianów i niklu.

3. typ M (metaliczne) – składające się w znacznej części z niklu i żelaza.

Ponadto planetoidy dzieli się również ze względu na ich położenie:

- planetoidy najbliższe Ziemi (prawdopodobnie są to pozostałości po „umarłych” kometach):

• grupa Atiry i grupa Ateny – poruszają się wewnątrz orbity Ziemi;

• grupa Apollo – przecinają orbitę Ziemi i Wenus;

• grupa Amora – zbliżają się do Ziemi w ruchu dookoła Słońca;

- pas planetoid;

- trojańczycy, czyli planetoidy znajdujące się w punktach libracyjnych masywnych planet tzw. punktach Lagrange’a;

- centaury, które krążą głównie pomiędzy orbitami Saturna i Neptuna;

- obiekty transneptunowe (wszystkie znajdujące się poza orbitami planet):

• plutonki (ang. plutino) – planetoidy w pasie Kuiperapas Kuiperapasie Kuipera w rezonansie orbitalnymrezonans orbitalnyrezonansie orbitalnym 3:2 z Neptunem lub Plutonem;

• twotino – planetoidy w pasie Kuiperapas Kuiperapasie Kuipera w rezonansie orbitalnymrezonans orbitalnyrezonansie orbitalnym 2:1 z Neptunem (nazwa pochodzi od kombinacji wyrazów two (ang. dwa) - i plutino);

• cubewano – planetoidy w pasie Kuiperapas Kuiperapasie Kuipera bez oznak rezonansu orbitalnegorezonans orbitalnyrezonansu orbitalnego z innymi ciałami (nazwa pochodzi od oznaczenia tymczasowego pierwszego odkrytego obiektu z tej grupy QBIndeks dolny 1₁, czyt. kiu‑bi‑uan‑ou);

- obiekty dysku rozproszonegodysk rozproszonydysku rozproszonego;

- obiekty odłączoneobiekty odłączoneobiekty odłączone.

R1145W7BWbNcf

Rys. 2. Zdjęcie przedstawia planetoidę Ida oraz jej księżyc. Na czarnym tle przestrzeni kosmicznej widoczna jest szara, nieregularna bryła, wydłużona w kierunku poziomym. Na jej powierzchni widoczne są płytkie kratery powstałe w wyniku zderzeń planetoidy z innymi obiektami na przykład meteorytami przemierzającymi Kosmos. Obok planetoidy, po prawej widoczny jest niewielki szary obiekt, który jest księżycem planetoidy. Niektóre planetoidy są na tyle duże, że posiadają własne satelity.

R1ekycRwDfIYP

Rys. 3. Zdjęcie przedstawia planetoidę Eros. Na czarnym tle przestrzeni kosmicznej widoczna jest szara, nieregularna bryła, wydłużona w kierunku poziomym. Na jej powierzchni widoczne są płytkie kratery powstałe w wyniku zderzeń planetoidy z innymi obiektami na przykład meteorytami przemierzającymi Kosmos.

Planetoidy wskutek zderzeń z innymi drobnymi ciałami niebieskimi, głównie innymi planetoidami, lub w wyniku oddziaływania grawitacyjnego planet mogą rozpaść się na mniejsze fragmenty. Odłamek planetoidy nazywamy meteoroidem.

2. Meteoroidy i ich przemiany

Meteoroidy, meteory i meteoryty to tak naprawdę te same drobne odłamki planetoid, ale mają różne nazwy zależne od tego, gdzie je widzimy.

Meteoroidy to drobne kosmiczne skały o rozmiarach od kilku centymetrów do kilku metrów krążące w przestrzeni kosmicznej. Zazwyczaj tak jak i planetoidy okrążają Słońce zgodnie z trajektorią, jaką nadała im siła, która je wytworzyła (podczas oderwania od planetoidy). Ze względu na małe rozmiary te kosmiczne skały przyciągane są przez pole grawitacyjne większych obiektów i ściągane są na powierzchnie planetoid, księżyców i planet.

RHuF5rZGSW99i

Rys. 4. Zdjęcie wykonane z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przedstawia Ziemię. Na czarnym tle przestrzeni kosmicznej w lewej dolnej części widoczny jest fragment kuli ziemskiej, która jest błękitna, a nad jej powierzchnią widoczne są białe chmury. Za zdjęciu widoczne są również elementy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – brązowe panele słoneczne oraz inne moduły stacji.

Gdy meteoroid wlatuje z ogromną prędkością w ziemską atmosferę, lub atmosferę innego ciała niebieskiego, zaczyna się rozgrzewać i topić w wyniku działania siły tarcia. Ślad pozostawiany przez ten gorący obiekt w atmosferze nazywany jest potocznie spadającą gwiazdą, a naukowo nazywamy ją meteorem.

Jeżeli meteoroid jest wystarczająco duży i przetrwa swój przelot przez atmosferę, uderza w powierzchnię planety, lub innego ciała niebieskiego. Taki kosmiczny kamień nazywany jest meteorytem. Jeżeli dane ciało niebieskie nie ma atmosfery, to meteoroid uderza bezpośrednio w powierzchnię bez efektu rozbłysku.

R1GqgaFlNpCHX

Rys. 5. Zdjęcie przedstawia człowieka idącego po piaszczystej pustyni. Zdjęcie wykonano z poziomu piasku, więc jego drobiny są znacznie powiększone. Piasek jest kremowy, a na jego powierzchni widocznych jest kilka czarnych, nieregularnych kamieni. Mężczyzna zbliża się do obiektywu, jest poszukiwaczem meteorytów. Ubrany jest w jasne spodnie, ciemną kurtkę i jasną czapkę z daszkiem.

Szacuje się, że w ciągu doby na Ziemię spada kilkadziesiąt ton meteorytów (a nawet kilkaset ton, uwzględniając pył). W większości przypadków są one tak małe, że podczas dnia nie możemy dostrzec ich lotu przez atmosferę, a co za tym idzie, nie wiemy, gdzie upadają - jeśli w ogóle upadają - ani, jak ich szukać. Ponieważ większość powierzchni Ziemi jest niezamieszkała, to człowiek ma bardzo małe szanse znaleźć meteoryt, nie znając miejsca upadku.

Podczas bezchmurnych nocy możemy dostrzec kilka meteorów na godzinę. Kilka razy do roku pojawia się deszcz meteorów. W takie noce możemy podziwiać nawet po 100 meteorów na godzinę. Niektóre deszcze meteorów występują okresowo. W Polsce najbardziej znanym jest deszcz Perseidów. Jego maksimum przypada w okresie 11‑13 sierpnia każdego roku. Perseidy są związane pochodzeniem z kometą Swift‑Tuttle. Ziemia przechodzi przez pył pozostawiony przez tę kometę każdego roku. Jednak kometa ta jest okresowa, więc pozostawia po sobie kolejne chmury pyłu co 135 lat podczas okresowych zbliżeń do Słońca. Przez to sierpniowe deszcze meteorów nie słabną i możemy je podziwiać każdego roku, aż do czasu, gdy kometa ta straci całkowicie swoją otoczkę.

Deszcze meteorów na Ziemi związane są z:

- pyłem kometarnym (są one okresowe, jeśli kometa jest okresowa),

- planetoidami z grup Atiry, Ateny, Apollo i Amora (zazwyczaj są okresowe),

- pojedynczymi, bardzo rzadkimi dużymi zderzeniami ciał niebieskich w przestrzeni okołoziemskiej.

RNlIMFyD39zj7

Rys. 6. Zdjęcie przedstawia deszcz Perseidów. Na nocnym, ciemnym niebie widoczne są gwiazdy w postaci jasnych punktów oraz kilka jasnych punktów z białymi smugami za nimi. Są to spadające Perseidy. Nazwa Perseidy pochodzi od nazwy gwiazdozbioru Perseusza. Zdjęcie wykonano prawdopodobnie z polany znajdującej się w lesie, ponieważ w dolnej części zdjęcia widoczne są czarne kontury iglastych drzew.

Bardzo rzadkimi znaleziskami są meteoryty pochodzące z Księżyca lub z Marsa. Już ponad sto takich meteorytów zostało odnalezionych na powierzchni naszej planety. Kiedy drobne ciało niebieskie zderza się z innym ciałem (inna planetoida, księżyc, planeta skalista), okruchy wytworzone podczas uderzenia zostają wyrzucone w przestrzeń kosmiczną, a następnie dzięki przyciąganiu grawitacyjnemu mogą spaść na Ziemię.

RKq2ct3QTcGHp

Rys. 7. Zdjęcie wykonane przez łazik Curiosity w 2016 roku przedstawia powierzchnię Księżyca. Na piaszczystej, brązowej powierzchni widoczny jest nieregularny, ciemnoszary kształt meteorytu. Meteoryt poza nieregularnym kształtem i licznymi wgłębieniami ma gładką powierzchnię o lekko metalicznym połysku.

Dzięki dokładnym badaniom gleby w miejscu upadku i samych meteorytów możemy bardzo wiele dowiedzieć się zarówno o budowie Wszechświata, jak również o jego ewolucji.

3. Komety

Słowo kometa pochodzi z języka greckiego i oznacza gwiazdę o długich włosach, co bardzo dobrze odzwierciedla obraz komety widziany gołym okiem przez starożytnych astronomów. Kometa składa się z kilku elementów:

- głowa z podziałem na jądro i otoczkę,

- warkocz jonowy (gazowy),

- warkocz pyłowy.

Zgodnie z najnowszymi modelami zakłada się, że jądro komety jest niewielkim skalnym obiektem otoczonym grubą warstwą brudnego lodu. Brudny lód jest mieszaniną śniegu i pyłu kosmicznego pochodzącego z pierwotnej mgławicy. Bardzo często komety porównuje się do wielkiej śnieżnej kuli, lub, co bardziej odzwierciedla rozmiar, góry lodowej.

Komety są prawdopodobnie jedynymi znanymi i zbadanymi obiektami pochodzącymi z dalszych regionów Układu Słonecznego. Co więcej, to właśnie badanie komet pozwoli naukowcom upewnić się, że hipotetyczny Obłok OortaObłok OortaObłok Oorta, który niejako zamyka Układ Słoneczny, naprawdę istnieje.

Komety okresowe znajdują się na bardzo ekscentrycznych orbitach. Oznacza to, że ich orbity są bardzo wydłużone, a wielka półoś orbity może wynosić nawet 50000 AU. Zazwyczaj jednak są mniejsze – rzędu kilkudziesięciu lub kilkuset jednostek astronomicznychjednostka astronomiczna, AUjednostek astronomicznych. Niektóre komety widziane były tylko raz, co może świadczyć o jednorazowym przelocie koło Słońca. Takie obiekty mają orbity paraboliczne lub hiperboliczne. Każda kometa na swojej drodze zbliża się do Słońca, które leży w jednym z ognisk orbity (dokładnie tak, jak wszystkich ciał niebieskich w Układzie Słonecznym). Im bliżej Słońca, tym jest goręcej, więc kometa zaczyna się topić. Materiał wytapiany w jądrze tworzy otoczkę, a wraz z postępującymi oddziaływaniami tej gwiazdy na to ciało w przestrzeń wyrzucane są najczęściej dwa warkocze - pyłowy i gazowy. Warkocze skierowane są na ogół od gwiazdy, ponieważ są wywiewane z głowy komety w wyniku oddziaływania wiatrów słonecznych. Warkocz pyłowy zawiera masywne cząsteczki, które nie ulegają tak silnemu działaniu wiatrów, dlatego ogon pyłowy oddziela się od gazowego i zazwyczaj znajduje się nieco bliżej linii ruchu komety. W odległych od Słońca rejonach kometa na nowo zamarza, a warkocze zanikają. Na powrót staje się „górą lodową” przemierzającą Układ Słoneczny. Ponieważ z każdym przelotem obok Słońca kometa traci sporą część swojej masy, przypuszcza się, że komety bez otoczki, samo jądro kometarne, pozostają blisko Słońca w postaci planetoid.

RziGVQz6UKJDC

Rys. 8. Zdjęcie przedstawia kometę Hale‑Bopp. Zdjęcie wykonano na tle nocnego nieba, na którym widocznych jest wiele gwiazd w postaci jasnych punktów. Kometa widoczna jest w postaci jasnego, dużego kształtu poruszającego się ku dolnej części zdjęcia. Nad kometą widoczna jest jasna smuga będąca jej warkoczem.

RedsneigXCYZJ

Rys. 9. Zdjęcie przedstawia na ciemnym tle przestrzeni kosmicznej kometę nazwaną ISON. W tle widocznych jest wiele gwiazd w postaci jasnych punktów. Kometa jest jasnym kształtem poruszającym się w lewo, z widocznym warkoczem w postaci jasnej smugi.

R1I759ENpFkCu

Rys. 10. Zdjęcie przedstawia planetę Jowisz. Na czarnym tle przestrzeni kosmicznej widoczna jest szara kula z poziomymi, brązowymi pasami. U dołu planety widoczny jest rządek kilku jasnych punktów. Punkty te są położeniami komety w różnych odstępach czasowych. Kometa Shoemaker‑Levy 9 zmieniła swoją trajektorię pod wpływem siły grawitacyjnej Jowisza. Silne pole grawitacyjne może doprowadzić nawet do rozerwania komety na mniejsze elementy.

4. Obecne badania i „przepowiednie”

Rozwój technologiczny XXI wieku umożliwia nie tylko dokładne badanie składu meteorytów znalezionych na planecie, ale również bezpośrednie badanie planetoid i komet. Wiele misji kosmicznych zostało przeprowadzonych tak, aby sonda przeleciała tuż obok wybranego małego ciała niebieskiego w celu jego zbadania. W 1986 roku podczas zbliżenia do Słońca kometa Halleya stała się przedmiotem badań wysłanych w tym celu jednocześnie kilku sond kosmicznych. Po raz pierwszy naukowcy uzyskali zdjęcia jądra komety z odległości kilkuset kilometrów.

Następnie zaczęto tworzyć sondy kosmiczne, które mogły dolecieć i wylądować na komecie. Jedną z takich misji była sonda kosmiczna Rosetta wyposażona w lądownik Philae badająca kometę 67P/Churyumov‑Gerasimenko. Dzięki takim badaniom znamy skład chemiczny, tworzymy modele budowy wewnętrznej, badamy warunki fizyczne na drobnych ciałach niebieskich, których trajektorie są bardzo dokładnie wyznaczone. Bez dokładnych wyliczeń prędkości i lotu takiego ciała nie udałoby się ani dolecieć do takiego ciała, ani zrzucić na jego powierzchnię lądownika.

R1D1eFLQJgpan

Rys. 11. Zdjęcie przedstawia kometę o nazwie 67P. Na trzech kadrach pokazane są: po lewej szara, skalna, chropowata powierzchnia komety w zbliżeniu. Po prawej u góry pokazano całą kometę w postaci szarego, nieregularnego zbliżonego do owalu kształtu. Po prawej u dołu pokazano największe zbliżenie powierzchni komety – widoczne są szczegółowo szare, ostre, skalne fragmenty powierzchni obiektu.

Każde drobne ciało niebieskie może uderzyć w inne drobne lub duże ciało niebieskie, między innymi w planety. W przypadku planet skalistych lub księżyców i planetoid pozostałością po uderzeniu są kratery uderzeniowe. Pierwszy odkryty na Ziemi i najlepiej zachowany krater uderzeniowy znajduje się w Arizonie w Stanach Zjednoczonych. Ma on średnicę 1200 m i głębokość 170 m.  Również na terenie Polski, w rezerwacie przyrody Meteoryt Morasko w północnej części Poznania możemy zobaczyć sześć takich kraterów.

Na całej Ziemi znajduje się bardzo dużo kraterów, ale większość z nich nie przypomina kraterów na Księżycu czy Merkurym. Ziemskie kratery niszczeją w wyniku erozji i ruchów tektonicznych. Prawdopodobnie jedno z ogromnych zderzeń Ziemi z drobnym ciałem niebieskim – planetoidą lub kometą – zmieniło diametralnie warunki fizyczne na Ziemi. Jedna z najpopularniejszych hipotez mówi o tym, że efektem tego zderzenia było wyginięcie dinozaurów, dla których zmiany środowiskowe wywołane przez uderzenie były zbyt duże. Prawdopodobnie olbrzymie zwierzęta nie miały wystarczającej ilości pokarmu, by przetrwać. Natomiast mniejsze zwierzęta poradziły sobie ze zmianą środowiska i ewolucja na Ziemi nabrała zupełnie innego tempa, niż w erze dinozaurów. Tamto uderzenie miało miejsce około 66 milionów lat temu, ale Ziemia cały czas narażona jest na takie zderzenia. Niestety drobne ciała niebieskie są bardzo trudne do wykrycia, dlatego tak ważnym jest dokładne badanie tego typu ciał niebieskich. Mimo tak ogromnej wiedzy, jaką obecnie posiadamy w dziedzinie badań małych ciał, każdego dnia na Ziemię dolatują „kosmiczne kamienie”, o których nie mamy pojęcia. Takie wydarzenie miało miejsce na przykład w Rosji w lutym 2013 roku. Nad południowym Uralem przeleciał superbolid (czyli meteoroid o średnicy około 20 m), który był zauważony w dzień. Był to meteoroid z grupy Apollo. Przyniósł ogromne straty, ponieważ silna fala uderzeniowa zniszczyła budowle i raniła ludzi na sporym obszarze. Fragmenty meteorytów zostały odnalezione i poddane dokładnym badaniom. Ponad sto lat wcześniej, dokładnie 30 czerwca 1908 roku miała miejsce katastrofa tunguska. Uderzenie meteoroidu było tak silne, że wstrząsy odczuwalne były na całej Ziemi. Dzień 30 czerwca jest ustanowiony Międzynarodowym Dniem Planetoid (International Asteroid Day) przez ONZ w celu upowszechnienia świadomości zagrożeń, jakie mogą przynieść drobne ciała niebieskie.

Słowniczek