Planetoidy - historia

Creative Commons License

Autorem poniższego opracowania jest dr Piotr A. Dybczyński z Instytutu Obserwatorium Astronomiczne UAM w Poznaniu.


Planetoidy - historia odkryć i badań

Niniejszy materiał oparty jest głównie na pierwszych rozdziałach książki Charlesa T. Kowala, pt. "Asteroids, Their Nature and Utilization", wydanie drugie, John Wiley & Sons, 1996.

WSTĘP

Badania planetoid, inaczej "małych planet", mają ciekawą historię. Kiedy w 1801 roku odkryto pierwszą planetoidę było to wielkie wydarzenie w historii nauki, wyraźnie potwierdzające przypuszczenia o istnieniu "brakującej planety" pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. W miarę jak odkrywano dalsze planetoidy w następnych kilku latach sytuacja stawała się jeszcze bardziej intrygująca. Czy są to pozostałości po rozpadzie planety? Czy może są to fragmenty, które nigdy nie zdołały połączyć się w jedną planetę? Dziś niewielu astronomów popiera tę pierwszą hipotezę lecz wiele ważnych pytań nadal pozostaje bez odpowiedzi.

W ciągu pierwszych kilku dziesięcioleci odkryto kilkadziesiąt planetoid. Później, dzięki rozwojowi fotografii astronomicznej zaczęto odkrywać je setkami. Gdy Charles Kowala pisał pierwsze wydanie swojej książki, w połowie lat osiemdziesiątych XX wieku, ponad 6000 planetoid było obserwowane na tyle dokładnie by można było wyznaczyć precyzyjnie ich orbity a następne kilkadziesiąt tysięcy obserwowano pobieżnie. Dziś (marzec 2009) samych "numerowanych" planetoid mamy ponad 200 000.

W połowie dwudziestego stulecia wielu astronomów zaczęło uważać planetoidy za typowy "gruz" czy "paskudztwo" w przestrzeni kosmicznej. Krótkie ślady, jakie pozostawiają one na fotografiach nieba rzadko traktowane są jako coś niezwykłego. Koniec końców gdy już odkryjesz planetoidę, wyznaczysz jej orbitę co więcej można "z nią zrobić"?

Sytuacja zmieniła się w latach sześćdziesiątych naszego stulecia. Rozwój technik obserwacyjnych pozwolił na praktyczne wyznaczanie przybliżonego składu mineralogicznego tych małych obiektów. Używając instrumentów naziemnych możemy zbadać naturę powierzchni planetoid czy też wyznaczyć rozmiary tych obiektów, odległych o dziesiątki czy też setki milionów kilometrów. Obecnie na pytanie: "Co można zrobić z planetoidą?" możemy odpowiedzieć: "Można użyć takich technik jak fotometria, spektrofotometria, radiometria czy polarymetria do wyznaczenia różnych własności planetoid, takich jak: rozmiar, kształt, temperatura czy skład chemiczny". Co więcej, uzyskana w ten sposób informacja mówi nam wiele o pochodzeniu i ewolucji Układu Słonecznego jako całości. Te nowe możliwości wraz z ekscytującymi rezultatami badań sond kosmicznych przechodzących przez główny pas planetoid, z obrazami większych z nich otrzymanymi za pomocą Teleskopu Kosmicznego Hubble'a i radarowymi obserwacjami planetoid zbliżających się do Ziemi spowodowały, że planetoidy stały się centrum zainteresowań dla wielu badaczy.

Ida i Dactyl
Planetoida Ida i jej księżyc Dactyl sfotografowane przez
sondę Galileo
, http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00333

Uzyskane z sond kosmicznych zdjęcia pokrytej kraterami powierzchni Marsa, Merkurego czy też księżyców planet stanowią dowody na to, że meteorytowe i planetoidalne bombardowanie stanowią ważne elementy w procesie formowania się planet, z Ziemią włącznie. W roku 1993 sonda Galileo w trakcie swego lotu do Jowisza wykonała zdjęcia planetoidy głównego pasa: 243 Ida, ujawniając przy okazji istnienie małego, naturalnego satelity tej planetoidy - pierwszego o jakim wiemy. Echa radarowe zarejestrowane dla planetoid zbliżających się do Ziemi pozwoliły uzyskać dość szczegółową wiedzę na temat ich kształtu i rozmiarów wskazując, że niektóre z nich wyglądają jak wydłużone "cygara", inne znów składają się z dwóch stykających się części, związanych wzajemnym przyciąganiem grawitacyjnym. W roku 1994 byliśmy świadkami uderzenia w Jowisza strumienia fragmentów jądra rozpadłej komety. To wydarzenie bardziej niż cokolwiek innego wznieciło publicznie wyrażane obawy, że kiedyś Ziemia może stać się celem dla takiego obiektu. Wielu naukowców wierzy że upadek przed 65 milionami lat planetoidy o średnicy ok. 10 km - jego pozostałością jest Zatoka Meksykańska - spowodował wyginięcie dinozaurów i wielu innych stworzeń. Z tych powodów obok astronomów również geologowie zajmują się badaniami planetoid.

Zanim omówimy szczegółowo różne aspekty badań naukowych poświęconych planetoidom zatrzymajmy się na moment dla ustalenia podstawowych faktów i definicji.

Po pierwsze: nazwa. Używane w literaturze słowo asteroida oznacza "podobna do gwiazdy" i wynika z podobnego do gwiazd wyglądu planetoid w okularze teleskopu ale jest całkowicie sprzeczne z naturą tych obiektów. Określenie planetoida jest tu znacznie lepsze choć rzadziej używane w literaturze. Planetoidy nazywane są też często "małymi planetami" lub po prostu "planetkami". Te bardziej "dokładne" określenia są jednak używane tylko w literaturze fachowej, pozostaniemy więc przy określeniu "planetoida".

Planetoida to każdy obiekt naturalny krążący wokół Słońca i nie będący planetą, księżycem planety, kometą lub meteoroidem. Jak przekonamy się dalej jest tak wiele różnych rodzajów planetoid, że określenie to dotyczy dość szerokiej klasy obiektów. Mówimy o planetoidach głównego pasa, o Trojańczykach, o planetoidach typu Apolla itd. Niektóre z tych typów stanowią naturalne podzbiory większej populacji, inne stanowią wyraźnie oddzielne populacje obiektów. Niektóre planetoidy mogą być nieaktywnymi kometami. Czytelnik powinien więc pamiętać, że terminologia nie jest tu ścisła i dwa obiekty nazwane planetoidami mogą okazać się pod wieloma aspektami całkowicie różne.

W swojej książce Kowal proroczo pisał:

Największa planetoida, Ceres ma średnicę nieco poniżej 1000 km. Najmniejsza planeta, Pluton - nieco powyżej 2300 km. Można zastanawiać się jak zaklasyfikujemy nowo odkryty obiekt jeśli okaże się, że jego średnica wynosi np. 1500 km? Będzie to planetoida czy planeta? Astronomowie unikają takich pytań (a raczej odpowiedzi na nie) dopóki nie są do tego zmuszeni.

"Polowanie na planetoidy" stało się w drugiej połowie XX wieku popularnym zajęciem tak wśród astronomów-amatorów jak i astronomów zawodowych. Od czasu pojawienia się niedrogich kalkulatorów programowalnych i komputerów osobistych niektórzy amatorzy liczą orbity obserwowanych przez siebie planetoid. Jeśli można zaobserwować jakiś obiekt swoim własnym teleskopem, obliczyć jego orbitę, przewidzieć jego położenia na tydzień lub miesiąc wprzód i odnaleźć go potem na niebie to "patrzenie w niebo" zyskuje nowy wymiar.

Inną możliwością dla amatorów jest wyznaczanie zmian jasności planetoid przy pomocy fotometrów fotoelektrycznych lub kamer CCD (fotometria fotograficzna odchodzi już w niepamięć). Z tak otrzymanych danych można wyznaczyć okres rotacji planetoidy. Z przebiegu zmian jasności i ich amplitudy można wnioskować o kształcie planetoidy. Nawet pewne fakty dotyczące struktury powierzchni planetoidy dają się ustalić na podstawie zmian ilości odbijanego światła w zależności od zmian odległości kątowej planetoidy od Słońca (zależność tę często nazywa się krzywa fazową lub zależnością fazową). Trójbarwna fotometria stanowi narzędzie wstępnej klasyfikacji mineralogicznej jaśniejszych obiektów.

Dla tych amatorów, którzy chcieliby czegoś więcej niż tylko "patrzenia na gwiazdy" czy też robienia pięknych zdjęć planetoidy stanowią okazję do "robienia prawdziwej nauki". Dla "zawodowców" planetoidy są jednym z tropów pomocnych w zrozumieniu pochodzenia i ewolucji Układu Słonecznego a zainteresowany tematem laik dowie się jak wiele informacji można uzyskać badając niektóre, "wielkie kawałki skalne", odległe od nas o setki milionów kilometrów. A oto zapowiadana opowieść o tych interesujących obiektach.

BRAKUJĄCA PLANETA.

W roku 1766 Johannes Titius z Wittenbergii (Niemcy) próbował znaleźć matematyczną formułę opisującą odległości planet od Słońca. Udało mu się znaleźć taką prostą zależność. Kilka lat później, Johann Elert Bode ponownie "odkrył" i opublikował tę formułę. Znana dziś jako reguła Titiusa-Bodego, opisuje ona nie tyle jakieś prawo natury ile daje przyzwoite przybliżenie dla odległości od Słońca większości planet. Reguła ta wygląda następująco:

odległość(w AU) = 0,4 + (0,3 × N)

gdzie N = 0,1,2,4,8, ... (zero i kolejne potęgi dwójki dla kolejnych planet) a AU oznacza jednostkę astronomiczną równą ok. 150 milionów km.

    Tabela 1.1 Reguła Titiusa-Bodego

PlanetaNOdległość
przewidywana [AU]
Odległość
prawdziwa [AU]
Merkury00,40,39
Wenus10,70,72
Ziemia21,01,00
Mars41,61,52
"dziura"82,82,77(Ceres)
Jowisz165,25,20
Saturn3210,09,54
Uran6419,619,19
Neptun12838,830,07
Pluton25677,739,53

Rezultaty jakie daje ta formuła są przedstawione w Tabeli 1.1. Można zorientować się z niej, że wyliczone wartości są nieomal prawidłowe do Urana włącznie, natomiast formuła zawodzi w przypadku Neptuna i Plutona. Te ostatnie planety odkryte zostały długo po tym jak Titius formułował swoje "prawo" tak więc osiemnastowieczni astronomowie nie mieli podstaw do podważania jego słuszności. Do dziś wielu próbuje sformułować "poprawioną" wersję reguły Titiusa-Bodego jednakże mało kto z astronomów przypisuje mu jakąkolwiek fizyczną interpretację.

Interesujące jest, że reguła Titiusa-Bodego zawiera "dziurę" na odległości 2,8 AU od Słońca. Na tej odległości nie ma żadnej planety. Zamiast traktować to jako argument za odrzuceniem proponowanej reguły wielu osiemnastowiecznych astronomów było przekonanych, że w tym miejscu istnieje mała, nieodkryta jeszcze planeta. pod koniec roku 1800 grupa astronomów postanowiła zorganizować poszukiwania tej brakującej planety, zanim jednak rozpoczęli te poszukiwania Giuseppe Piazzi na Sycylii odkrył ja całkowicie przypadkowo. Nazwał tę małą planetę Ceres, na cześć bogini-patronki Sycylii.

Carl Friedrich Gauss
Portret Carla Friedricha Gauss'a
(1777-1855), wybitnego matematyka
niemieckiego, dyrektora obserwatorium
w Getyndze.
(Wikimedia Commons)

Po odkryciu Ceres należało obliczyć jej orbitę aby można było obserwować ją w kolejnych miesiącach i latach. Piazzi nie był w stanie obserwować jej wystarczająco długo by można było zastosować którąś z opracowanych wcześniej metod rachunkowych. Groziło to "zgubieniem" dopiero co odkrytego obiektu. Na ratunek pospieszył wielki matematyk, Carl Friedrich Gauss, opracowując nową, skuteczną metodę liczenia orbit.

Wynalazek Gaussa okazał się jednym z "kamieni milowych" astronomii matematycznej. Jego metoda liczenia orbit, z niewielkimi tylko modyfikacjami, jest używana do dziś.

Gauss obliczył orbitę Ceres i stwierdził, że leży ona faktycznie w "dziurze" przewidywanej dla "brakującej planety". Przewidział tez na podstawie swoich rachunków gdzie Ceres będzie widoczna zimą 1801/1802 ponieważ w międzyczasie stała się ona niemożliwa do zaobserwowania z powodu przejścia na "dzienną" półkulę nieba.

Wilhelm Olbers i Franz von Zach, używając efemeryd Gaussa poszukiwali nowo odkrytego obiektu pod koniec 1801 roku. 7 grudnia Zach zaobserwował Ceres ponownie potwierdzając tym samym odkrycie Piazziego i dokładność obliczeń Gaussa.

NASTĘPNE ODKRYCIA

Olbers również zaobserwował Ceres w rok po odkryciu Piazziego i kontynuował obserwacje przez szereg miesięcy. Podczas tych "śledzących" obserwacji, w marcu 1802, Olbers odkrył drugą planetoidę, którą nazwał Pallas. To drugie odkrycie nasunęło przypuszczenie, że jest więcej takich małych obiektów zamiast jednej, większej planety, przewidywanej przez regułę Titiusa-Bodego. Olbers w tej sytuacji rozpoczął dokładniejsze poszukiwania. W 1804 roku jego kolega, Karl Harding odkrył trzecią planetoidę - Juno . Olbers odkrył czwartą - Vestę w roku 1807 a dopiero po dłuższej przerwie, w roku 1845 Karl Hencke odkrył piątą z kolei - nazwaną Astraea.

Heinrich Wilhelm Olbers
Portret Heinricha Wilhelma Olbersa
(1758-1840), niemieckiego lekarza
i wytrawnego astronoma amatora,
który urządził prywatne obserwatorium
astronomiczne w Bremie.
(Wikimedia Commons)

W następnych dekadach odkryto wiele następnych planetoid. Należy przypomnieć, że wszystkie te obiekty zostały odkryte dzięki pracochłonnej metodzie porównywania wszystkich obiektów "gwiazdowych" widocznych w teleskopie z wykonanymi wcześniej mapami nieba. Jeśli jakikolwiek obiekt był nieobecny na mapie, należało obserwować go przez kolejne kilka godzin by ustalić czy się porusza. Wykonanie map zawierających wszystkie gwiazdy widoczne nawet w małym teleskopie to praca niewyobrażalnie żmudna tak więc astronomowie musieli koncentrować się na stosunkowo małych obszarach nieba.

Sytuacja zmieniła się drastycznie z wprowadzeniem fotografii do praktyki astronomicznej. Planetoidy można było odkrywać już setkami. Podczas długiej ekspozycji teleskop przesuwany jest powoli podążając za niebem i kompensując w ten sposób ruch wirowy Ziemi. Obrazy gwiazd są więc punktowe podczas gdy ślad planetoidy ma postać małej kreski. Poszukiwanie planetoid sprowadza się więc do szukania kresek na fotografiach nieba.

Pionierem w tej pracy był Max Wolf z Heidelbergu. Od roku 1891 Wolf "polował" na planetoidy i ma na swoim koncie 246 potwierdzonych odkryć (liczba ta wciąż rośnie). Obserwował ponadto setki innych planetoid, jednakże zbyt krótko by można wyznaczyć ich orbity. Instrumenty takie jak 1,2 metrowy teleskop Schmidta na Mount Palomar w Kalifornii czy w Siding Spring w Australii lub metrowy teleskop Schmidta w obserwatorium ESO w Chile mogą łatwo zarejestrować ślady 200 do 300 planetoid na jednej kliszy. Planetoid jest tak wiele, że w praktyce ogromną większość z nich się ignoruje.

PLANETOIDY NIETYPOWE

Jest jednak kilka typów planetoid, których wciąż aktywnie się poszukuje. Są to planetoidy o nietypowych orbitach.

Owe kilkaset planetoid odkrytych do końca wieku dziewiętnastego porusza się po orbitach leżących w "głównym pasie planetoid", pomiędzy Marsem a Jowiszem. W roku 1898 dr Gustav Witt z Berlina odkrył obiekt, który zdawał się poruszać niezwykle szybko. Kiedy obliczono orbitę tego ciała okazało się, że obiekt ten przecina w swym ruchu orbitę Marsa - dokładniej mówiąc spędza większość swego okresu orbitalnego wewnątrz orbity Marsa (pisząc wewnątrz mamy na myśli: bliżej Słońca niż Mars). Jakkolwiek dotychczas wszystkie planetoidy otrzymywały żeńskie imiona ten obiekt nosi nazwę męskiego bóstwa, Eros'a, dla podkreślenia swej odmienności.

Następną odkrytą nietypową planetoidą był Achilles, zaobserwowany po raz pierwszy w 1906 roku przez Maxa Wolfa. Orbita Achillesa leży daleko poza głównym pasem porusza się on bowiem po tej samej orbicie co Jowisz, zawsze jednak wyprzedza tę planetę o 60° ( dokładniej oscyluje on wokół punktu odległego od Jowisza o 60° ale rzadko sam znajduje się właśnie w tej odległości). Początkowo wydawało się niemożliwe by dwa ciała poruszały się po tej samej orbicie: jak to możliwe, że Achilles nie zderzy się kiedyś z Jowiszem? Minimalna różnica w ich ruchach musiałaby spowodować dogonienie Achillesa przez Jowisza lub dogonienie planety przez tę planetoidę. Odpowiedź na te pytania sformułował już 134 lata wcześniej, w roku 1772 Joseph Louis Lagrange. Odkrył on, że mały obiekt może przebywać na tej samej orbicie co większy, taki jak planeta pod warunkiem że tworzy on wraz ze Słońcem i planeta wierzchołki trójkąta równobocznego. Innymi słowy odległość kątowa obiektu od planety (mierzona ze Słońca) musi wynosić właśnie 60°. Taki mały obiekt może podróżować 60° przed lub 60° za planetą. Te dwie stabilne pozycje nazywamy trójkątnymi punktami libracji lub trójkątnymi punktami Lagrange'a. Achilles przebywa stale w pobliżu punktu wyprzedzającego Jowisza. W latach następnych odkryto dalsze planetoidy zarówno w punkcie wyprzedzającym jak i podążające za Jowiszem.

Ponieważ Achilles był bohaterem Wojny Trojańskiej wszystkie planetoidy odkrywane w tych punktach libracyjnych otrzymywały nazwy pochodzące od innych bohaterów tej wojny a cała grupa tych planetoid nazywana jest "Trojańczykami". Obecnie (marzec 2009) znamy już prawie 3000 obiektów należących do tej grupy i znajdujących się po obu stronach Jowisza (ok. 1600 wokół punktu L4 i 1300 wokół L5).

Walter Baade w roku 1920 odkrył jeszcze bardziej odległą planetoidę, Hidalgo, wędrującą od pasa planetoid do orbity Saturna po nietypowo wydłużonej orbicie, przypominającej raczej orbitę komety. Rekord odległości planetoidy od Słońca należał do Hidalgo aż do roku 1977 kiedy to autor tej książki odkrył Chirona. Chiron porusza się pomiędzy orbitami Saturna i Urana i nigdy nie zbliża się nawet do głównego pasa planetoid. Zarówno Chiron jak i Hidalgo są na tyle nietypowe że być może są przedstawicielami zupełnie innej populacji ciał niż planetoidy. Mogą to być nieaktywne jądra komet, oderwane od planet księżyce lub coś jeszcze innego. Istnieją poważne przesłanki, że przynajmniej Chiron pochodzi z pasa komet leżącego za Neptunem, zwanego Pasem Kuipera.

Swego rodzaju "Złoty epoka" dla planetoid przypadła na lata 30 naszego stulecia kiedy to Karl Reinmuth z Heidelbergu i Belg E.Delporte prześcigali się w odkrywaniu jeszcze bardziej nietypowych planetoid.

Zawody rozpoczął Delporte odkrywając w Marcu 1932 Amora, planetoidę która nie tylko przecina orbitę Marsa ale nieomal dotyka orbity Ziemi. Miesiąc później Reinmuth odkrywa planetoidę Apollo, której orbita przecina orbitę Ziemi. Te dwie planetoidy uznane zostały za przedstawicieli dwóch nowych grup nietypowych planetoid. Planetoidy typu Amora to te, których orbity mają peryhelia pomiędzy 1.017 a 1.3 AU. Planetoidy typu Apolla to te, których orbity przecinają orbitę Ziemi, których średnia odległość od Słońca jest większa od 1AU ale których odległości peryhelium są mniejsze lub równe 1.017 AU. Niektóre z nich przecinają nawet orbitę Merkurego. Rekord najmniejszej odległości peryhelium należy obecnie do planetoidy 1995CR, zbliżającej się do Słońca na 0.12 AU.

NEOs
Grupy planetoid zbliżających się do Ziemi (NASA report, 2007)

W roku 1932 Apollo przeszedł 11 milionów km od Ziemi - dość blisko jak na standardy astronomiczne.

Delporte kontynuował wyścig odkrywając Adonisa w roku 1936. Adonis przeszedł 2,4 miliona km od Ziemi. Na koniec Reinmuth w roku 1937 odkrył Hermesa, który od czasu do czasu może przechodzić bliżej Ziemi niż Księżyc! W roku 1937 przeszedł 800000 km od Ziemi. W ostatnich latach odkryto wiele obiektów przechodzących znacznie bliżej Ziemi niż Księżyc. Na przykład obiekt 1994XM1, planetoida o średnicy ok. 10 metrów przeszła w odległości ok. 0.0007 AU (100000 km) od Ziemi.

Po tym "wyścigu" Reinmutha i Delporte'a planetoidy zostały jakby zapomniane przez astronomów. Oczywiście II Wojna Światowa wstrzymała większość badań astronomicznych ale nawet po wojnie astronomowie uważali, że niewiele można się dowiedzieć badając planetoidy a w każdym razie, że są to obiekty znacznie mniej interesujące niż nowe odkrycia, zmieniające nasze wyobrażenie o Wszechświecie jako całości. Okazało się, że nasza Galaktyka jest tylko jedna z wielu - astronomowie musieli nagle powiększyć obszar poznanego Wszechświata. Nic dziwnego, że stracili zainteresowanie dla pobliskich "skałek".

W roku 1957 wypuszczony został pierwszy sztuczny satelita Ziemi i astronomowie uświadomili sobie ponownie jak ważne jest nasze bezpośrednie sąsiedztwo. Pod koniec lat sześćdziesiątych techniki obserwacyjne osiągnęły już taki poziom rozwoju, że można już było coś powiedzieć o tych "pobliskich skałkach". Zainteresowanie planetoidami stopniowo rosło. Młodzi astronomowie chcieli badać planetoidy (być może budząc tym niezadowolenie swoich profesorów). Postawili oni jednak na swoim i zastosowali nowe techniki dla wyznaczania składu chemicznego i kształtu planetoid. A przede wszystkim przekonali się, że planetoidy to ekscytujący temat badań.

Punktem zwrotnym była zorganizowana w Tucson w Arizonie przez dr Toma Gehrelsa konferencja naukowa poświęcona właśnie planetoidom i zwracająca uwagę wielu innych w tym właśnie kierunku. Po raz kolejny astronomowie zostali zdopingowani do nowych odkryć. Na czele nowych odkrywców kroczył dr Eugene Shoemaker. Z jego (i wielu następnych) prac możemy dowiedzieć się o roli jaka odgrywają planetoidy w Układzie Słonecznym.

W roku 1976 współpracowniczka Shomakera, pani Eleanor Helin odkryła planetoidę, której orbita leży nieomal cała wewnątrz orbity Ziemi. Nazwała tę planetoidę Aten (Athon) na cześć Egipskiego boga. Stała się ona prototypem kolejnej grupy nietypowych planetoid. Członkowie tej grupy mają średnią odległość od Słońca mniejszą od 1 Au i odległość aphelium większe od 0.983 AU . Planetoidy z grup Amora, Apolla i Athena są często wspólnie nazywane "zbliżającymi się do Ziemi" (Near Earth Asteroids, NEAs). Jeżeli planetoida przecina orbitę planety to nazywana jest po angielsku "planet-crossing asteroid".

Pozostaje jedynie kwestią czasu, kiedy któraś z planetoid zbliżających się do Ziemi uderzy w nią. Obecne szacunki wskazują, że planetoidy grupy Apolla zderzają się z Ziemia średnio co ok. 250000 lat. Wydaje się, że to długi odstęp pomiędzy "trafieniami" ale zdarzało się to już w przeszłości i z całą pewnością wydarzy się ponownie. To jest powód dla którego i astronomowie i geologowie zainteresowani są badaniami planetoid zbliżających się do Ziemi. Pokryte kraterami powierzchnie Księżyca, Merkurego czy Marsa ukazują skutki takich kolizji. Ilość kraterów na powierzchni ciała niebieskiego w układzie planetarnym może być nawet wykorzystana jako miara wieku tej powierzchni. Na przykład na Io, księżycu Jowisza, kraterów jest bardzo niewiele. Wnosimy z stąd, że wulkany na Io na bieżąco odnawiają jego powierzchnię. Z drugiej strony Kallisto, inny księżyc Jowisza ma powierzchnie całkowicie pokrytą kraterami. Powierzchnia ta ulega zmianom jedynie na skutek bombardowania ciałami takimi jak planetoidy. Procesy pogodowe zatarły na Ziemi większość śladów przeszłych kolizji z planetoidami ale te zderzenia z pewnością zdarzają się. Jak przekonamy się w dalszej części tej książki to kolizja z planetoidą mogła usunąć dinozaury z powierzchni Ziemi i stworzyć tym samym warunki do objęcia panowania przez ssaki.

W lipcu 1994 roku Świat oglądał dramatyczny dowód kolizji w przestrzeni kosmicznej. Jowisz został wtedy zbombardowany około 20 fragmentami komety Shoemaker-Levy 9 - "blizny" po tych uderzeniach widoczne były przez miesiące.

GROMADZENIE DANYCH

Wysiłek katalogowania i śledzenia ruchu tysięcy planetoid wszystkich typów pod koniec XX stulecia dzielili między sobą: Centrum Małych Planet (Minor Planet Center) w Cambridge w stanie Massachusetts i Instytut Astronomii Teoretycznej w Petersburgu, w Rosji. Centrum Małych planet utrzymywało (i robi to do dziś) skomputeryzowany zapis wszystkich opublikowanych obserwacji astrometrycznych planetoid i wydawało Minor Planet Circulars. Rosyjski instytut publikował corocznie efemerydy wszystkich numerowanych planetoid, dostępnych do obserwacji w danym roku. Publikacja ta nazywała się po prostu Efemerydy Małych Planet. Obecnie działa już tylko MPC, obecnie przy Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge w stanie Massachusetts.

Centrum małych planet zostało założone w 1947 roku przy Uniwersytecie Cincinnati a jego pierwszym dyrektorem był Paul Herget. Dr Herget był pionierem użycia nowoczesnych systemów zarządzania danymi dla opracowania olbrzymiej ilości obserwacji planetoid oraz dla wyliczania ich orbit i efemeryd. Obecnie dyrektorem jest tam dr Brian G. Marsden, a centrum nadal publikuje Minor Planet Circulars, inaczej MPCs. Cyrkularze te zawierają wszystkie opublikowane obserwacje planetoid (i komet) elementy obliczonych orbit i efemerydy. Wszystkie te informacje są też dziś dostępne w formie elektronicznej, aczkolwiek znaczna część odpłatnie.

Kiedy odkrywana jest nowa planetoida otrzymuje ona oznaczenie prowizoryczne. Jeżeli planetoida jest obserwowana wystarczająco długo by można było wyliczyć jej dokładna orbitę otrzymuje ona swój docelowy, stały numer i (coraz rzadziej) jakąś nazwę. Numery nadawane są kolejno i nie odzwierciedlają kolejności odkrywania obiektów a jedynie kolejność liczenia ich precyzyjnych orbit. Zwykle ma to miejsce po dwóch lub trzech objętych obserwacjami opozycjach planetoidy co trwa szereg lat.

Odkrywca planetoidy ma prawo zaproponować jej nazwę z chwilą gdy nadany zostanie jej stały numer kolejny. W przeszłości niemal wszystkie planetoidy otrzymywały żeńskie imiona pochodzące z mitologii klasycznej. Wyjątkiem były jedynie nietypowe planetoidy, takie jak Trojańczycy czy grupa Apolla, które otrzymywały imiona męskie. Jakkolwiek niektórzy astronomowie kontynuują tę tradycję nie jest ona już ściśle przestrzegana. W praktyce można powiedzieć, że sytuacja jest doprowadzona do absurdu: planetoidy otrzymują nazwy pochodzące od imienia dziewczyny, kota czy psa, nazwy sponsora finansowego lub komputera.

Kiedy planetoida wymieniana jest w tej książce lub w jakimś artykule w czasopiśmie podawana jest jej nazwa lub pełne oznaczenie: numer i nazwa, np. 2063 Bacchus czy 1 Ceres itd. Oczywiście jeśli planetoida nie ma jeszcze stałego numeru używane jest jej tymczasowe oznaczenie z rokiem odkrycia oraz kodem literowym i liczbowym.

Po kilku kolejnych obserwacjach specjalista może obliczyć orbitę obiektu i jego efemerydę co pozwoli innym astronomom obserwować ten obiekt. Jeśli obserwacji tych będzie wystarczająca ilość, planetoida otrzymuje stały numer. Zwykle wymaga to obserwacji obejmujących kilka lat. Dopiero wtedy odkrywca może zaproponować nazwę dla planetoidy. Jeśli obiekt nie będzie dalej obserwowany może "zgubić się" i nie będzie możliwości jego odszukania aż ktoś ponownie "odkryje " to ciało. Zdarzyć się to może szczególnie dla szybko poruszających się obiektów z grupy Apolla, obserwowanych jedynie przez kilka tygodni podczas zbliżenia z Ziemią.

Wszystkie trzy "klasyczne" planetoidy grupy Apolla: Apollo, Adonis i Hermes zostały zagubione wkrótce po ich odkryciu! Dzięki miedzy innymi wysiłkom Briana Marsdena, który ponownie wyznaczył ich orbity stosując najnowsze techniki komputerowe, Apollo i Adonis zostały ponownie odnalezione. Apollo zaobserwowali McCrosky i Shao z Harvardu w 1973 roku a Adonisa autor tej książki w 1977 roku na Mount Palomar. Hermesa udało się przypadkiem odnaleźć dopiero 15 października 2003 roku.

DODATEK: CHRONOLOGIA BADAŃ PLANETOID

1766 Johannes Titius opracowuje matematyczną formułę opisującą odległości wszystkich znanych mu planet od Słońca. Spopularyzowana później przez Johana Bodego, reguła Titiusa-Bodego sugerowała, że powinna istnieć nieodkryta planeta pomiędzy Marsem a Jowiszem.

1801 Giuseppe Piazzi odkrywa pierwszą planetoidę, Ceres.

1867 Kirkwood wykrywa istnienie luk w pasie planetoid. Luki te występują dla małych całkowitych ułamków okresu orbitalnego Jowisza.

1891 Max Wolf rozpoczyna fotograficzne obserwacje planetoid.

1898 Witt odkrywa Erosa, pierwszą planetoidę przecinającą orbitę Marsa

1906 Wolf odkrywa Achillesa, pierwszego z Trojańczyków.

1918 Hirayama wprowadza podział planetoid na rodziny ze względu na podobieństwo ich orbit.

1920 Baade odkrywa Hidalgo, pierwszą planetoidę odchodzącą poza orbitę Saturna.

1932 Delporte odkrywa Amora.

1932 Reinmuth odkrywa Apollo, pierwszą planetoidę przecinającą orbitę Ziemi.

1937 Reinmuth odkrywa Hermesa, który przeszedł bliżej niż 1 mln km od Ziemi.

1949 Kuiper rozpoczyna badania planetoid w Yerkes-McDonald.

1960 Gehrels ze współpracownikami rozpoczyna badania w Palomar-Leiden.

1968 Pierwsze obserwacje radarowe Icarusa.

1971 Pierwsza konferencja na temat planetoid w Tucson

1976 Helin odkrywa Atena, pierwszą planetoidę której wielka półoś orbity jest mniejsza od 1 AU.

1977 Kowal odkrywa Chirona, którego orbita leży między Saturnem a Uranem.

1983 IRAS obserwuje tysiące planetoid w podczerwieni.

1991 Galileo wykonuje pierwsze zdjęcia Gaspry, pierwszej planetoidy "oglądanej z bliska".

1992 Jewitt i Lu odkrywają obiekt 1992QB1 , pierwszy z obiektów przypisywanych do Dysku Kuipera.

1993 Galileo przesyła na Ziemię obrazy planetoidy Ida i jej małego satelity, Dactyla

1994 Kometa Shoemaker-Levy 9 uderza w Jowisza powodując powstanie ciemnych plam widocznych przez wiele miesięcy.

1995 Start misji NEAR do planetoidy Eros.

Creative Commons License





Edytuj