Objetivos

Ao final desta seção, você será capaz de:

• estrutura de tópicos a história da descoberta de asteróides e descrevem as suas órbitas típicas
• Descrever a composição e classificação dos vários tipos de asteróides
• de Discutir o que foi aprendido a partir da nave espacial missões para vários asteróides

composição e classificação

os asteróides são tão diferentes como preto e branco. A maioria é muito escura, com refletividade de apenas 3 a 4%, como um pedaço de carvão. No entanto, outro grande grupo tem uma reflectividade típica de 15%. Para entender mais sobre essas diferenças e como elas estão relacionadas com a composição química, os astrônomos estudam o espectro da luz refletida pelos asteroides em busca de pistas sobre sua composição.os asteroides escuros são revelados a partir de estudos espectrais como corpos primitivos (aqueles que mudaram pouco quimicamente desde o início do sistema solar) compostos de silicatos misturados com compostos de carbono orgânico e escuro. Estes são conhecidos como asteroides Tipo C (“C” para carbonáceo). Dois dos maiores asteroides, Ceres e Pallas, são primitivos, assim como quase todos os asteroides na parte externa do cinturão.

o segundo grupo mais populoso é o tipo S asteroides, onde ” S ” representa uma composição de pedra ou silicato. Aqui, os compostos de Carbono escuro estão faltando, resultando em maior refletividade e Assinaturas espectrais mais claras de minerais de silicato. Os asteroides Tipo S também são quimicamente primitivos, mas sua composição diferente indica que eles provavelmente foram formados em um local diferente no sistema solar dos asteroides Tipo C.asteroides de terceira classe, muito menos numerosos que os dos dois primeiros, são compostos principalmente de metal e são chamados de asteroides tipo M (“M” para metálico). Espectroscopicamente, a identificação do metal é difícil, mas para pelo menos o maior asteroide tipo M, psique, esta identificação foi confirmada por radar. Uma vez que um asteroide metálico, como um avião ou nave, é um refletor muito melhor do radar do que um objeto pedregoso, Psyche aparece brilhante quando apontamos um feixe de radar para ele.como é que esses asteróides metálicos vieram a ser? Nós suspeitamos que cada um veio de um corpo pai grande o suficiente para o seu interior derretido para se estabelecer ou diferenciar, e os metais mais pesados afundaram-se para o centro. Quando este corpo pai se desfez numa colisão posterior, os fragmentos do núcleo eram ricos em metais. Há metal suficiente em um asteroide de 1 quilômetro M para abastecer o mundo com ferro e muitos outros metais industriais para o futuro previsível, se pudéssemos trazer um em segurança para a Terra.além dos asteroides tipo M, alguns outros asteroides mostram sinais de aquecimento e diferenciação precoce. Estes têm superfícies basálticas como as planícies vulcânicas da lua e Marte; o grande asteroide Vesta (discutido em um momento) está nesta última categoria.

as diferentes classes de asteroides são encontradas a diferentes distâncias do sol (Figura 2). Ao traçar como as composições de asteroides variam com a distância do Sol, podemos reconstruir algumas das propriedades da nebulosa solar a partir da qual eles originalmente se formaram.

Figura 2: Onde diferentes tipos de asteroides são encontrados. Asteroides de composição diferente são distribuídos a diferentes distâncias do sol. O tipo S e o tipo C são primitivos; o tipo M consiste em núcleos de corpos progenitores diferenciados.

Vesta: Um Diferenciados Asteróide

Figura 3: Peça de Vesta. Este meteorito (rocha que caiu do espaço) foi identificado como um fragmento vulcânico da crosta do asteróide Vesta. (credit: modification of work by R. Kempton (New England Meteoritical Services))

Vesta is one of the most interesting of the asteroids. Ele orbita o sol com um semieixo maior de 2,4 UA na parte interna do cinturão de asteroides. Sua refletividade relativamente alta de quase 30% faz com que seja o asteroide mais brilhante, tão brilhante que é realmente visível a olho nu, se você souber exatamente onde olhar. Mas sua real reivindicação à fama é que sua superfície está coberta de basalto, indicando que Vesta é um objeto diferenciado que deve ter sido vulcanicamente ativo, apesar de seu pequeno tamanho (cerca de 500 quilômetros de diâmetro).meteoritos da superfície de Vesta (Figura 3), identificados comparando seus espectros com os da própria Vesta, aterraram na terra e estão disponíveis para estudo direto no laboratório. Sabemos muito sobre este asteróide. A idade dos fluxos de lava dos quais estes meteoritos derivam foi medida em 4,4 a 4.5 bilhões de anos, logo após a formação do sistema solar. Esta idade é consistente com o que poderíamos esperar para vulcões em Vesta; qualquer processo aquecido um objeto tão pequeno foi provavelmente intenso e de curta duração. Em 2016, um meteorito caiu na Turquia que poderia ser identificado com um fluxo de lava particular, como revelado pela sonda orbiting Dawn.no caminho para seu encontro com Júpiter em 1995, a sonda Galileu foi direcionada para voar perto de dois asteroides Tipo S do cinturão principal chamados Gaspra e Ida. A câmera Galileu revelou tanto o comprimento quanto o alto grau de irregularidade (semelhante a uma batata amassada), como convém aos fragmentos de uma colisão catastrófica (Figura 4).

Figura 4: Mathilde, Gaspra e Ida. Os três primeiros asteroides fotografados a partir de naves voadoras, impressos na mesma escala. Gaspra e Ida são do tipo S e foram investigados pela espaçonave Galileu; Mathilde é do tipo C E era um alvo de sobrevoo para a espaçonave NEAR-Shoemaker. (credit: modification of work by NEAR Project, Galileo Project, NASA)

The detailed images allowed us to counter the craters on Gaspra and Ida, and to estimate the length of time their surfaces have been exposed to collisions. Os cientistas Galileu concluíram que esses asteroides têm apenas cerca de 200 milhões de anos de idade (ou seja, as colisões que os formaram ocorreram cerca de 200 milhões de anos atrás). Cálculos sugerem que um asteroide do tamanho de Gaspra ou Ida pode esperar outra colisão catastrófica em algum momento nos próximos bilhões de anos, em que será interrompido para formar outra geração de fragmentos ainda menores.A maior surpresa do sobrevoo Galileu de Ida foi a descoberta de uma lua (então Chamada Dactyl), em órbita sobre o asteroide (Figura 5). Embora apenas 1.5 km de diâmetro, menor do que muitos campus universitários, Dactyl fornece aos cientistas algo de outro modo além do seu alcance—uma medição da massa e densidade de Ida usando as leis de Kepler. A distância da lua de cerca de 100 quilômetros e seu período orbital de cerca de 24 horas indicam que Ida tem uma densidade de aproximadamente 2,5 g / cm3, o que corresponde à densidade das rochas primitivas. Subsequentemente, ambos grandes telescópios de luz visível e radar planetário de alta potência descobriram muitas outras luas de asteroides, de modo que agora somos capazes de acumular dados valiosos sobre massas de asteroides e densidades.

Figura 5: Ida e Dactyl. O asteróide Ida e a sua minúscula lua Dactyl (o pequeno corpo à sua direita), foram fotografados pela sonda Galileu em 1993. Ida de forma irregular tem 56 km de sua maior dimensão, enquanto Dactyl tem cerca de 1,5 km de diâmetro. As cores foram intensificadas nesta imagem; para os olhos, todos os asteroides parecem basicamente cinza. (credit: modification of work by NASA/JPL)

By the way, Fobos and Deimos, the two small moons of Mars, are probably captured asteroids (Figure 6). Eles foram estudados pela primeira vez à queima-roupa pelos orbitadores Viking em 1977 e mais tarde pela Mars Global Surveyor. Ambos são irregulares, algo alongados, e fortemente criados, assemelhando-se a outros asteroides menores. Suas maiores dimensões são de cerca de 26 quilômetros e 16 quilômetros, respectivamente. As pequenas luas externas de Júpiter e Saturno provavelmente também foram capturadas a partir de asteroides que passavam, talvez no início da história do sistema solar.

Figura 6: luas de Marte. As duas pequenas luas de Marte, a) Fobos e B) Deimos, foram descobertas em 1877 pelo astrônomo americano Asaph Hall. Seus materiais de superfície são semelhantes a muitos dos asteroides no cinturão de asteroides externo, levando astrônomos a acreditar que as duas luas podem ser capturados asteroides. (credit a: modification of work by NASA; credit b: modification of work by NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

a partir da década de 1990, as naves espaciais têm fornecido uma visão mais próxima de vários asteroides. A nave espacial Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) entrou em órbita em torno do asteroide s Eros, tornando-se uma lua temporária deste asteroide. Em seu caminho para Eros, a sonda NEAR foi renomeada em homenagem ao geólogo planetário Eugene Shoemaker, um pioneiro na nossa compreensão de crateras e impactos.por um ano, a nave espacial NEAR-Shoemaker orbitou o pequeno asteroide em várias altitudes, medindo sua composição superficial e interior, bem como mapeando Eros de todos os lados (Figura 7). Os dados mostraram que Eros é feito de alguns dos materiais quimicamente primitivos do sistema solar. Vários outros asteroides foram revelados como sendo feitos de escombros vagamente ligados, mas não de Eros. Sua densidade uniforme (aproximadamente a mesma que a da crosta terrestre) e extensas ranhuras e cristas em escala global mostram que é uma rocha rachada, mas sólida.

Eros has a good deal of loose surface material that appears to have slid down toward lower elevations. Em alguns lugares, a camada de escombros de superfície tem 100 metros de profundidade. O topo do solo solto é pontilhado com pedregulhos dispersos e meio enterrados. Há tantos destes rochedos que são mais numerosos que as crateras. Claro, com a gravidade tão baixa neste pequeno mundo, um astronauta visitante encontraria pedras soltas rolando em direção a ela muito lentamente e poderia facilmente saltar alto o suficiente para evitar ser atingido por uma. Embora a sonda NEAR-Shoemaker não tenha sido construída como um aterrissador, no final de sua missão orbital em 2000, ela foi autorizada a cair suavemente para a superfície, onde continuou sua análise química por mais uma semana.em 2003, a missão Hayabusa 1 do Japão não apenas visitou um pequeno asteroide, mas também trouxe amostras para estudo em laboratórios na Terra. O asteróide alvo S, Itokawa (mostrado na Figura 8), é muito menor que Eros, com apenas cerca de 500 metros de comprimento. Este asteróide é alongado e parece ser o resultado da colisão de dois asteróides separados há muito tempo. Quase não há crateras de impacto, mas uma abundância de pedras (como uma pilha de escombros) na superfície.

Figura 8: asteróide Itokawa. A superfície do asteróide Itokawa parece não ter crateras. Astrônomos têm hipotetizado que sua superfície consiste de rochas e pedaços de gelo mantidos juntos por uma pequena quantidade de gravidade, e seu interior é provavelmente também uma pilha de escombros semelhante. (crédito: JAXA)

a espaçonave Hayabusa foi projetada não para pousar, mas para tocar a superfície apenas o tempo suficiente para coletar uma pequena amostra. Esta manobra complicada falhou na sua primeira tentativa, com a nave a cair brevemente do seu lado. Eventualmente, os controladores foram bem sucedidos em pegar alguns grãos de material de superfície e transferi-los para a cápsula de retorno.

A 2010 reentrada na atmosfera da Terra sobre a Austrália foi espetacular (Figura 9), com um rompimento da nave, enquanto uma pequena cápsula de retorno com êxito pára-quedas para a superfície. Meses de cuidadosa extração e estudo de mais de mil pequenas partículas de poeira confirmaram que a superfície de Itokawa tinha uma composição semelhante a uma classe bem conhecida de meteoritos primitivos. Estimamos que os grãos de poeira que Hayabusa colheu foram expostos na superfície do asteroide por cerca de 8 milhões de anos.

a mais ambiciosa missão espacial de asteroides (chamada Dawn) visitou os dois maiores asteroides do cinturão principal, Ceres e Vesta, orbitando cada um por cerca de um ano (Figura 10). Seus grandes tamanhos (diâmetros de cerca de 1000 e 500 quilômetros, respectivamente) os tornam apropriados para comparação com os planetas e luas grandes. Ambos revelaram-se muito crateras, o que implica que as superfícies deles são antigas. Em Vesta, localizámos agora as grandes crateras de impacto que ejectaram os meteoritos basálticos anteriormente identificados como sendo provenientes deste asteróide. Estas crateras são tão grandes que elas amostram várias camadas do material crusta de Vesta.

Ceres não teve uma comparáveis história do gigante impactos, de modo que sua superfície é coberta com crateras que mais parecem aqueles de lunar highlands. A grande surpresa em Ceres é a presença de manchas brancas muito brilhantes, associadas principalmente com os picos centrais de grandes crateras (Figura 11). O mineral de cor clara é algum tipo de sal, produzido quando essas crateras foram formadas ou posteriormente liberadas do interior.

Figura 11: manchas brancas em uma cratera maior em Ceres. Estas formações brilhantes parecem ser depósitos de sal em uma cratera de Ceres chamada Occator, que tem 92 quilômetros de diâmetro. (credit: modification of work by NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA):

Glossário

asteróide: uma pedra ou objectos metálicos que orbitam o Sol, que é menor do que uma grande planeta, mas que mostra que não há evidências de uma atmosfera ou de outros tipos de atividade associada com cometas

cinturão de asteróides: região do sistema solar entre as órbitas de Marte e Júpiter, no qual a maior parte dos asteróides localizado; cinturão principal, onde as órbitas são geralmente mais estáveis, estende-se a partir de 2,2 a 3,3 UA do Sol