Определите плотность астероида веста если его диаметр равен 525

Обновлено: 09.01.2025

Астероид Веста

Астероид (4) Веста - второе по массе тело в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.
Вообще, правильнее её называть - "малая планета Веста". Она является самой большой из малых планет в этом поясе астероидов.

Астероид Веста.
Снимок НАСА/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, с борта станции АМС Dawn, 24 июля 2011г. Снимок сделан с расстояния примерно 5200 км.

Отчётливо видно, что Весте не хватило собственной гравитации, чтобы принять форму шара.
Любопытно для сравнения: спутник Сатурна Мимас имеет меньшие размеры, но он смог приобрести шаровидную форму.

Характеристики орбиты астероида Веста

характеристика	значение
Эксцентриситет (e)	0,089
Большая полуось (a)	353,201 млн. км. (2,361 а. е.)
Перигелий (q)	321,766 млн. км. (2,151 а. е.)
Афелий (Q)	384,635 млн. км. (2,571 а. е.)
Период обращения (P)	1325,081 суток (3,628 земных года)
Средняя орбитальная скорость	19,346 км/с
Наклонение (i)	7,135°
Долгота восходящего узла	103,915°
Аргумент перигелия	149,855°
Средняя аномалия (M)	144,864°
Минимальное расстояние до Земли	177 млн. км. (сравните с минимальным расстоянием до Марса - 55,75 млн. км.)

Физические характеристики астероида Веста

характеристика	значение
Размеры	578 х 560 х 458 км.
Масса (m)	2,75 х 10 20 кг.
Средняя плотность	3,5 г/см 3
Ускорение свободного падения на поверхности	0,22 м/с 2 (0.0224 g)
Альбедо	0,4228
Период вращения	5,342 ч.
Cпектральный класс	V
Абсолютная звёздная величина	3,2 m

Астероид Веста стала самым массивным астероидом в поясе астероидов между Юпитером и Марсом, после того как Церера была переведена в разряд карликовых планет. Но, по размеру планета Веста уступает Палладе, другой малой планете.

Астероид Веста - довольно яркий астероид, единственный, который можно увидеть невооружённым глазом. Несколько других астероидов тоже теоретически видны без телескопа, но уже на пределе возможностей наших глаз, для этого нужно хорошее зрение и истинно чёрное небо, без засветок.

С помощью телескопа Хаббл было получено представление о поверхности Весты и о её составе.
В 2011 году, аппарат "Dawn" ("Рассвет") приблизился к Весте и сделал более точные снимки.
Весь южный полюс и прилегающие области занимает огромный кратер Реясильвия, диаметром около 460 км. Назван он так в честь весталки Реи Сильвии, матери основателей Рима, Ромула и Рема. Название пишется именно в одно слово, так решено, чтобы не использовать двойных имён.

Снимок южного полушария Весты с аппарата "Рассвет".
Снимок сделан 17 июля 2011 года с расстояния 15000 км.

В центре видна центральная горка кратера Реясильвия.
А вот стен кратера не видно, потому что кратер Реясильвия настолько велик, что почти равен диаметру самой Весты.
Дно кратера расположено на 13 км. ниже среднего уровня поверхности Весты, а края на 4-12 км выше.
Центральная горка кратера - 18 км. высотой.

Предполагают, что многие астероиды того же класса V - обломки Весты.

Карта высот Южного полушария астероида Веста. Самые высокие места показаны красным.
Большая красная окружность - стенки кратера Реясильвия.
Красное пятно посередине окружности - центральная горка этого кратера.
Снимок сделан из той же точки, что и верхнее изображение, но немного сдвинут по часовой стрелке.
Если присмотреться, то можно заметить, что форма Реясильвии не представляет собой окружность - на снимке она разорвана внизу, а дальше лежит другая полуокружность. Это ещё более древний кратер - Вененейя, диаметром около 400 км.
Вененейя образовалась 2-3 миллиарда лет назад от столкновения Весты с тёмным астероидом, богатым углеродом.
А, один миллиард лет назад, Веста столкнулась с другим астероидом из более стветлого вещества, в результате чего образовался кратер Реясильвия.

Удары был воистину чудовищными и непонятно как бедняга Веста вообще осталась цела.
Если вы обратили внимание на размеры Весты по трём координатам, то наверняка заметили, что два размера по 500 км., а по третьей - около 400. Из этого можно было сделать вывод, что Веста сильно сплющена.
Посмотрите на анимацию её вращения, которую составили из последовательных снимков: Веста и впрямь сплющена с полюсов. Это и есть последствия от столкновения с астероидами, которые образовали кратеры Реясильвия и Вененейя.
Кроме того, посмотрите внимательнее: по-ходу вращения, вдоль экватора, можно заметить продольные борозды. Предполагают, что это грабены - геологические складки, точнее сбросы породы, которые образовались от столкновения с этими астероидами.

Впрочем, Весте доставалось не один раз, о чём свидетельствуют другие кратеры, размером в десятки километров.

Эта цепочка из трёх кратеров на Весте получила название "Снеговик". Находится в Северном полушарии.
Их названия с Запада на Восток, то есть слева направо на фотографии: Марсия, Кальпурния и Минуция (Marcia, Calpurnia и Minucia).
Марсия, чей диаметр около 50-60км, - самый молодой из этих кратеров, поскольку перекрывает Кальпурнию.
Минуция - самый сташий, что видно по сглаженный стенкам и целостности стен Кальпурнии с его стороны.

Ядро астероида Веста - железно-никилевое. Мантия каменная. После первичного разогрева и расплавления пород от ядерных реакций, начался период остывания и кристаллизации, что привело к разнообразию горных пород на Весте. Это видно из спектрального анализа метеоритов класса V, которые долетают до Земли.

До сих пор Весту изучали только через телескопы. Но, в августе 2011 г., американский аппарат АМС Dawn (NASA), запущенный в 2007 году, уже вышел на орбиту Весты и передал её первые качественные снимки. В апреле 2012 года он покинул Весту и направился к Церере.
6 марта 2015 аппарат вышел на орбиту Цереры.

Определите плотность астероида веста если его диаметр равен 525

Методика проведения 5 урока
"Решение задач. Контрольная работа"

Цель урока: повторение, закрепление и контроль на качеством формирования системы основных понятий небесной механики.

Общеобразовательные: обобщение, повторение и закрепление учебного материала:

Воспитательные: формирование научного мировоззрения и научной картины мира в ходе повторения и обобщения совокупности изученного материала по небесной механике; политехническое и трудовое воспитание в ходе изложения материала о практических способах применения знаний небесной механики в астрономии и космонавтике; патриотическое воспитание при ознакомлении с достижениями российской науки и техники в развитии астрономии и космонавтики.

Развивающие: формирование умений анализировать и делать выводы, решать задачи на применение законов небесной механики с использованием знаний по астрономии и физике (механике).

Ученики должны знать:

Ученики должны уметь:

1) Использовать обобщенный план для изучения космических и небесных явлений.
2) Решать задачи на применение законов движения космических тел для расчета их орбит и космических скоростей.
3) Решать задачи на расчет основных физических характеристик космических тел (расстояний, размеров, массе, плотности, ускорения свободного падения на поверхности и т.д.)
4) Использовать звездные атласы, подвижную карту звездного неба и Астрономический календарь и справочники для определения положения Солнца, Луны и планет на небесной сфере по данным эфемерид.

Повторение всего ранее изученного материала, проверка знаний

Фронтальный опрос, беседа

Решение повышенной трудности и занимательных задач на повторение и закрепление всего ранее изученного материала

Работа у доски и в тетрадях

Контрольная работа

2. Выполнить задания из сборника олимпиадных задач В.Г. Сурдина [ 289 ]: 2.12; 9.6; 9.21.

Методика изложения материала

В это время часть учеников выполняет программируемые задания:

1. Сборник задач Г.П. Субботина [ 287 ], задания NN 110; 115; 129; 137; 138.
2. Сборник задач Е.П. Разбитной [ 244] , задания NN 7.5; 9.1; 9.2; 10.4; 12.1; 12.2.
3. Страут Е.К. [ 276 ]: проверочные работы NN 3-4 темы "Строение Солнечной системы" (варианты 1-5).

Второй этап урока призван не только закрепить умения учеников решать задачи по небесной механике и основам космонавтики, но и сформировать у них новые понятия о применении совокупности знаний по небесной механике, космонавтике, астрометрии, физике, математике для решения проблем науки, техники и повседневных нужд людей.

1. Астронавты на Луне использовали различные способы передвижения по ее поверхности: обычную ходьбу (скорость до 0,5 м/с) и бег вприпрыжку (скорость 1-1,5 м/с, до 2 м/с), отталкиваясь от поверхности обеими ногами. Сравнить скорости пешего передвижения на Луне и Земле (4,5 км/ч =1,25 м/с) обеими способами, если высота прыжка на Луне достигала 2 м. Время полета при прыжке равно времени соприкосновения с поверхностью.

Ö` g. Отношение скоростей ходьбы астронавта на Земле и Луне: Þ . u _л _» 1,8 км/ч = 0,5 м/с. Скорость ходьбы астронавта по Луне в 2,5 раза медленнее, чем на Земле.

В результате решения ученики приходят к выводу, что большинство взрослых имеющих образование американцев не знают физики на школьном российском уровне. Учителю следует отметить роль иностранных ученых-эмигрантов (в том числе и российских) в развитии науки и техники США.

Другие задачи Е.Б. Гусева, сочетающие материал по физике, астрономии и космонавтике:

2. Астронавты на поверхности Луны выявили особенности лунного грунта: он образует горки с более крутыми склонами, нежели песок на Земле (как если бы песок был влажным), но при сборе совком образцов грунта они соскальзывали с него при самых небольших ускорениях совка, открытым совком надо было действовать гораздо медленнее и осторожнее, нежели на Земле. С чем связаны эти явления: с физическими свойствами грунта или меньшей силой тяжести?

Рис. 82

Решение: а) выясним, от чего зависит угол склона лунной горки. Пусть элементарный объем массой D m находится на склоне под углом a к горизонту. На него действуют 3 силы: тяжести ` F_T = D m × g, реакции опоры ` N и трения ` F_Tр.

В инерциальной системе, связанной с поверхностью Луны в состоянии покоя: ` F_T + ` N+ ` F_Tр= 0.

Запишем уравнение в проекции на оси координат X и Y:

- D m × g × sin a + F_Tр= 0

N - D m × g × cos a = 0, где F_Tр = m × N, m - коэффициент трения. Þ N = D m × g × cos a , D m × g × sin a = m × m × g × cos a Þ tg a = m . Угол склона зависит только от коэффициента трения и не зависит от ускорения свободного падения. Вывод: т.к. лунный грунт образует горки с более крутыми склонами, чем песок на Земле, коэффициент трения частиц лунного реголита выше, чем у земного песка.

б) Каковы предельные ускорения совка, собирающего грунт на Луне? Совок перемещается с ускорением ` а в горизонтальной плоскости. Лунный грунт массой m останется в нем при перемещении с тем же ускорением. По II закону Ньютона в инерциальной системе, связанной с поверхностью Луны, сумма сил, действующих на грунт, равна: ` F_T + ` N+ ` F_Tр = m × ` а .
В проекции на оси координат X и Y: F_Tр = m × а
N - m × g = 0

Предельное значение ускорения, при котором грунт остается в совке: а = m × g - т.е. прямо пропорционально ускорению свободного падения на поверхности: допустимые ускорения при одинаковых коэффициентах трения грунта о совок на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле.

Решение: Написав выражения для условий Земли и Марса и разделив их друг на друга, получим: или . Исходя из вероятной тождественности химического состава и средней плотности горных пород на Земле и Марсе [можно усложнить решение, сообщив ученикам более точные сведения] Þ » 22 км.

Помимо вышеперечисленных задач рекомендуем выполнить 2-3 задания:

1. Определите расстояние, размеры, массу, ускорение свободного падения и I, и II космические скорости для Плутона, если синодический период его обращения 367 d , параллакс 0,23 ќ , угловые размеры 0,08 ќ , а единственный спутник Плутона - Харон вращается на расстоянии 19640 км от него с периодом 6,38 d .

2. Правда ли, что человек на астероиде Веста может улететь в космос, оттолкнувшись от него ногой? Размеры Весты - 525 км, средняя плотность 3,5 г/см 3 .

3. В числе вариантов "конца света", предсказанного для 2000 года, есть и такой: "Земля столкнется с астероидом и ось Земли "наклонится", отчего наступит новый "всемирный потоп". Столкновение Земли с астероидом действительно может иметь катастрофические последствия глобального масштаба - об этом вы узнаете в последующем разделе курса астрономии. А пока определите максимальный угол "сбоя" оси вращения Земли при столкновении с металлическим астероидом, имеющим при размере около 1 км массу 8,5 миллиардов тонн.

4. Задача городской астрономической олимпиады, проводившейся в 2000 г. в г. Магнитогорске:

В результате трения в верхних слоях атмосферы механическая энергия ИСЗ за много витков уменьшилась на 2%, но орбита осталась круговой. Как изменились при этом параметры орбиты: радиус r, скорость u , период обращения Т ?

На завершающем этапе урока с целью проверки качества усвоения астрометрических знаний и умений проводится небольшая контрольная работа. Желательно, чтобы в ней было не менее 2 вариантов заданий. Ограниченность времени урока определяет продолжительность выполнения контрольной работы в 20 минут. Рекомендуется включить в контрольную работу задания, предусматривающие расчет основных физических характеристик космических тел: массы, размеров и расстояния по известному годичному параллаксу и видимым угловым размерам.

В основе контрольных заданий может лежать материал "контрольной работы" и "контрольной работы с выбором ответа" для темы "Строение Солнечной системы " пособия Е.К. Страута [274a, с. 19-30].

В разработанном нами варианте контрольной работы все вышеупомянутые вопросы объединены в одном задании, имеющем практическую направленность:

Каковы размеры и масса планеты, если во время противостояния с Землей её горизонтальный параллакс 2,09 ќ , а видимый диаметр 45 ќ . Спутник вращается вокруг планеты на расстоянии 422 000 км, с периодом 1,77 суток. О какой планете идет речь?

Каковы размеры и масса планеты, если во время противостояния с Землей её горизонтальный параллакс 1,03 ќ , а видимый диаметр 19 ќ . Спутник вращается вокруг планеты на расстоянии 1 222 000 км, с периодом 15,9 суток. О какой планете идет речь?

Решения задач 2 варианта 1 и 2:

Расстояние до планет рассчитывается по формуле:

Размеры планет определяются по формуле: , где r - видимые угловые размеры светила, p - горизонтальный параллакс.

Массы планеты определяется по формуле, выведенной на основе Ш закона Кеплера, уточненного Ньютоном: , где М₁ и М₂ - массы небесных тел, m₁ и m₂ - соответственно массы их спутников, а₁ и а₂ - большие полуоси их орбит, Т₁ и Т₂ - сидерические периоды обращения.

Астероид Веста: описание, орбита, история открытия и исследования

Веста – это один из крупнейших объектов в главном поясе астероидов, находящемся между Марсом и Юпитером. По ряду причин Веста особенно интересна астрономам.

Общие сведения

На сегодняшний день именно Веста признается крупнейшим астероидом главного пояса как по размеру, так и по массе. Однако вплоть до начала XXI в. она занимала по этим показателям третье и второе место соответственно. Однако сначала статус Цереры, однозначно крупнейшего объекта в главном поясе, был «повышен» астрономами от «астероида» до «карликовой планеты». Потом была произведена переоценка диаметра Паллады, и она оказалась меньше Весты. Таким образом Веста стала лидером по обоим показателям.
Примечательно, что Веста – единственный объект в поясе астероидов, который можно наблюдать невооруженным взглядом. Даже для наблюдения огромной Цереры необходим бинокль.

Орбита

Орбита Весты располагается во внутренней части главного пояса и представляет собой эллипс с малым эксцентриситетом, то есть близкий к окружности. Расстояние между Вестой и Солнцем изменяется от минимума в 2,15 а.е. (321,8 млн км) до максимума в 2,57 а.е. (384,6 млн км). На один оборот вокруг звезды Веста затрачивает 1325 дней, или 3,6 года. Орбита имеет небольшой наклон к плоскости эклиптики, составляющий 7,1°. Средняя скорость движения астероида в космосе оценивается в 19,3 км/с.

Вращается Веста также и вокруг собственной оси. Один такой оборот занимает у астероида всего 5,3 часа.

Физические характеристики

Габариты Весты составляют 573х557х446 км. Приближенно астероид можно считать шаром с диаметром 525 км. Масса Весты равна 2,59•10 20 кг. Это означает, что астероид примерно в 23 тысячи раз легче нашей планеты.

Видимая звездная величина Весты колеблется от 5,1 до 8,48, что делает ее ярчайшим объектом в поясе астероидов. Ее яркость объясняется сразу тремя причинами:

большие размеры астероида;
меньший радиус орбиты, и, следовательно, меньшее расстояние между Землей и Вестой;
высокое альбедо (отражающая способность) планеты, составляющее 42%.

Например, Церера значительно крупнее Весты, но менее яркая, так как Церера отражает лишь 7% падающего на него света, а ее орбита проходит дальше от Земли, чем орбита Весты.

Считается, что Веста неоднородна по составу – у нее, как и у планет, есть железное ядро и мантия из камня. Веста относится к классу V астероидов. Собственно, Веста считается родоначальником этого класса – почти все астероиды, относящиеся к нему, являются осколками Весты, образовавшимися при ее столкновениях с другими телами.

В составе Весты преобладают силикаты и железо, а также отмечается необычайное большая концентрация пироксенов.
Температура на освещенной Солнцем поверхности астероида достигает – 20° С. В тени же она падает до – 130° С.

Главной достопримечательностью рельефа Весты является кратер Реясильвия, чей диаметр достигает 500 км. Его глубина составляет 25 км, что делает кратер одним из глубочайших в Солнечной системе. Ученые до сих пор не понимают, как Веста могла пережить столкновение, при котором образовался столь большой кратер – согласно расчетам астероид должен был развалиться на осколки.

В центре Реясильвии располагается гора, чья относительная высота составляет 22 км. Только гора Олимп на Марсе может похвастаться большей высотой в Солнечной системе.

История открытия

Веста была обнаружена Г. Ольберсом 29 марта 1807 г. Это был четвертый объект в главном поясе астероидов, открытый человечеством. Стоит отметить, что тогда все эти астероиды считались планетами. Сам Ольберс ещё в 1802 г. открыл астероид Палладу, поэтому астроном решил передать право на выбор имени для нового небесного тела другому ученому.

Эта возможность была предоставлена математику К. Гауссу, который выбрал для астероида имя Веста. Веста – это древнеримская богиня домашнего очага. Она отождествляется с древнегреческой богиней Гестией. Примечательно, что после обнаружения Весты астрономы в течение 38 лет не могли обнаружить никаких других объектов в главном поясе.

Исследования

Первые фотометрические наблюдения за Вестой организованы в Гарварде ещё в 1880 г. Благодаря ним и похожим исследованиям в Тулузе к 1950 г. удалось примерно оценить скорость вращения астероида вокруг собственной оси.

Веста – это первый астероид, чью массу удалось оценить. Дело в том, что каждые 18 лет с Вестой сближается астероид Арета, причем дистанция между ними оказывается меньше 0,04 а. е. Благодаря такому сближению гравитация Весты сильно искажает орбиту Ареты, что и позволило в 1966 г. Г. Герцу оценить массы Весты.

Первый проект полета к астероиду был предложен ещё в 1981 г., однако тогда он был отклонен. Благодаря телескопу «Хаббл» к 2000 г. получилось рассмотреть рельеф Весты.

В 2007 г. был запущен аппарат Dawn, который в июле 2011 г. стал искусственным спутником Весты. Dawn передал на Землю 31 тысячу фотографий, благодаря которым удалось составить детальную карты Весты. Также он исследовал гравитационное поле астероида и точно измерил его массу. Аппарат получил более 20 млн спектров Весты в инфракрасном и видимом диапазоне. Выяснилось, что северное полушарие астероида сильно отличается от южного – возраст его поверхности превышает 4 млрд лет, а на юге этот возраст равен 1-2 млрд лет. В сентябре 2012 г. Dawn покинул орбиту Весты и отправился к Церере.

Богиня Паллада

Размер и масса

Паллада

Другие характеристики, которые имеет астероид Паллада

Этот углеродный объект относится к редкому классу B.
У него небольшой эксцентриситет орбиты, который составляет 0,231.
К удивлению, обладает сильным наклоном орбиты в 34,8 градуса.
Диффузная отражательная способность, то есть альбедо равен 0,1587.
Плотность 3,4 г/см3, практически как у Луны.
Период обращения 4,6 года, а вращения 7,81 часа.
Между тем, движется в среднем со скоростью 17,645 км/с.
Абсолютная звёздная величина 4,13.
К тому же, определили среднее значение температуры поверхности -109 градусов по Цельсия.
На данный момент, расстояние до Солнца оценивается в 3,273 а.е., а до Земли 3,025 а.е.

Стоит отметить, что в честь этого астероида назвали химический элемент палладий. Его открыл английский химик Вильям Волластон в 1803 году.

Палладий

Изучение

C помощью Очень Большого Телескопа и установленного на нём инструмента SPHERE астрономы получили изображения астероидной поверхности.
Так, на ней обнаружили множество кратеров. Судя по всему, Паллада пережила больше столкновений, чем Церера и Веста.
Кроме того, на поверхности нашли гидратированные минералы. Проще говоря, на ней присутствуют следы воды.

По предположениям учёных, Паллада перенесла термические изменения (нагрев или, наоборот, охлаждение). Более того, она подверглась гравитационной дифференциации. А значит, может быть остатком и частью протопланеты.

Очень Большой Телескоп (Very Large Telescope)

Гравитационная дифференциация является источником внутренней тепловой энергии крупных, и твёрдых небесных тел. Она подразумевает разделение магмы под воздействием гравитационных сил. По сути, гравитация опускает наиболее тяжелые химические элементы вниз, то есть к центру тела. В это время, более лёгкие поднимаются к поверхности. При этом происходит выделение энергии. сноска

Планета весталок

Из-за притяжения Юпитера тела Пояса астероидов распределены в пространстве неравномерно. Орбита Весты лежит внутри одной из щелей Кирквуда — участков Пояса, почти очищенных от астероидов гравитационным полем планеты-гиганта

Веста — крупнейший астероид, изученный межпланетной миссией. Ранее автоматические станции исследовали Гаспру (1991), Иду (1993), Матильду (1997), Эрос (1998, 2000), Аннафранк (2002), Итокаву (2005) и Лютецию (2010). На Эрос была совершена посадка, а вещество с Итокавы доставлено на Землю. Фото: NASA/JPL-CALTECH/JAXA/ESA, NASA/JPL-CALTECH/UCLA/MPS/DLR/IDA

Хотя Веста едва различима на звездном небе, любой может потрогать кусочек этого астероида в минералогическом музее, где выставлены метеориты. Чаще всего это осколки трех небесных тел: Весты, Луны и Марса. Метеориты группы HED, по химическому строению напоминающие земные базальты, габбро и другие изверженные породы, происходят с Весты. Роджер Фу, сотрудник факультета изучения Земли, атмосферы и планет в Массачусетском технологическом институте, рассказывает: «Нам известно около тысячи метеоритов этой группы, все они имеют одинаковое соотношение изотопов кислорода, что указывает на их родство. Особенности орбиты Весты и схожесть ее спектра со спектрами метеоритов говорят о том, что родительским телом была именно она».

Фу получил для опытов один грамм метеорита ALHA81001. Этот небольшой камень массой 50 г был обнаружен в горах Антарктиды в 1981 году, когда счет найденным там метеоритам уже шел на тысячи. 30 лет назад никто не предполагал, что этот обломок способен рассказать о тайнах формирования Солнечной системы, а будущий автор открытия тогда еще не появился на свет.

До запуска в 1990 году космической обсерватории Hubble даже в лучшие наземные телескопы Веста была видна лишь как размытое пятно. Об астероиде, удаленном от нас на десятки миллионов километров, долгие годы в то время судили не по астрономическим наблюдениям, а по найденным на Земле метеоритам.

Необычные магнитные свойства метеорита ALHA81001 давно привлекали внимание ученых. Помня о происхождении камня, Фу решил применить новый метод для изучения магнитного прошлого Весты. «Мы взялись именно за этот метеорит, так как он имеет мелкозернистое строение, вызванное необычно быстрым остыванием. Это дало нам отличный образец для палеомагнитного анализа», — рассказал Фу. Постепенно размагничивая минерал, Фу с коллегами оценили величину того первобытного магнитного поля, в котором он застыл, — не менее 2 микротесла. Для сравнения, на Земле индукция магнитного поля может быть в 30 раз больше.

Метеорит ALHA81001, обнаруженный в горах Алан-Хиллс, — один из десятков тысяч камней внеземного происхождения, найденных в Антарктиде. Фото: HAP MCSWEEN (UNIVERSITY OF TENNESSEE), AND ANDREW BECK AND TIM MCCOY (SMITHSONIAN INSTITUTION)

Теперь надо было установить момент, когда сформировался вестианский минерал. Возраст породы определяли по количеству выделяемого аргона. При распаде атом радиоактивного калия-40 захватывает электрон и становится атомом аргона-40. Чем больше в образце аргона, тем он древнее. Фу установил, что камень застыл на расплавленной поверхности Весты около 3,7 миллиарда лет назад. Казалось бы, что за радость в обнаружении древнего магнитного поля на астероиде?

Его наличие впервые указало на то, что Веста, средний диаметр которой составляет всего 525 километров, по своей природе ближе к планетам, чем к астероидам. В планеты астрономы записывают небесные тела, вращающиеся вокруг звезд, и притом достаточно массивные, чтобы иметь круглую форму. Однако планеты земной группы объединяет еще одно свойство: в ходе эволюции их тяжелые элементы концентрировались в центре и образовали ядро, легкие — оставались ближе к поверхности.

Как исследовали астероид Веста

1807
Немецкий астроном Генрих Ольберс открыл неизвестный астероид и предоставил великому математику Карлу Гауссу право назвать его. Гаусс выбрал имя Веста в честь римской богини дома и очага.

1966
Веста стала первым астероидом, массу которого удалось измерить. Это стало возможно, когда отследили отклонения астероида Арета, каждые 18 лет сближающегося с Вестой.
1981
В Антарктиде найден метеорит ALHA81001. Астроном Людмила Журавлева в Крымской обсерватории открыла астероид, образованный после удара космического тела о Весту, и назвала его именем Юрия Никулина.

1996
Телескоп Hubble сфотографировал Весту с орбиты Земли.
2007
Стартовала миссия Dawn, целью которой стало исследование Вес ты и Цереры.
2011
Июль Космический зонд при близился к Весте и начал подробную съемку астероида.
2012
Роджер Фу открыл древнее динамо Весты. Сентябрь Аппарат Dawn покинул окрестности Весты и направился к Церере.

Действительно, астрономы давно подозревали, что тяжелейшие тела Пояса астероидов, Церера и Веста, на заре формирования Солнечной системы упустили шанс стать полноценными планетами и, не набрав достаточной массы, навсегда остались ледяными глыбами. И если в 2006 году Международный астрономический союз отнес довольно заурядную с точки зрения состава, но круглую Цереру к карликовым планетам, то Весте с ее более богатым «внутренним миром» в этом помешали маленькие размеры да форма картошки. Химический анализ метеоритов группы HED давно указывал на то, что сразу после рождения на Весте началось разделение ее внутренней структуры: железо-никелевого ядра и каменной мантии. Фу впервые доказал, что в юные годы на астероиде вовсю работало магнитное динамо — процесс, присущий лишь планетам земной группы. На Земле благодаря радиоактивному распаду тяжелых элементов ядро разогревается так, что в нем есть жидкая область. Вращение планеты вокруг своей оси вызывает постоянные течения токопроводящих расплавов, отчего и возникает магнитное поле, защищающее все живое от жестких космических лучей.

Выходит, в недрах Весты, образовавшейся 4,5 миллиарда лет назад, когда-то тоже существовала радиоактивная печка. Однако, по расчетам, к моменту формирования вещества метеорита она должна была угаснуть. Внутреннее динамо намагнитило кору астероида в первые 100 миллионов лет, оставив этот отпечаток до наших дней. «Отныне Веста стала наименьшим из известных объектов, способных генерировать магнитное динамо. Можно предположить, что в ранней Солнечной системе это происходило на многих астероидах», — считает соавтор исследования Бенджамин Вейсс.

*****
Геологи впервые обнаружили то, что астрономам NASA не удалось открыть в «золотой год» изучения Весты — с июля 2011-го по сентябрь 2012-го, пока на ее орбите работал космический аппарат Dawn («Рассвет»). Снизившись до высоты 200 километров над астероидом, рукотворный посланец Земли исправно открывал новые стороны этого холодного неприветливого мира. Прежде ученые довольствовались изображениями, на которых были видны лишь крупные детали.

Сделанные аппаратом Dawn снимки поражают необычайным разнообразием геологических структур на поверхности Весты. Чего стоит один только «снеговик» в северном полушарии, где выстроились в ряд сразу три крупных кратера! Большинство кратеров, найденных на астероиде, договорились называть именами весталок — целомудренных жриц богини Весты, почитаемых в Древнем Риме. Крупнейший кратер «снеговика» (диаметром 58 км) получил название Марция, средний (50 км) — Кальпурния и меньший (22 км) — Минуция.

Некоторые особенности рельефа Весты были известны еще до отправки миссии Dawn. Астрономы знали о наличии близ южного полюса громадного кратера диаметром едва ли не с сам астероид (505 км). Команда миссии назвала его Реясильвией в честь весталки Реи Сильвии, матери Рема и Ромула, основателей Рима. Горка в центре кратера возвышается на 23 километра над самой нижней точкой поверхности, а высота края — 31 километр. Это один из крупнейших ударных кратеров в Солнечной системе. Образовался он относительно недавно, всего миллиард лет назад. Видимо, этот катаклизм был самым разрушительным в истории Весты: в результате удара около 1% материала астероида было выброшено в космическое пространство. Полагают, что этот выброс породил астероиды семейства Весты и упавшие на Землю метеориты.

Самое удивительное в облике астероида — загадочные морщины, заметные при определенном угле освещения все в том же кратере Реясильвия. Это концентрические структуры глубиной в несколько километров и диаметром в сотни километров. Есть гипотеза, что это результат столкновения с другим астероидом, а кто-то видит в них следы внутренних процессов на Весте. Немало копий сломано и в попытках объяснить происхождение странных борозд, вытянувшихся вдоль экватора на сотни километров. Одна из них, борозда Дивалии, превосходит по размерам Большой каньон в Колорадо. Она растянулась на 465 километров, став одним из самых длинных разломов в Солнечной системе. Анализ последних данных привел ученых к тому, что эти борозды — провалы в коре, образовавшиеся при падении другого астероида на южный полюс Весты. По словам Дебры Бучковски из университета Джона Хопкинса, борозды — не просто трещины, встречающиеся на мелких астероидах, а так называемые грабены — провалы, образующиеся в зонах растяжения коры. Такие структуры известны на Земле, например котловина озера Байкал. Бучковски считает, что наличие грабенов на Весте лучше всего доказывает наличие дифференцированных внутренних слоев с разной плотностью, по-разному реагирующих на сжатие от удара. Толщину коры ученые пока определить не берутся, а вот радиус железного ядра лежит в пределах 107–113 километров.

Руководитель миссии Кристофер Расселл рассказывает: «Самым важным в результатах миссии Dawn стало подтверждение того, что Веста — родина метеоритов из группы HED. Это означает, что наше понимание Солнечной системы, основанное на анализе метеоритов, верно. Однако Веста преподнесла нам и ряд сюрпризов. Во-первых, мы узнали, что поверхность ее состоит из светлых и темных пятен. Темный материал — это углеродсодержащие породы, попавшие на нее из глубин Пояса астероидов. Светлый — первозданный материал, сохранившийся с ранних дней существования Весты. Вторая неожиданность — не имеющие валов ямы, похожие на марсианские. Мы считаем, что это связано с существованием летучих веществ, испарение которых в прошлом привело к провалам на поверхности».

Астероид Веста

Веста занимает второе место по массивности в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, уступая Церере (относится к классу карликовых планет). Это ярчайший астероид, поэтому иногда его можно отыскать без использования увеличительных приборов. В 2011 году Весту нашел аппарат Dawn.

Небесная полиция

В 1596 году Иоганн Кеплер вычислил эллиптическую форму планетарных орбит и выяснил, что между Марсом и Юпитером должна присутствовать еще одна планета. В 1772 году выходят математические расчеты от Иоганна Боде, поддерживающие эти выводы. Интересно, что в 1789 году несколько ученых создали группу «Небесная полиция», занимающуюся поиском пропавшей планеты. Среди них числился Генрих Ольберс, которому удалось обнаружить астероид Паллада. В описании своей теории он указывал, что Церера и Паллада способны выступать фрагментами от ранее крупной планеты. Рассмотрите фото астероида Веста ниже.

Это изображение добыто 17 июля 2011 года камерой кадрирования на аппарате Dawn при отдаленности в 15000 км от протопланеты Веста. Масштабирование – 1.4 км на пиксель

Ольберс считал, что эти осколки должны пересекаться в точке взрыва и на орбитальном пути. Он наблюдал за этими точками и 29 марта 1807 года заметил Веста. Он стал первым человеком, нашедшим два астероида. Ученый отправил свои заметки Карлу Гаусу, который за 10 часов определил орбиту Паллады.

Физические характеристики

Гигантский астероид Веста отображен аппаратом Dawn. На поверхности заметно огромное количество ударных кратеров.

Веста считается уникальным астероидным представителем из-за своих темных и ярких пятен, напоминающих лунную поверхность. Присутствуют базальтовые участки, а значит ранее по ним текла лава. Объект наделен неправильной формой (приплюснутый). Интересно, что астероид Веста имеет орбиту, близкую к круговой. Ниже расписаны характеристики размера и вращения.

Диаметр: 530 км.
Массивность: 2.67 × 10 20 кг.
Температурная отметка: от -188°C до -18°C.
Альбедо: 0.4322.
Период вращения: 5.342 часов.
Орбитальный период: 3.63 года
Афелий: 2.57 а.е.
Перигелий: 2.15 а.е.
Максимальное сближение с Землей: 1.14 а.е.

Поверхность, состав и формация

В 1996 году Веста приблизилась к Земле, и космическому телескопу Хаббл удалось зафиксировать ее топографический поверхностный слой вместе с формированиями на фото. Проявился крупный кратер на территории южного полюса с диаметром в 460 км (Веста простирается всего на 530 км). Кратер уходит вглубь на 13 км и появился, скорее всего, при древнем ударе. Толчок вырвал материал, который выбросился на орбиту и вращается вокруг астероида.

В отличие от других астероидов, внутренняя часть астероида Веста дифференцирована. То есть, присутствует кора охлажденной лавы, скалистая мантия и железно-никелевое ядро. Это говорит в пользу того, что перед нами протопланета.

На южной стороне Весты находится крупный кратер. Снимок добыт телескопом Хаббл (вверху слева) с добавлением теоретических расчетов (вверху справа) и топологической карты (внизу)

В 1960 году над Австралией пролетела частичка Весты. Осколок полностью состоял из пироксена (обнаружен в лавовых потоках) и нес спектральные сигналы Весты. В 2012 году к астероиду летал аппарат Dawn. На поверхности зафиксировал огромное количество водорода. Также нашел яркие области с высоким показателем отражения. Полагают, что создался более 4 млрд. лет назад.

Веста обладает уникальным составом, поэтому его метеориты легко идентифицировать. Это HED-объекты, представленные эвкритами (застывшая лава), диогенитами (из-под поверхности) и говардитами (смесь обоих). Больше деталей демонстрирует карта астероида Веста.

Топографическая карта Весты

Если орбита Весты расположена за Марсом, то как осколки достигли Земли? Метеориты проходят мимо Юпитера в три орбитальных облета вокруг Солнца и чувствуют на себе притяжение гиганта.

Изучение

В 2007 году НАСА запустили миссию Dawn, чтобы посетить Веста и Цереру. Это уникальный аппарат, так как впервые совершил поездку сразу по двум астероидным орбитам. К Весте прибыл в 2011 году, а к Церере – в 2015-м.

Задача Dawn – исследование характеристик ранней системы через анализ двух отличающихся между собою астероидов. Церера – влажная, с сезонными полярными шапками и способна располагать тонким атмосферным слоем. Веста – сухой и скалистый объект.

По размерам они напоминают скорее протопланеты, но гравитация Юпитера остановила их формирования. В октябре 2010 года телескоп Хаббл снова отобразил Весту на фото. Новые данные показали, что наклон оси на 4 градуса больше ранних предположений.

Веста (астероид)

4 Ве́ста (4 Vesta) — один из крупнейших астероидов в главном астероидном поясе. Среди астероидов занимает второе место по массе и третье место по размеру, после Паллады и Цереры. Это также самый яркий астероид из всех и единственный, который можно без усилий наблюдать невооружённым взглядом. Веста была открыта 29 марта 1807 года Генрихом Вильгельмом Ольберсом и по предложению Карла Гаусса получила имя древнеримской богини дома и домашнего очага Весты.

Содержание

Орбита

Орбита Весты лежит во внутренней части пояса астероидов, в пределах основного люка Кирквуда на 2,5 а. е. Орбита слабоэллиптичная с умеренным наклоном к плоскости эклиптики. Астероид не пересекает орбиту Земли, и оборачивается вокруг Солнца за 3,63 Юлианских лет. [1]

Физические характеристики

Размеры Весты составляют 578×560×458 км, и, если бы асимметрия формы была бы чуть поменьше, то, согласно новой редакции понятия «планета», её следовало бы отнести именно к этому классу небесных тел. С планетами Весту сближает и сложная геологическая история. Вскоре после формирования началась дифференциация её внутренней структуры: образовалось железо-никелевое ядро и каменная мантия. За счёт тепла, выделяемого при распаде радиоактивных изотопов, ядро и значительная часть мантии расплавились. На протяжении последующих эпох происходило постепенное остывание и кристаллизация пород мантии и коры, что в конечном итоге привело к чрезвычайному разнообразию минералов, составляющих Весту. Об этом мы можем судить по метеоритам и малым астероидам V-типа, родоначальницей которых является Веста.

В 90-х годах с помощью телескопа «Хаббл» удалось довольно подробно рассмотреть поверхность Весты и получить представление о её составе. Самой заметной деталью является огромный кратер 460 км в поперечнике, занимающий весь южный полюс. Дно кратера лежит на 13 км ниже среднего уровня, края на 4-12 км возвышаются над прилегающими равнинами, а центральная горка имеет высоту 18 км. Размеры кратера сопоставимы с размерами астероида; остаётся загадкой как Веста смогла пережить столь чудовищный катаклизм. Очевидно, что многочисленные астероиды V-типа — просто обломки, разлетевшиеся после столкновения. Спектрометрический анализ показывает, что кратер обнажил несколько слоёв коры Весты и частично — её мантию. На Весте обнаружены и другие крупные кратеры размерами до 150 км и глубиной до 7 км. Поверхность Весты существенно неоднородна, восточное полушарие имеет более высокое альбедо, западное же полушарие более тёмное, встречаются участки с аномально низким альбедо. Считается, что более тёмные области соответствуют базальтовым равнинам, аналогам лунных «морей», а более светлые — сильно кратерированным возвышенностям.

Дальнейшие исследования

Основные надежды на дальнейшее изучение Весты связаны с миссией АМС «Dawn», запущенной 27 сентября 2007 года. В 2011 году аппарат выйдет на орбиту вокруг Весты и будет изучать её в течение 9 месяцев, после чего отправится к Церере.

Интересные факты

Веста является самым ярким астероидом. Это единственный астероид, который в ясную ночь виден невооружённым глазом с Земли благодаря яркости его поверхности, его размеру, который составляет 576 км в поперечнике и тому, что он может приближаться к Земле на расстояние всего 177 млн км.

Анализ впадин астероида Веста подтвердил гипотезу о невезучей планете

Огромные впадины, избороздившие астероид (4) Веста, могут оказаться своего рода «растяжками», говорящими о том, что это более сложное тело, чем большинство астероидов.

Эти необычные желоба были открыты лишь в прошлом году благодаря космическому аппарату Dawn, и с тех пор идут дебаты об их происхождении. Новый анализ подтверждает мнение о том, что впадины образовались при ударе в район южного полюса Весты, а также подкрепляет утверждение о том, что Веста имеет слоистый интерьер — свойство, обычно резервируемое за более крупными телами вроде планет и больших спутников.

Желоба Весты, сфотографированные зондом Dawn 24 июня 2011 года (изображение NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA).

Как правило, деформации поверхности астероидов представляют собой простые трещины. Однако Весту (второй по массе астероид Солнечной системы, примерно в семь раз меньше Луны) опоясывает обширная система желобов. Самый крупный — Дивалия-Фосса — превосходит Гранд-Каньон: 465 км в длину, 22 км в ширину, 5 км в глубину.

Эти образования настолько сложны, что их происхождение нельзя объяснить простым столкновением. За одним лишь исключением: всё более или менее сходится, если мы предположим, что астероид дифференцирован, то есть имеет ядро, мантию и кору, отмечает соавтор исследования Дебра Бучковски из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (США).

Фактически это означает, что Веста — несостоявшаяся планета.

Астероид — штука простая. В подавляющем большинстве случаев это просто кусок породы. Но предыдущие исследования обнаружили признаки магматических пород на Весте, то есть её поверхность некогда была расплавленной, что есть признак дифференциации. И если появление желобов стало возможным благодаря дифференциации, то это не просто желоба, а грабены. Они образовываются, когда два разлома движутся в противоположные стороны, и поверхность погружается в увеличивающийся разрыв. Нечто похожее происходит в калифорнийской Долине Смерти. Наблюдались грабены и на Луне с Марсом.

Изображения, полученные аппаратом Dawn, говорят о том, что желоба Весты и впрямь несут характеристики грабенов. Например, стенки желобов обыкновенных астероидов Эрос и Лютеция имеют форму литеры V, а на Весте они оформлены буквой U, что указывает не на простую трещину, а на движение разломов.

Измерения также показали, что дно впадин Весты относительно плоское и наклонено в сторону доминирующего разлома (если экстраполировать на астероид земные условия).

Всё этого свидетельствует о том, что мантия Весты пластична и может растягиваться под большим давлением (для астероидов это совершенно нехарактерно).

Комментатор Джефф Коллинз из Уитон-колледжа (США), приветствуя выводы коллег, призывает к осторожности: пока не обнаружены неоспоримые доказательства того, что это и впрямь грабены. Таковым может стать кратер, разорванный жёлобом на две части.

Споры о природе впадин Весты связаны с дискуссией о её истинной, первоначальной форме. Лагерь, к которому принадлежит и г-жа Бучковски, считает, что Веста не классифицируется как карликовая планета лишь из-за сильного удара, который выбил из района южного полюса большое количество материала. С тех пор Веста обладает формой грецкого ореха, тогда как до рокового столкновения больше напоминала сферу.

А, к примеру, Бритни Шмидт из Института геофизики Техасского университета в Остине (США) полагает, что тот удар лишь увеличил скорость вращения Весты вокруг своей оси до нынешнего показателя (один оборот за 5,35 часа). В результате экваториальная область подалась наружу так далеко и так быстро, что образовались пресловутые впадины.

Увы, Dawn уже покинул Весту, отправившись к карликовой планете Церера, поэтому ответы на все вопросы остаётся искать в старых данных, значительная часть которых пока не обработана в должной мере.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Читайте также: