La principale ceinture d'astéroïdes abrite la plupart des astéroïdes du système solaire. Image reproduite avec l'aimable autorisation de la NASA Dans "L'Empire contre-attaque, " le cinquième épisode des films "Star Wars", Han Solo et son équipage de compagnons rebelles s'échappent de la planète Hoth, seulement pour voler directement dans un champ d'astéroïdes. Le terrain est dense, et avec énorme, filature de la matière rocheuse qui va et vient autour du Faucon Millenium, Han Solo doit manœuvrer habilement son vaisseau spatial pour le mettre en sécurité. Malheureusement, selon C3PO, les chances d'y parvenir sont très minces - seulement 3, 720 à 1.
Si un vaisseau spatial lançait de la Terre vers la ceinture d'astéroïdes de notre système solaire et tentait de la traverser, Cela ressemblerait-il à "Star Wars, " avec des débris dangereux volant partout, mettre la mission en péril? Comme il s'avère, naviguer à travers la ceinture d'astéroïdes ne serait pas aussi dramatique - seule une poignée d'astéroïdes sont assez gros pour causer des dommages à un vaisseau spatial, et il y a beaucoup plus d'espace entre eux que vous ne le pensez.
Mais cela ne signifie pas la ceinture d'astéroïdes principale, situé entre les orbites des planètes Mars et Jupiter, est moins intéressant que le terrain dans "Star Wars". Plus les astronomes étudient la composition, activité et formation des astéroïdes sur leur orbite autour du soleil, plus nous comprenons comment l'ensemble du système solaire est né. Certaines théories suggèrent même que la vie sur Terre a commencé avec les astéroïdes aux premiers stades de la planète. D'autre part, de nombreux scientifiques pensent qu'un astéroïde a causé l'extinction massive des dinosaures et d'autres organismes il y a 65 millions d'années.
Comment s'est formée la ceinture d'astéroïdes, et comment cela a-t-il affecté le reste du système solaire ? Qu'est-ce que Mars et Jupiter ont à voir avec ça, et comment leurs orbites affectent-elles la ceinture principale ? Qu'en est-il de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort ? Sont-ils différents du principal ? Y a-t-il d'autres ceintures d'astéroïdes dans d'autres systèmes solaires comme le nôtre, ou la ceinture principale est-elle unique ? Continuez à lire pour le savoir.
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2008 HowStuffWorks Il existe plusieurs théories qui tentent d'expliquer comment le système solaire a commencé, mais le plus largement accepté est connu sous le nom de théorie nébulaire . Les astronomes et les physiciens pensent que le système solaire a commencé comme un grand, nuage de gaz informe, poussière et glace, mais quelque chose a perturbé la masse et mis les choses en mouvement - peut-être l'explosion d'une étoile proche.
Si vous avez déjà regardé le patinage artistique, vous avez peut-être remarqué que les patineurs peuvent tourner beaucoup plus vite s'ils rapprochent leurs bras de leur corps. Plus leurs masses corporelles sont concentrées, plus vite ils pourront tourner. La même chose s'est produite avec notre système solaire. L'explosion hypothétique a pressé le gaz non formé et la poussière ensemble, qui a commencé à tourner de plus en plus vite en cercle. Comme le soleil s'est formé au milieu, le nuage a commencé à s'aplatir en un disque, un peu comme un frisbee ou une crêpe, avec de minuscules grains de poussière constituant le reste du disque.
Finalement, la poussière a commencé à se coller et à former des corps plus gros appelés planétésimaux . Encore plus de matière volante est entrée en collision avec ces planétésimaux et s'y est collée dans un processus appelé accumulation . Alors que les corps tournaient et que la gravité apportait plus de poussière et de gaz, les planétésimaux accrétés en protoplanètes, et bientôt dans les huit planètes que nous connaissons et aimons actuellement - Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune (désolé, Pluton).
C'est la zone entre la quatrième planète, Mars, et le cinquième, Jupiter, c'est important. Une unité astronomique (UA) est la distance entre la Terre et le soleil, qui est d'environ 150 millions de kilomètres - les astronomes utilisent cette distance comme règle pour mesurer d'autres distances dans le système solaire et la galaxie de la Voie lactée. Mars se trouve à environ 1,5 UA du soleil, ou à 225 millions de kilomètres. Jupiter, pendant ce temps, est à environ 5,2 UA du soleil, ou à 780 millions de kilomètres. Si on soustrait les deux distances, il y a environ 3,7 UA entre Mars et Jupiter, ou 555 millions de kilomètres. Il semble qu'il y ait assez de place entre les deux planètes pour une autre planète, droit? Que s'est-il passé entre Mars et Jupiter lors de la formation du système solaire ?
Pour savoir ce que les scientifiques pensent qu'il s'est passé, lire la page suivante.
2008 HowStuffWorks Alors, comment expliquer la grande distance entre Mars et Jupiter ? Certains astronomes ont suggéré qu'une planète ou protoplanète séparée s'est en fait formée entre les deux planètes, mais l'impact d'une comète à grande vitesse s'est brisé et a dispersé le corps nouvellement formé pour créer ce que nous connaissons maintenant comme le ceinture principale d'astéroïdes .
Bien qu'il soit possible que des comètes et d'autres gros objets volaient autour du système solaire et brisaient de la matière au cours des premiers stades, la plupart des scientifiques acceptent une théorie beaucoup plus simple :les astéroïdes sont des restes de matière de la formation du système solaire qui ne se sont jamais réunis avec succès en une seule planète. Mais comment se fait-il que rien ne se soit réuni?
Si vous regardez la masse de Jupiter, vous remarquerez qu'il est extrêmement grand. Les gens l'appellent une géante gazeuse pour une bonne raison - alors que la masse de la Terre est d'environ 6x10^24 kilogrammes, La masse de Jupiter est estimée à 2x10^27 kilogrammes. C'est beaucoup plus proche de notre soleil que des planètes rocheuses comme la Terre ou Mars.
La taille massive de Jupiter suffirait à perturber la matière rocheuse qui s'interpose entre elle et Mars – sa forte attraction gravitationnelle provoquerait la collision et la fragmentation de toutes les protoplanètes potentielles. Il nous reste alors un grand, collection étendue d'astéroïdes qui orbite autour du soleil dans la même direction que la Terre - la principale ceinture d'astéroïdes. Avec son centre à environ 2,7 UA du soleil, la ceinture sépare Mars et les autres planètes rocheuses du massif, géantes gazeuses froides comme Jupiter et Saturne.
Pour voir de plus près les astéroïdes dans la ceinture, voir la page suivante.
Les lacunes de KirkwoodLa force gravitationnelle de Jupiter affecte encore la ceinture à ce jour - sa masse géante perturbe la trajectoire des astéroïdes et crée de grandes lacunes dans la ceinture principale connue sous le nom de Lacunes Kirkwood . Cela se produit en raison de résonance orbitale , c'est le moment où un corps s'aligne avec l'orbite d'un autre corps et subit une force. Par exemple, un astéroïde pourrait faire deux orbites complètes autour du soleil dans le temps qu'il faut à Jupiter pour faire une orbite. Toute autre orbite, cet astéroïde s'alignerait avec Jupiter, et son orbite connaîtrait un léger changement. Cela provoque le regroupement de plusieurs groupes différents d'astéroïdes, selon la fréquence à laquelle ils tournent autour du soleil - cela laisse également plusieurs espaces où il n'y a pas d'astéroïdes.
Il y a aussi deux "nuages" d'astéroïdes devant et derrière la trajectoire de Jupiter, connu sous le nom de chevaux de Troie Jupiter, qui agissent un peu comme des gardes du corps autour de la planète. Deux groupes similaires se trouvent le long de l'orbite de Mars, appelés chevaux de Troie martiens.
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Astéroïde 951 (Gaspra) vu par la sonde Galileo en 1991. Image courtoisie de la NASA La majorité des astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes principale appartiennent à trois catégories :
Type C (carboné) - Ceux-ci représentent environ 75 pour cent de tous les astéroïdes connus. On pense en fait que les astéroïdes de type C ont une composition similaire au soleil, juste sans hydrogène, l'hélium et d'autres matières combustibles. Ils sont très sombres et absorbent facilement la lumière, et vous pouvez les localiser sur les bords extérieurs de la courroie principale.
Type S (silicaté) - Ceux-ci représentent environ 17% de tous les astéroïdes connus. Leur composition est principalement de fer métallique et de silicates de fer-magnésium, et ils se trouvent dans le bord intérieur de la ceinture principale.
Type M (métallique) - Les 8 pour cent restants des astéroïdes sont constitués de fer métallique et se trouvent dans la région médiane de la ceinture principale.
Les astéroïdes se déplacent généralement sur une orbite légèrement elliptique autour du soleil dans la même direction que la Terre. Ils tournent simplement, un peu comme la Terre, sauf sur une très courte période de temps - entre une heure et un jour, selon leur taille. De façon intéressante, la plupart des astéroïdes de plus de 200 mètres tournent très lentement, pas plus vite qu'une fois toutes les 2,2 heures. Cela a conduit les astronomes à supposer que les plus gros astéroïdes sont très peu maintenus ensemble en raison du bombardement constant d'autres astéroïdes. S'ils tournent plus vite, ils se briseront et s'envoleront dans l'espace. Il est suggéré que l'astéroïde 253 (Mathilde) est à peu près aussi dense que l'eau, même s'il fait 52 kilomètres de large.
Beaucoup de gens pourraient être surpris d'apprendre que la plupart des astéroïdes de la ceinture principale n'ont que la taille d'un caillou. Malgré la grande quantité d'espace qu'il prend, les astronomes estiment que la masse totale de l'ensemble de la ceinture principale d'astéroïdes est inférieure à 1/1, 000e la masse de la Terre, ou moins de la moitié de la taille de la lune. Seize astéroïdes ont des diamètres de 240 kilomètres ou plus, dont le plus grand est Cérès, qui a un diamètre d'environ 1, 000 kilomètres.
Est-ce que tous les astéroïdes de notre système solaire sont dans la ceinture principale, ou y a-t-il d'autres corps qui partagent l'espace entre Mars et Jupiter ? Et qu'en est-il des autres ceintures d'astéroïdes ? Voir la page suivante pour aller au-delà de la courroie principale.
Bien qu'une comète de la ceinture principale se comporte comme des comètes ordinaires en émettant une queue de gaz et de poussière, son orbite ressemble plus à celle d'un astéroïde. Pedro Lacerda/Université d'Hawaï Le 26 novembre, 2005, L'étudiant diplômé Henry Hsieh et le professeur David Jewitt de l'Université d'Hawaï ont fait une découverte surprenante. En regardant à travers un télescope Gemini Nord de 8 mètres sur le volcan endormi Mauna Kea, les deux ont remarqué un mystérieux astéroïde, Astéroïde 118401, émettant de la poussière semblable à une comète. Quand ils ont regardé deux comètes séparées, ils ont réalisé que ces trois objets n'étaient ni des astéroïdes ni des comètes, mais une toute nouvelle catégorie de comètes -- comètes de la ceinture principale .
Les comètes sont simplement de gros morceaux de glace et de poussière se déplaçant dans l'espace. La chaleur du soleil fait évaporer la glace, et une traînée de gaz et de poussière est laissée lorsque l'objet se déplace dans l'espace - c'est pourquoi les comètes ont des queues. L'orbite d'une comète de la ceinture principale, cependant, est très différent de celui d'une comète ordinaire, qui fait généralement le tour du soleil de manière inclinée, mode très elliptique comme un élastique étiré. Au lieu, une comète de la ceinture principale parcourt un parcours assez circulaire, orbite de niveau, un peu comme un astéroïde.
La plus grande révélation issue de la découverte des comètes de la ceinture principale est la possibilité qu'un astéroïde glacé se soit écrasé sur Terre et lui ait donné la vie. Les astronomes croyaient à l'origine que la glace des comètes régulières fournissait à la Terre son eau, mais des découvertes récentes ont prouvé que l'eau des comètes n'a pas grand-chose en commun avec l'eau de notre planète. Si l'eau des astéroïdes ressemble à la nôtre, les comètes de la ceinture principale peuvent nous fournir des informations importantes sur la formation de la Terre et même sur notre propre existence.
Une autre découverte faite la même année suggère qu'il existe d'autres ceintures. Les astronomes de la NASA ont localisé ce qui pourrait être une ceinture d'astéroïdes massive autour de HD69830, une étoile à 41 années-lumière qui est étroitement liée à notre soleil. Cette ceinture d'astéroïdes est soit la même que la ceinture de notre système solaire - une collection de débris qui n'a pas pu se former en un grand corps - ou les premiers stades d'un nouveau système solaire. Si c'est le dernier cas, l'observation de la ceinture peut nous aider à mieux comprendre l'important processus de formation planétaire [source :National Geographic News].
Pour en savoir plus sur les astéroïdes, l'espace et l'exploration spatiale, voir la page suivante.
La ceinture de KuiperLa ceinture de Kuiper est similaire à la ceinture d'astéroïdes principale en ce sens qu'il s'agit d'une autre collection en forme de disque de débris restants de la formation du système solaire. La grande différence est qu'il s'étend beaucoup plus loin dans l'espace - il commence au-delà de Neptune à 30 UA et atteint jusqu'à 50 UA, ou 7,5 millions de kilomètres. On l'appelle souvent la « dernière frontière » de notre système solaire, car il devient de plus en plus difficile de mesurer la taille des objets à l'intérieur ou au-delà de cette zone. Les débris qui composent la ceinture de Kuiper sont également beaucoup plus froids en raison de la longue distance du soleil. L'idée de la ceinture de Kuiper a été proposée par l'astronome Gerard Kuiper en 1951, mais son existence n'a été confirmée qu'en 1992 lorsque les astronomes ont observé le premier objet de la ceinture de Kuiper (KPO).
Sources
