Các tiểu hành tinh được gọi là các thiên thể vũ trụ không phải là vệ tinh của các hành tinh, khối lượng của chúng không đủ để một vật thể như vậy có được hình dạng hình cầu đặc trưng của một hành tinh lùn hoặc hành tinh bình thường dưới tác động của lực hấp dẫn của chính nó.
Khi kiểm tra bất kỳ vật thể nào như vậy, một trong những nhiệm vụ đầu tiên là trả lời câu hỏi tiểu hành tinh được tạo ra từ cái gì, vì các đặc điểm cấu tạo làm sáng tỏ nguồn gốc của vật thể, cuối cùng có liên quan đến lịch sử của toàn bộ hệ thống năng lượng mặt trời. Từ quan điểm thực tế, sự phù hợp tiềm năng của các thiên thể tiểu hành tinh về việc sử dụng tài nguyên của chúng trong tương lai là điều đáng quan tâm.
Làm sao chúng ta biết về thành phần của các tiểu hành tinh
Với các mức độ chính xác khác nhau, có thể đánh giá tính chất hóa học và khoáng vật học của các tiểu hành tinh dựa trên các phương pháp nghiên cứu trực tiếp và gián tiếp khác nhau:
- Ước tính gần đúng thành phần của vật thể sẽ giúp ích cho vị trí quỹ đạo của nó trong hệ mặt trời. Theo quy luật, càng xa Mặt trời càng nhỏvật thể không gian, các chất dễ bay hơi hơn trong thành phần của nó, đặc biệt là nước đá.
- Một vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề là do đặc điểm quang phổ của tiểu hành tinh. Tuy nhiên, việc phân tích quang phổ phản xạ vẫn không cho phép người ta phán đoán rõ ràng chất nào chiếm ưu thế trong thành phần của một vật thể nhất định.
- Nghiên cứu các thiên thạch - mảnh vỡ của các tiểu hành tinh rơi xuống bề mặt Trái đất, giúp xác định chính xác thành phần khoáng chất và hóa học của chúng. Thật không may, nguồn gốc của thiên thạch không phải lúc nào cũng được biết.
- Cuối cùng, dữ liệu đầy đủ nhất về những gì mà một tiểu hành tinh bao gồm có thể thu được bằng cách phân tích đá của nó bằng một thiết bị tự động liên hành tinh. Đến nay, một số đối tượng đã được điều tra bằng phương pháp này.
Phân loại tiểu hành tinh
Có ba loại chính mà các tiểu hành tinh được chia theo thành phần:
- C - cacbon. Chúng bao gồm phần lớn các cơ quan đã biết - 75%.
- S - đá, hoặc silicat. Nhóm này bao gồm khoảng 17% các tiểu hành tinh được phát hiện cho đến nay.
- M - kim loại (sắt-niken).
Ba loại chính này bao gồm các đối tượng thuộc các loại quang phổ khác nhau. Ngoài ra, một số nhóm tiểu hành tinh hiếm được phân biệt, khác nhau về một số đặc điểm của quang phổ.
Việc phân loại trên không ngừng trở nên phức tạp và chi tiết hơn. Nói chung, tất nhiên, chỉ riêng dữ liệu quang phổ là không đủ để xác định các tiểu hành tinh được làm bằng chất liệu gì. Mô tả của thành phần là cực kỳ phức tạpnhiệm vụ. Rốt cuộc, mặc dù sự khác biệt trong quang phổ chắc chắn chỉ ra sự khác biệt về chất liệu bề mặt, nhưng không thể chắc chắn rằng thành phần của các vật thể cùng lớp là giống hệt nhau.
Vật thể gần Trái đất
Tiểu hành tinh gần Trái đất hoặc gần Trái đất được gọi là tiểu hành tinh có chu kỳ quỹ đạo không vượt quá 1,3 đơn vị thiên văn. Các nhiệm vụ không gian đặc biệt đã được gửi đến để nghiên cứu một số trong số đó.
- Eros là một thiên thể tương đối lớn với kích thước khoảng 34 × 11 × 11 km và khối lượng 6,7 × 1012t, thuộc lớp S. Tiểu hành tinh đá này là học năm 2000 NEAR Shoemaker. Ngoài đá silicat, nó chứa khoảng 3% kim loại. Chúng chủ yếu là sắt, magiê, nhôm, nhưng cũng có các kim loại hiếm: kẽm, bạc, vàng và bạch kim.
- Itokawa cũng là một tiểu hành tinh cấp S. Nó nhỏ - 535 × 294 × 209 m - và có khối lượng 3,5 × 107t. Bụi từ bề mặt của Itokawa đã được đưa đến Trái đất bằng tàu thăm dò Hayabusa của Nhật Bản vào năm 2010. Các hạt bụi chứa các khoáng chất thuộc nhóm olivin, pyroxene và plagioclase. Đất Itokawa được đặc trưng bởi tỷ lệ sắt trong silicat cao và hàm lượng kim loại này ở dạng tự do thấp. Người ta đã xác định được rằng chất của tiểu hành tinh đã bị biến chất nhiệt và va chạm.
- Ryugu, một tiểu hành tinh lớp C, hiện đang được nghiên cứu bởi tàu vũ trụ Hayabusa-2. Người ta tin rằng thành phần của các thiên thể như vậy không thay đổi nhiều kể từ khi hình thành hệ mặt trời, vì vậy việc nghiên cứu về Ryugu rất được quan tâm. Vận chuyểnmẫu, cho phép nghiên cứu chi tiết hơn về cấu tạo của tiểu hành tinh, được lên kế hoạch cho cuối năm 2020.
- Bennu là một vật thể khác gần nơi sứ mệnh không gian hiện đang hoạt động - trạm OSIRIS-Rex. Tiểu hành tinh carbon đặc biệt lớp B này còn được coi là nguồn cung cấp kiến thức quan trọng về lịch sử của hệ mặt trời. Đất Bennu dự kiến sẽ được chuyển đến Trái đất để nghiên cứu chi tiết vào năm 2023.
Vành đai tiểu hành tinh bao gồm những gì
Khu vực giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc, trong đó tập trung một số lượng lớn các vật thể có thành phần, nguồn gốc và kích thước khác nhau, thường được gọi là Vành đai Chính. Ngoài các tiểu hành tinh thực tế thuộc nhiều loại khác nhau, nó bao gồm các thiên thể sao chổi và một hành tinh lùn - Ceres (trước đây được gọi là tiểu hành tinh).
Hôm nay, là một phần của sứ mệnh Bình minh, một trong những vật thể lớn nhất của vành đai, Vesta, đã được nghiên cứu đầy đủ chi tiết. Rất có thể nó là một tiền hành tinh đã được bảo tồn kể từ khi hình thành hệ Mặt Trời. Vesta có cấu trúc phức tạp (có lõi, lớp phủ và lớp vỏ) và thành phần khoáng chất phong phú. Nó thuộc về lớp quang phổ đặc biệt V của các tiểu hành tinh chủ yếu là silicat với hàm lượng cao pyroxen giàu magiê. Nghiên cứu về các thiên thạch có nguồn gốc từ nó giúp làm rõ kiến thức về hành tinh Vesta bao gồm những gì.
Nói chung, vành đai tiểu hành tinh là tập hợp các thiên thể thể hiện trạng thái của vật chất trong hệ Mặt Trời ở các giai đoạn hình thành khác nhau. Các tiểu hành tinh carbon - ví dụ, Matilda - đại diện cho các thiên thể cổ xưa nhất ở đây. Silicat có thể có một lịch sử khác, nhưng vật liệu của chúng đã trải qua một số biến chất như một phần của các vật thể lớn hoặc nhỏ. Các tiểu hành tinh kim loại như Psyche hay Cleopatra rõ ràng là mảnh vỡ của lõi của các hành tinh đã được hình thành.
Tiểu hành tinh xa Mặt trời
Một bộ sưu tập quy mô lớn khác của các thiên thể nhỏ là vành đai Kuiper, nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Nó đồ sộ và rộng lớn hơn nhiều so với Vành đai chính. Sự khác biệt chính giữa hai hành tinh này là cấu tạo của các tiểu hành tinh ở vành đai Kuiper. Chúng chứa các thành phần dễ bay hơi hơn nhiều - nước đá, nitơ đóng băng, mêtan và các khí khác, cũng như các chất hữu cơ. Những thiên thể này thậm chí có thành phần gần hơn với đám mây tiền hành tinh. Về đặc tính, chúng đã giống với sao chổi về nhiều mặt.
Vị trí trung gian giữa các vật thể trong vành đai Kuiper và các tiểu hành tinh ở Vành đai Chính được chiếm giữ bởi các nhân mã di chuyển dọc theo các quỹ đạo không ổn định giữa quỹ đạo của Sao Mộc và Sao Hải Vương. Chúng khác nhau về thành phần chuyển tiếp.
Về triển vọng phát triển
Các tiểu hành tinh từ lâu đã thu hút sự chú ý như một nguồn tiềm năng của các kim loại quý và hiếm: osmi, palađi, iridi, bạch kim, vàng, cũng như molypden, titan, coban và những thứ khác. Các lập luận ủng hộ việc khai thác chúng trên các tiểu hành tinh dựa trên thực tế là vỏ trái đất nghèo các nguyên tố nặng do sự phân hóa hấp dẫn. Người ta cho rằng do kết quả của cùng một quá trình, các tiểu hành tinh M rất giàu,ngoài sắt và niken, các kim loại cụ thể. Ngoài ra, trong thành phần của các tiểu hành tinh C chưa trải qua quá trình phân hóa, sự phân bố của các nguyên tố là khá đồng đều.
Bằng cách sử dụng những cân nhắc này, các công ty tuyên bố mong muốn phát triển tiểu hành tinh của họ theo định kỳ sẽ khuấy động sự quan tâm đến chủ đề này. Ví dụ, vào tháng 7 năm 2015, các phương tiện truyền thông đã đưa tin về một chuyến bay gần của tiểu hành tinh bạch kim 2011 UW158. Ước tính trữ lượng của nó lên tới hơn 5 nghìn tỷ đô la, nhưng hóa ra nó đã bị phóng đại rõ ràng.
Tuy nhiên, vẫn có những nguyên liệu thô có giá trị trên các tiểu hành tinh. Câu hỏi về tính hiệu quả của quá trình phát triển nó nằm ở các vấn đề như đánh giá đáng tin cậy về trữ lượng, chi phí của các chuyến bay và sản xuất, và tất nhiên, trình độ công nghệ cần thiết. Trong ngắn hạn, những nhiệm vụ này khó có thể được giải quyết, vì vậy nhân loại vẫn còn rất xa so với sự phát triển của các tiểu hành tinh.
