Im 18. Jahrhundert führten Beobachtungen aller bekannten Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn) dazu, dass Astronomen ein Muster in ihren Bahnen erkennen. Dies führte schließlich zu dem Titius-Bode-Gesetz , die den Raum zwischen den Planeten vorhersagte. In Übereinstimmung mit diesem Gesetz schien zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter eine wahrnehmbare Lücke zu bestehen, und die Untersuchung führte zu einer wichtigen Entdeckung.
Schließlich erkannten Astronomen, dass diese Region von unzähligen kleineren Körpern durchdrungen war, die sie „Asteroiden“ nannten. Dies führte wiederum zu dem Begriff „Asteroidengürtel“, der inzwischen gebräuchlich ist. Wie alle Planeten unseres Sonnensystems umkreist er unsere Sonne und hat eine wichtige Rolle in der Entwicklung und Geschichte unseres Sonnensystems gespielt.
Struktur und Zusammensetzung:
Der Asteroidengürtel besteht aus mehreren großen Körpern und Millionen kleinerer Körper. Die größeren Körper, wie z Ceres , Vesta , Pallas und Hygiea machen die Hälfte der Gesamtmasse des Gürtels aus, wobei fast ein Drittel allein auf Ceres entfällt. Darüber hinaus über 200 Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 100 km und 0,7 bis 1,7 Millionen Asteroiden mit einem Durchmesser von 1 km oder mehr.
Ceres im Vergleich zu bisher besuchten Asteroiden, darunter Vesta, Dawns Kartierungsziel im Jahr 2011. Quelle: NASA/ESA/Paul Schenck
Insgesamt wird die Masse des Asteroidengürtels auf 2,8×10 . geschätzteinundzwanzigbis 3.2×10einundzwanzigKilogramm – das entspricht etwa 4% der Mondmasse. Während die meisten Asteroiden aus Gestein bestehen, enthält ein kleiner Teil von ihnen Metalle wie Eisen und Nickel. Die restlichen Asteroiden bestehen aus einer Mischung dieser zusammen mit kohlenstoffreichen Materialien. Einige der weiter entfernten Asteroiden neigen dazu, mehr Eis und flüchtige Stoffe zu enthalten, zu denen auch Wassereis gehört.
Trotz der beeindruckenden Anzahl von Objekten innerhalb des Gürtels sind die Asteroiden des Hauptgürtels auch über ein sehr großes Raumvolumen verteilt. Infolgedessen beträgt die durchschnittliche Entfernung zwischen Objekten etwa 965.600 km (600.000 Meilen), was bedeutet, dass der Main Belt größtenteils aus leerem Raum besteht. Tatsächlich wird die Wahrscheinlichkeit, dass eine Sonde auf einen Asteroiden trifft, aufgrund der geringen Materialdichte im Gürtel heute auf weniger als eins zu einer Milliarde geschätzt.
Die Haupt- (oder Kern-)Population des Asteroidengürtels wird manchmal in drei Zonen unterteilt, die auf den sogenannten „Kirkwood-Lücken“ basieren. Benannt nach Daniel Kirkwood, der 1866 die Entdeckung von Lücken in der Entfernung von Asteroiden ankündigte, ähneln diese Lücken den Ringsystemen von Saturn und anderen Gasriesen.
Herkunft:
Ursprünglich wurde der Asteroidengürtel für die Überreste eines viel größeren Planeten gehalten, der die Region zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter besetzte. Diese Theorie wurde ursprünglich von Heinrich Olbders William Herschel als mögliche Erklärung für die Existenz von Ceres und Pallas vorgeschlagen. Allerdings hat sich diese Hypothese seitdem als mangelhaft erwiesen.
Zum einen wäre die Energiemenge, die erforderlich wäre, um einen Planeten zu zerstören, schwindelerregend gewesen, und es wurde kein Szenario vorgeschlagen, das solche Ereignisse erklären könnte. Zweitens beträgt die Masse des Asteroidengürtels nur 4 % der Masse des Mondes (und 22 % der Masse des Pluto). Die Wahrscheinlichkeit einer katastrophalen Kollision mit einem so winzigen Körper ist sehr unwahrscheinlich. Schließlich weisen die signifikanten chemischen Unterschiede zwischen den Asteroiden nicht auf einen gemeinsamen Ursprung hin.
Heute ist der wissenschaftliche Konsens, dass die Asteroiden nicht von einem ursprünglichen Planeten fragmentiert sind, sondern Überbleibsel des frühen Sonnensystems, das hat nie einen Planeten gebildet . In den ersten Millionen Jahren der Geschichte des Sonnensystems verursachte die gravitative Akkretion Materieklumpen aus einer Akkretionsscheibe. Diese Klumpen kamen allmählich zusammen, durchliefen schließlich ein hydrostatisches Gleichgewicht (werden kugelförmig) und bildeten Planeten.
Innerhalb der Region des Asteroidengürtels wurden Planetesimals jedoch zu stark durch die Gravitation des Jupiter gestört, um einen Planeten zu bilden. Als solche würden diese Objekte weiterhin die Sonne umkreisen, wie sie es zuvor getan haben, wobei nur ein Objekt (Ceres) genug Masse angesammelt hat, um ein hydrostatisches Gleichgewicht zu durchlaufen. Gelegentlich kollidierten sie, um kleinere Fragmente und Staub zu produzieren.
Die Asteroiden schmolzen während dieser Zeit auch zu einem gewissen Grad, wodurch Elemente in ihnen teilweise oder vollständig nach Masse unterschieden werden konnten. Dieser Zeitraum wäre jedoch aufgrund ihrer relativ geringen Größe notwendigerweise kurz gewesen. Es endete wahrscheinlich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, ein paar Dutzend Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems.
Obwohl sie in die Frühgeschichte des Sonnensystems datiert werden, sind die Asteroiden (wie sie es heute sind) keine Proben seines ursprünglichen Selbst. Sie haben seit ihrer Entstehung eine beträchtliche Entwicklung durchgemacht, einschließlich interner Erwärmung, Oberflächenschmelzen durch Einschläge, Weltraumverwitterung durch Strahlung und Beschuss durch Mikrometeoriten. Daher wird angenommen, dass der Asteroidengürtel heute nur einen kleinen Bruchteil der Masse des Urgürtels enthält.
Computersimulationen legen nahe, dass der ursprüngliche Asteroidengürtel eine Masse enthalten könnte, die der Erde entspricht. Vor allem aufgrund von Gravitationsstörungen wurde das meiste Material eine Million Jahre nach seiner Entstehung aus dem Gürtel geschleudert und hinterließ weniger als 0,1% der ursprünglichen Masse. Die Größenverteilung des Asteroidengürtels soll seitdem relativ stabil geblieben sein.
Als sich der Asteroidengürtel zum ersten Mal bildete, bildeten die Temperaturen in einer Entfernung von 2,7 AE von der Sonne eine „Schneelinie“ unter dem Gefrierpunkt von Wasser. Im Wesentlichen konnten Planetesimale, die außerhalb dieses Radius gebildet wurden, Eis ansammeln, von denen einige möglicherweise bereitgestellt haben eine Wasserquelle der Ozeane der Erde (noch mehr als Kometen).
Entfernung von der Sonne:
Der Gürtel liegt zwischen Mars und Jupiter und hat eine Entfernung zwischen 2,2 und 3,2 Astronomischen Einheiten (AE) von der Sonne – 329 Millionen bis 478,7 Millionen km (204,43 Millionen bis 297,45 Millionen Meilen). Es wird auch auf eine Dicke von 1 AE (149,6 Millionen km oder 93 Millionen Meilen) geschätzt, was bedeutet, dass es die gleiche Entfernung einnimmt wie das, was zwischen der Erde und der Sonne liegt.
Die Asteroiden des inneren Sonnensystems und Jupiter: Der donutförmige Asteroidengürtel befindet sich zwischen den Bahnen von Jupiter und Mars. Quelle: Wikipedia Commons
Die Entfernung eines Asteroiden von der Sonne (seine große Halbachse) hängt von seiner Verteilung in eine von drei verschiedenen Zonen basierend auf den „Kirkwood Gaps“ des Gürtels ab. Zone I liegt zwischen der 4:1-Resonanz- und der 3:1-Resonanz-Kirkwood-Lücke, die ungefähr 2,06 bzw. 2,5 AE (3 bis 3,74 Milliarden km; 1,86 bis 2,3 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt sind.
Zone II erstreckt sich vom Ende von Zone I bis zur 5:2-Resonanzlücke, die 2,82 AE (4,22 Milliarden km; 2,6 Meilen) von der Sonne entfernt ist. Zone III, der äußerste Abschnitt des Gürtels, erstreckt sich vom äußeren Rand der Zone II bis zur 2:1-Resonanzlücke, die sich etwa 3,28 AE (4,9 Milliarden km; 3 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt befindet.
Während viele Raumschiffe den Asteroidengürtel besucht haben, sind die meisten auf dem Weg zum äußeren Sonnensystem durchgekommen. Erst in den letzten Jahren mit dem DämmerungMission , dass der Asteroidengürtel ein Schwerpunkt der wissenschaftlichen Forschung war. In den kommenden Jahrzehnten werden wir möglicherweise Raumschiffe dorthin schicken, um Asteroiden abzubauen, Mineralien und Eis für den Einsatz hier auf der Erde zu ernten.
Wir haben hier bei Universe Today viele Artikel über den Asteroidengürtel geschrieben. Hier ist Was ist der Asteroidengürtel? , Wie lange dauert es, um zum Asteroidengürtel zu gelangen? , Wie weit ist der Asteroidengürtel von der Erde entfernt? , Warum ist der Asteroidengürtel kein Planet? , und Warum der Asteroidengürtel Raumschiffe nicht bedroht .
Um mehr zu erfahren, besuchen Sie Lunar and Planetary Science-Seite der NASA auf Asteroiden, und die Hubblesites Pressemitteilungen über Asteroiden .
Astronomy Cast auch einige interessante Episoden über Asteroiden, wie Folge 55: Der Asteroidengürtel und Folge 29: Asteroiden machen schlechte Nachbarn .
Quellen:
