في القرن الثامن عشر ، قادت الملاحظات التي أجريت لجميع الكواكب المعروفة (عطارد والزهرة والأرض والمريخ والمشتري وزحل) علماء الفلك إلى تمييز نمط في مداراتهم. في النهاية ، أدى هذا إلى قانون تيتيوس بودي التي توقعت مقدار الفضاء بين الكواكب. وفقًا لهذا القانون ، يبدو أن هناك فجوة واضحة بين مداري المريخ والمشتري ، وأدى التحقيق في ذلك إلى اكتشاف كبير.
في النهاية ، أدرك علماء الفلك أن هذه المنطقة كانت تتخللها عدد لا يحصى من الأجسام الصغيرة التي أطلقوا عليها اسم 'الكويكبات'. وقد أدى هذا بدوره إلى مصطلح 'حزام الكويكبات' ، والذي دخل منذ ذلك الحين حيز الاستخدام الشائع. مثل جميع الكواكب في نظامنا الشمسي ، فإنه يدور حول شمسنا ، ولعب دورًا مهمًا في تطور وتاريخ نظامنا الشمسي.
الهيكل والتكوين:
يتكون حزام الكويكبات من عدة أجسام كبيرة ، إلى جانب ملايين من الأجسام الأصغر حجمًا. الأجسام الأكبر مثل سيريس و فيستا و Pallas و Hygiea ، يمثلان نصف الكتلة الإجمالية للحزام ، مع ثلثه تقريبًا يمثله سيريس وحده. علاوة على ذلك ، يوجد أكثر من 200 كويكب يزيد قطرها عن 100 كيلومتر ، و 0.7-1.7 مليون كويكب يبلغ قطرها كيلومترًا واحدًا أو أكثر.
مقارنة سيريس بالكويكبات التي تمت زيارتها حتى الآن ، بما في ذلك فيستا ، هدف رسم خرائط داون في عام 2011. Credit: NASA / ESA / Paul Schenck
إجمالي كتلة حزام الكويكبات تقدر بـ 2.8 × 10واحد وعشرينإلى 3.2 × 10واحد وعشرينكيلوغرام - وهو ما يعادل حوالي 4٪ من كتلة القمر. بينما تتكون معظم الكويكبات من الصخور ، يحتوي جزء صغير منها على معادن مثل الحديد والنيكل. وتتكون الكويكبات المتبقية من مزيج منها مع مواد غنية بالكربون. تميل بعض الكويكبات البعيدة إلى احتواء المزيد من الجليد والمواد المتطايرة ، بما في ذلك الجليد المائي.
على الرغم من العدد الهائل من الأجسام الموجودة داخل الحزام ، تنتشر كويكبات الحزام الرئيسي أيضًا على مساحة كبيرة جدًا. نتيجة لذلك ، يبلغ متوسط المسافة بين الأشياء حوالي 965600 كيلومتر (600000 ميل) ، مما يعني أن الحزام الرئيسي يتكون إلى حد كبير من مساحة فارغة. في الواقع ، نظرًا لكثافة المواد المنخفضة داخل الحزام ، فإن احتمالات اصطدام مسبار بكويكب تقدر الآن بأقل من واحد في المليار.
يتم أحيانًا تقسيم المجموعة الرئيسية (أو الأساسية) لحزام الكويكبات إلى ثلاث مناطق ، والتي تستند إلى ما يُعرف باسم 'فجوات كيركوود'. سميت على اسم دانيال كيركوود ، الذي أعلن في عام 1866 عن اكتشاف فجوات في مسافة الكويكبات ، وهذه الفجوات تشبه ما نراه في أنظمة حلقات زحل وأنظمة عمالقة الغاز الأخرى.
أصل:
في الأصل ، كان يُعتقد أن حزام الكويكبات هو بقايا كوكب أكبر بكثير احتل المنطقة الواقعة بين مداري المريخ والمشتري. اقترح هاينريش أولبدرس هذه النظرية في الأصل على ويليام هيرشل كتفسير محتمل لوجود سيريس وبالاس. ومع ذلك ، فقد ثبت منذ ذلك الحين أن هذه الفرضية بها العديد من العيوب.
أولاً ، كانت كمية الطاقة المطلوبة لتدمير كوكب ما ستكون مذهلة ، ولم يتم اقتراح أي سيناريو يمكن أن يفسر مثل هذه الأحداث. ثانيًا ، هناك حقيقة أن كتلة حزام الكويكبات تبلغ 4٪ فقط من كتلة القمر (و 22٪ كتلة بلوتو). إن احتمالات وقوع اصطدام كارثي مع مثل هذا الجسم الصغير غير مرجحة على الإطلاق. أخيرًا ، لا تشير الاختلافات الكيميائية المهمة بين الكويكبات إلى أصل مشترك.
اليوم ، الإجماع العلمي هو أن الكويكبات ، بدلًا من أن تنفصل عن كوكب أصلي ، هي بقايا من النظام الشمسي المبكر لم تشكل كوكبًا على الإطلاق . خلال الملايين القليلة الأولى من تاريخ النظام الشمسي ، تسبب تراكم الجاذبية في تكوين كتل من المادة من قرص تنامي. اجتمعت هذه الكتل معًا تدريجياً ، وفي النهاية خضعت للتوازن الهيدروستاتيكي (تصبح كروية) وتشكل الكواكب.
ومع ذلك ، في منطقة حزام الكويكبات ، كانت أشكال الطائرات منزعجة بشدة من جاذبية المشتري لتكوين كوكب. على هذا النحو ، ستستمر هذه الأجسام في الدوران حول الشمس كما كانت من قبل ، مع وجود جسم واحد فقط (سيريس) تراكمت لديه كتلة كافية للخضوع للتوازن الهيدروستاتيكي. في بعض الأحيان ، يصطدمون لإنتاج شظايا أصغر والغبار.
ذابت الكويكبات أيضًا إلى حد ما خلال هذا الوقت ، مما سمح للعناصر الموجودة بداخلها بالتفريق جزئيًا أو كليًا حسب الكتلة. ومع ذلك ، كانت هذه الفترة قصيرة بالضرورة بسبب صغر حجمها نسبيًا. من المحتمل أن يكون قد انتهى قبل حوالي 4.5 مليار سنة ، بعد بضع عشرات الملايين من السنين من تكوين النظام الشمسي.
على الرغم من تأريخها إلى التاريخ المبكر للنظام الشمسي ، إلا أن الكويكبات (كما هي اليوم) ليست عينات من ذاتها البدائية. لقد خضعت لتطور كبير منذ تكوينها ، بما في ذلك التسخين الداخلي ، وذوبان السطح من الصدمات ، وتجوية الفضاء من الإشعاع ، والقصف بواسطة النيازك الدقيقة. ومن ثم ، يُعتقد اليوم أن حزام الكويكبات يحتوي فقط على جزء صغير من كتلة الحزام البدائي.
المحاكاة الحاسوبية تشير إلى أن حزام الكويكبات الأصلي ربما احتوى على كتلة مكافئة للأرض. في المقام الأول بسبب اضطرابات الجاذبية ، تم طرد معظم المواد من الحزام بعد مليون سنة من تكوينه ، تاركًا وراءه أقل من 0.1٪ من الكتلة الأصلية. منذ ذلك الحين ، يُعتقد أن توزيع حجم حزام الكويكبات ظل مستقرًا نسبيًا.
عندما تم تشكيل حزام الكويكبات لأول مرة ، شكلت درجات الحرارة على مسافة 2.7 AU من الشمس 'خط ثلجي' تحت نقطة تجمد الماء. بشكل أساسي ، كانت الكواكب الصغيرة التي تشكلت خارج هذا الشعاع قادرة على تجميع الجليد ، والتي قد يكون بعضها قد وفر مصدر مياه لمحيطات الأرض (حتى أكثر من المذنبات).
المسافة من الشمس:
يقع بين المريخ والمشتري ، ويتراوح الحزام في المسافة بين 2.2 و 3.2 وحدة فلكية (AU) من الشمس - 329 مليون إلى 478.7 مليون كيلومتر (204.43 مليون إلى 297.45 مليون ميل). ويقدر أيضًا أن سمكه يبلغ 1 AU (149.6 مليون كيلومتر ، أو 93 مليون ميل) ، مما يعني أنه يشغل نفس القدر من المسافة بين الأرض والشمس.
كويكبات النظام الشمسي الداخلي والمشتري: يقع حزام الكويكبات على شكل دونات بين مداري كوكب المشتري والمريخ. الائتمان: ويكيبيديا كومنز
تعتمد مسافة الكويكب من الشمس (محوره شبه الرئيسي) على توزيعه في واحدة من ثلاث مناطق مختلفة بناءً على 'فجوات كيركوود' في الحزام. تقع المنطقة الأولى بين فجوات الرنين 4: 1 و 3: 1 فجوات الرنين كيركوود ، والتي هي تقريبًا 2.06 و 2.5 AUs (3 إلى 3.74 مليار كم ؛ 1.86 إلى 2.3 مليار ميل) من الشمس ، على التوالي.
تستمر المنطقة II من نهاية المنطقة الأولى إلى فجوة الرنين 5: 2 ، وهي 2.82 AU (4.22 مليار كم ؛ 2.6 ميل) من الشمس. المنطقة III ، الجزء الخارجي من الحزام ، تمتد من الحافة الخارجية للمنطقة II إلى فجوة الرنين 2: 1 ، وتقع على بعد 3.28 AU (4.9 مليار كم ؛ 3 مليار ميل) من الشمس.
في حين أن العديد من المركبات الفضائية كانت في طريقها إلى حزام الكويكبات ، كان معظمها يمر عبره في طريقه إلى النظام الشمسي الخارجي. فقط في السنوات الأخيرة ، مع فجربعثة ، أن حزام الكويكبات كان نقطة محورية للبحث العلمي. في العقود القادمة ، قد نجد أنفسنا نرسل سفن فضائية إلى هناك لتعدين الكويكبات ، وحصاد المعادن والجليد لاستخدامها هنا على الأرض.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول حزام الكويكبات هنا في Universe Today. هنا ما هو حزام الكويكبات؟ و كم من الوقت يستغرق الوصول إلى حزام الكويكبات؟ و كم يبعد حزام الكويكبات عن الأرض؟ و لماذا ليس حزام الكويكبات كوكبًا؟ ، و لماذا لا يهدد حزام الكويكبات المركبة الفضائية .
لمعرفة المزيد ، تحقق من صفحة علوم الكواكب والقمر التابعة لوكالة ناسا على الكويكبات ، و بيانات Hubblesite الإخبارية حول الكويكبات .
يلقي علم الفلك أيضًا بعض الحلقات الشيقة حول الكويكبات ، مثل الحلقة 55: حزام الكويكب و الحلقة 29: الكويكبات تجعل الجيران سيئين .
مصادر: