«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2008 № 01 (20)

Отдельные тела пояса Койпера за время существования Солнечной системы могли мигрировать к орбите Нептуна и далее к Солнцу за счет гравитационного влияния наиболее крупных тел занептунного пояса и влияния планет-гигантов. Конкретные оценки масс мигрирующего к Земле вещества зависят от распределения тел этого пояса по массам и элементам орбит, которое в настоящее время неизвестно.

Первый объект пояса Койпера был обнаружен в 1977 г. между орбитами Юпитера и Урана. Он сначала рассматривался как астероид N 2060 Хирон (диаметр D = 170 км). В 1988 г. Хирон неожиданно проявил “кометную активность”: наблюдались значительные спорадические изменения яркости, проявились кома и хвост. По размеру и массе ядра Хирон значительно (на несколько порядков) превосходит известные ранее кометы.

Наименее массивные объекты (кометные ядра) пояса Койпера способны мигрировать существенно ближе к Солнцу, нежели более массивные тела этого пояса. Именно поэтому у крупных ядер комет перигелии орбит располагаются за орбитой Юпитера.

Так как условия (поверхностная плотность газа и частиц, параметры турбулентных движений и т. п.) для возникновения в поясе Койпера самогравитирующих сгустков твердых тел в результате гравитационной неустойчивости существенно не отличались от условий в области Урана-Нептуна, то объекты в поясе Койпера формировались как непосредственно в поясе, так и попали в него за счет миграции планетезималей из зон Урана-Нептуна.

Помимо Хирона, с 1992 г. между орбитами Юпитера и Нептуна были обнаружены еще 7 объектов, большие полуоси орбит которых находятся в пределах от 8 до 25 а.е. Они отличаются от Хирона красным цветом, несвойственным льдам, известным породам и минералам. Их отражательная способность в области 0,5–1 мкм резко растет с увеличением длины волны. Тем не менее заметное различие физических свойств поверхностей Хирона и указанных тел не означает, что они образовались в различных условиях, а свидетельствует лишь о том, что они подверглись внешним воздействиям неодинаково. Сформировавшись в поясе Койпера из малых частиц, близких по составу к межзвездной пыли, включая твердые и органические вещества, или попав сюда из области Урана-Нептуна, эти объекты, по сути, “большие планетезимали”. Хирон приближался к Солнцу на более близкое расстояние, его поверхность, возможно, под действием ультрафиолетового облучения Солнца приобрела серый цвет. Фолус, Нессус и 1995 GO покинули пояс Койпера значительно позже и располагались дальше от Солнца, поэтому их поверхности подобной переработке не были подвергнуты.

Во внутренней части пояса Койпера значительную роль играют резонансы средних движений тел с Нептуном. Занептунные объекты способны существовать сколько-нибудь длительное время, если элементы их орбит соответствуют областям устойчивых движений при отсутствии сближений с возмущающим телом (Нептуном). В резонансных зонах либрационные орбиты оказываются близкими к устойчивому стационарному решению, что и обеспечивает их “выживание”. Несмотря на вековые возмущения от планет-гигантов Урана, Сатурна, Юпитера и взаимное гравитационное воздействие занептунных тел, эти тела могут быть захвачены Нептуном в орбитальный резонанс и существовать длительное время. Плутон также связан орбитальным резонансом с Нептуном. Большинство наблюдаемых в поясе Койпера объектов устойчивы со времени образования пояса. В настоящее время обнаружено уже около 50 объектов, размером примерно в 100 км, названных плутино, с большими полуосями орбит а ~ 40 а.е., как у Плутона, также движущихся в орбитальной соизмеримости с Нептуном в отношении 2:3. Предполагается, что подобных объектов насчитывается несколько тысяч.

Население пояса Койпера и облака Оорта

ДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ АСТЕРОИДОВ

Значительная часть астероидов основного пояса движется по устойчивым орбитам, которые мало изменились за последние ~ 4,5 млрд. лет. Это уникальные протяженные объекты, представляющие собой сохранившуюся до наших дней популяцию планетезималей. Вещество астероидов избежало планетной дифференциации и сохранило информацию о физико-химических процессах, протекавших во время доаккреционного и раннего постаккреционного периодов истории Солнечной системы.

Многие астероиды приближаются довольно близко к массивному Юпитеру, а также к другим большим планетам, в частности к Марсу и Земле. При этом их орбиты испытывают значительные возмущения. Так, астероиды Юнона и Паллада могут сближаться с Юпитером до расстояния ~ 2 а.е. Возникающие в связи с этим возмущения орбит даже за сравнительно короткое время (~ 1 год) исчисляются десятками минут или даже градусами.

Земля, Марс и пять астероидов группы Амура

Земля, Марс и пять астероидов группы Аполлона