كويكب
كويكب أو كوكب سيّار , هو عبارة عن كوكب صغير يتخذ مداراً حول الشمس أو حول أحد الأجرام الكونية ككواكب المجموعة الشمسية , وتطلق هذه التسمية غالباً على تلك الموجودة في حدود المجموعة الشمسية الداخلية , تاريخياً تم إطلاق هذه التسمية على أي جرم فلكي يتخذ الشمس مداراً له وليس لديه شكل القرص المتوفر في الكواكب , وكذلك لم يتم رصد أنه يحمل خصائص المذنبات الحيّة , أما الكواكب الصغيرة التي تكتشف في المجموعة الشمسية الخارجية , فإنها غالباً تحمل تسميات مختلفة عن التسمية التقليدية "كويكب" , حيث أن سطحها يشابه إلى حد ما سطح المذنبات , لذا أطلق عليها تسميات متنوعة مثل: القناطير , والطروادات النبتونية, والأجرام وراء النبتونية , وهي جميعها تحمل صفات وخصائص تميزها عن تلك الأجرام الموجودة في المجموعة الشمسية الداخلية خصوصاً في حزام الكويكبات.
هناك الملايين من الكويكبات بأحجام متنوعة ومختلفة , ويعتقد أن كثير منها يعود أصله إلى بقايا متشظية من الكواكب المصغرة , وهي أجرام تشكلت في بداية عمر الشمس عندما كانت سديم لكنها لم تحصل على الفرصة لتنموا كما الكواكب الأخرى , الغالبية العظمى من الكويكبات المعروفة في وقتنا الحاضر قابعة في ما يسمى بحزام الكويكبات بين المريخ والمشتري , أو تتواجد في مدارات حول الكواكب , كما هو الحال في الأجرام القريبة من الأرض , يتم تصنيف الكويكبات من خلال خصائصها الطيفية , وغالبيتها تندرج تحت النوع سي , والنوع أس , والنوع أم , حيث أن النوع سي غني بالكربون , بينما النوع أس صخري , أما النوع أم فهو معدني.
فيستا 4 هو الكويكب الوحيد الذي يمكن مشاهدته بالعين المجردة , ذلك بسبب أن له خصائص عاكسة للضوء عالية نسبياً عن بقية الكويكبات , وهذا لا يتوفر إلا في سماء شديدة السواد وخالية من التلوث الضوئي , بعض الكويكبات التي تقترب كثيراً من الأرض يمكن مشاهدتها خلال فترة زمنية قصيرة نسبياً , حتى سبتمبر من العام 2013 احتوى مركز الكواكب الصغيرة على بيانات أكثر من مليون جرم بعضها في المجموعة الشمسية الداخلية وبعضها في الخارجية , 625 ألفاً منها تتوفر فيهم البيانات الكافية ليتم تسميتهم .
في 22 يناير من العام 2014 , قام علماء من وكالة الفضاء الأوروبية بكتابة تقرير يفيد اكتشاف بخار الماء في سيريس (أكبر الكويكبات حجماً) , وهذه كانت أول مرة في التاريخ يتم تأكيد هذا الأمر بشكل حاسم , وقد تم هذا الاكتشاف من خلال استعمال قدرات الأشعة تحت الحمراء البعيدة المتزود بها مقراب هيرشل الفضائي , وقد كان الاكتشاف غير متوقعاً لأن المذنبات وحدها هي ما كان يعتقد أنها تبث الماء عبر أعمدة بخارية تُشاهد عند اقترابها من الشمس , وقد ذكر أحد العلماء العاملين على هذه المسألة "الخطوط بين الكويكبات والمذنبات تصبح أكثر ضبابية مع مرور الوقت".
الكويكبات التي تكتشف حديثاً يتم اعطاؤها تسمية مؤقتة مثل (2002 AT4) حيث يرمز إلى السنة التي تم فيها الاكتشاف ثم يتبعها حروف أبجدية ترمز إلى نصف الشهر الذي تم فيه الاكتشاف وأخيراً رقم متسلسل يدل على تسلسل هذا الجرم عن البقية المكتشفة في نفس الفترة , متى ما تم تأكيد مدار الكويكب فإنه يعطى رقم دائم , ولاحقاً قد يعطى اسم , مثل (إروس 433).
أول الكويكبات المكتشفة قد تم اعطاؤها رموز تميزها عن غيرها من الكويكبات , مثل تلك التي تميز الكواكب عن بعضها , مثال لهذه الرموز هو , هذا الرمز خاص بالكويكب إيرس 7 , وهو عبارة عن قوس قزح يعلو نجم.
في العام 1851 , قام يوهان إنكي بعمل تغيير كبير في النسخة المرتقبة لعام 1854 من ( كتاب برلين السنوي للفلك) , حيث قام بتقديم مجموعة من الأفكار التي تتعلق بهذا الشأن , والتي سرعان من تبناها علماء الفلك في تلك الفترة.
أول الكويكبات المكتشفة هو أكبرها , والذي يسمى سيريس , تم اكتشافه في العام 1801 من قبل الفلكي بيازي , والذي اُعتبِر في وقتها كوكب جديد , وفي خلال الأعوام التي تلت هذا الاكتشاف تم رصد أجرام أخرى مشابه له , والتي ظهرت من خلال معدات تلك الفترة على أنها نقاط ضوئية في الفضاء مظهرةً القليل أو لا شيء من القرص الكوكبي , وبالتالي تم تمييّزها عن النجوم وبقية الأجرام الأخرى بناء على الخصائص الظاهرة لهذه الأجرام.
طرق اكتشاف الكويكبات قد تطورت بشكل كبير للغاية خلال القرنين المنصرمين.
في نهايات القرن الثامن عشر قام البارون فرانز بتشكيل مجموعة من الفلكيين للبحث في السماء عن "الكواكب الضائعة" , على مسافة متوقعة تبلغ 2.8 وحدة فلكية عن الشمس , وذلك من خلال قانون بود , قام البارون بهذا الفعل جزئياً بسبب ان اكتشاف أورانوس الذي قام به ويليام هيرشل عام 1781 قد تم باستخدام نفس القانون , وبالتالي هذه المهمة تطلبت أن يتم رسم مخططات يدوية للسماء تكون مجهزة لكل النجوم في دائرة البروج نزولاًَ حتى حد متفق عليه من خفوت اللعمان , لذا وبعد أن تم رسم المخطط يدوياً فإن السماء تكون مُراقبة ليلاً ويتم رسم مخططات أخرى خاصة لكل ليلة , ومن ثم يتم مقارنة المخططات أملاً في وجود أجسام جديدة متحركة تظهر في أحد المخططات ولا تظهر في أخرى , وقد تم توقع حركة تلك الأجسام بواقع 30 ثانية للقوس في الساعة.
أول الأجسام اكتشافاً , سيريس , لم يتم اكتشافه من قبل الفريق , بل من قبل الفلكي بيازي , مدير مرصد باليرمو في صقلية , وقد اكتشاف جرماً يشبه النجوم في كوكبة الثور , ومن خلال رصد تغير المواقع اللافت لهذا الجسم في الليالي المتلاحقة , تمكن زميله كارل فريدريش غاوس من خلال استخدام نتائج تلك الرصودات لإيجاد المسافة بين هذا الجرم غير المعلوم والأرض , حسابات كارل أظهرت أنه يقع بين المريخ والمشتري , قام بيازي لاحقاً بتسميته تيمنأ بسيريس , آلهة الزراعة عند الرومان.
أما الكويكبات الأخرى (بالاس 2 , جونو 3 , فيستا 4) , فقد تم اكتشافها خلال الأعوام القليلة اللاحقة لاكتشاف سيريس , حيث أن بالاس اكتشف في 28 مارس 1802 , أما جونو فقد اكتشف في الأول من سبتمبر لعام 1804 , وأخيراً فيستا اكتشف في 29 مارس عام 1807 , وبعد مضي ثمان سنوات من عدم الاكتشاف رغم المحاولات , ظن أغلب الفلكيين أنه قد تم اكتشاف جميع الكويكبات ولا توجد بقية أخرى.
على الرغم من ذلك استمر الفلكي الألماني كارل هينيك بالبحث عن تلك الأجرام في عام 1830 , وبعد مضي خمسة عشر عاماً تمكن من اكتشاف آستريا 5 , وهو أول الكويكبات اكتشافاً منذ 38 سنة , وبعدها بأقل من عامين اكتشاف هيبي 6 , بعد هذين الاكتشافين مباشرةً , قام فلكيون آخرون بالبحث كذلك عن هذه الأجرام , حتى أصبح معدل اكتشاف الكويكبات لا يقل عن كويكب واحد بالسنة (باستثناء 1945 بسبب وقوعها في الحرب) , ثم ارتفع المعدل لدرجة أنه تم اكتشاف عشرات الآف الكويكبات حتى يومنا الحاضر.
في 1891 كان ماكس ولف الرائد في مجال التصوير الفلكي لرصد الكويكبات , حيث برزت كمسحات قصيرة في الواح التصوير طويلة التعرض , هذا سبب بارتفاع كبير بعدد الكويكبات المكتشفة مقارنة بالوسائل التقليدية المعتمدة على النظر , تمكن ماكس وحده من اكتشاف 248 كويكب بدأت بـ بروسا 323.
حتى العام 1993 , كانت الكويكبات تكتشف عن طريق عملية تتطلب أربع مراحل , تبدأ بالتقاط صورتين لجزء معين من السماء عن طريق الرواصد واسعة المجال , غالباً يكون الفاصل الزمني بينهما ساعة واحدة , وكذلك قد يتم أخذ صورتين على مدار عدد معين من الليالي , ثانياً , تتم مشاهدة الصورتين من خلال الاستريوسكوب , في هذه اللحظة أي جسم يتخذ من الشمس مداراً له سيتغير موقعه في الصورتين قليلاً (وذلك بسبب الفاصل الزمني بين الصورتين) , من خلال الاستريوسكوب يمكن ملاحظة أن الجسم يبدو وكأنه "يطفو" فوق النجوم المتواجدة في خلفية الصورة , ثالثاً , ما أن تتم الخطوتين السابقتين بنجاح من خلال تأكيد وجود جسم متحرك , حتى يتم البدء بالخطوة الثالثة وهي تحديد مكان الجسم بدقة , وذلك من خلال استعمال مقراب رقمي , ويتم قياس وتحديد مكان الجسم من خلال نسبته إلى مواقع النجوم , وذلك لتسهيل عملية الاستدلال به.
في حالة الانتهاء من الخطوات الثلاث السابقة , فإن الكويكب لم يتم تعيينه بعد , لأن ما اكتشف لا يزال جسماً متحركاً يظهر على أنه كويكب , لذا فإنه لا يحظى سوى بتعيين مؤقت يوضع فيه سنة الاكتشاف وحرف يمثل نصف الشهر ورقم وحرف يمثلان تسلسل الاكتشاف في تلك الفترة.
الخطوة الرابعة والأخيرة هي إرسال البيانات والمعطيات الخاصة بالاكتشاف إلى مركز الكواكب الصغيرة , حيث يقوم برنامج يشغل عن طريق جهاز حاسوب بتحديد ما إذا كانت هذه المعطيات تتوافق مع معطيات سابقة لأجسام لها نفس المدار أم لا , في حالة تم التأكيد أن مداره جديد , فإنه فقط حينها يحظى الكويكب برقم دائم ويحوز المكتشف شرف تسمة الكويكب باسم هو يختاره , ويكون متوافقاً مع إتحاد الفلك الدولي.
هناك اهتمام متزايد باكتشاف الأجرام التي يعتقد أن لها مداراً متقاطعاً مع الأرض , حيث يمكن للاكتشاف المبكر إعطاء من على الأرض الوقت الكافي للاستعداد لارتطام مرتقب , وأكثر المجموعات إثارةً للاهتمام هي: الأجرام القريبة من الأرض , وكويكبات أبولو , وكويكبات آمور , وكويكبات آتن , وقد تم اقتراح طرق عديدة ومتنوعة منذ ستينات القرن العشرين لحرف المسار الاصطدامي لكويكب ما.
الكويكب من القريب من الأرض إروس 433 قد تم اكتشافه في العام 1898 , ويعتقد أن له مداراً مضطرباً ديناميكياً , وفي ثلاثينات القرن العشرين تم اكتشاف العديد من الكويكبات المشابهة له , حيث أن الكويكب هيرمس 69230 قد اقترب إلى الأرض مسافة تبلغ 0.005 وحدة فلكية فقط خلال العام 1937 , هذا دق ناقوس الخطر لدى الفلكيين حيث استوعبوا حينها مدى امكانية حصول اصطدام بالأرض.
حادثتي اطصدام خلال العقدين المنصرمين قد أدت إلى زيادة الاهتمام نسبياً , أحدها هي اصطدام شوميكار-ليفي 9 بالمشتري خلال العام 1994 والتي تم رصدها من خلال المقاريب في مناطق متنوعة من العالم , والثانية هي القبول الواسع المتزايد لنظرية والتر الفاريز المتعلقة بانقراض العصر الطباشيري الثلاثي , قام كذلك الجيش الأمريكي بإزالة النقاب عن المعلومات التي حصل عليها من خلال الأقمار الصناعية التي يمكلها وكانت مخصصة لتتبع آثار التفجيرات النووية على الأرض , حيث كشفت تلك الأقمار عن مئات حالات الاصطام التي ضربت الأرض ولحسن الحظ كانت جميعها صغيرة نسبياً , حيث تتراوح بين متر واحد إلى عشرة أمتار.
كل هذه الاعتبارات السابقة ساعدت على تحفيز التفكير بجدية في هذه المسألة , مما أدى بالنهاية إلى بدء عمليات مسح شاملة ذات كفاءات عالية تتضمن آلة تصوير (جهاز اقتران الشحنة) , مع حواسيب متصلة مباشرةً بالمقاريب , حتى ربيع العام 2011 , تم تقدير أن ما يتراوح بين 89% إلى 96% من الأجرام القريبة من الأرض التي يبلغ قطرها كيلومتر واحد فأكثر قد تم اكتشافها , وهذه قائمة باسماء مراكز عملت أو تعمل على اكتشاف تلك الأجرام:
حتى 20 سبتمبر من العام 2013 , قام بحث لنكولن وحده باكتشاف 138,393 كويكب , ومن خلال جميع المسوح فإنه قد تم اكتشاف 4711 جرم قريب من الأرض فيها أكثر من 600 كويكب يبلغ قطره أكثر من كيومتر واحد.
تقليدياً , الأجرام الصغيرة التي تتخذ من الشمس مداراً لها تم تصنيفها على أنها كويكبات , ومذنبات , ونيازك , على أن أي جرم ذو قطر يبلغ أقل من عشرة أمتار يطلق عليه نيزك , كذلك فإن مصطلح "كويكب" غير محدد لأنه لم يتم تعريفه رسمياً قط , في مقابل مصطلح كوكب صغير الذي يفضله الإتحاد الفلكي الدولي , في عام 2006 تم تقديم المصطلح "جرم نظام شمسي صغير" ليشمل كُلاً من أغلب الكواكب الصغيرة , بالإضافة إلى المذنبات , أما مصطلح كوكب مصغر , فإن له معنى مشابه ولكن يفضل الفلكيون استخدامه عندما يكون السياق متعلقاً باللبنات الأولى الصغيرة التي تشكل الكواكب , والتي تواجدت عندما كانت المجموعة الشمسية في طور التشكل , سيريس , وفيستا 4, وبالاس 2, هي أكبر الأجرام الموجودة في حزام الكويكبات وكانت قد نمت إلى درجة الكوكب الأولي , أما سيريس فإنه الكوكب القزم الوحيد في المجموعة الشمسية الداخلية.
عندما يتم ايجاد الكويكبات , فإنها تظهر على أنها متمايزة عن المذنبات , ولم يكن يوجد مصطلح موحد لكلاهما حتى العام 2006 , حينما تمت صياغة مصطلح " جرم نظام شمسي صغير" , الفرق الأساس بين الكويكب والمذنب هو أن الأخير يطلق ذؤابة (ذيل) بسبب عملية التغزية للجليد المتواجد على مقربة من سطحه , وذلك بسبب تأثير أشعة الشمس عليه , بعض الأجرام قد انتهى بها المطاف إلى أن حصلت على تصنيفين , لأنه في البداية قد تم تصنيفها على أنها كواكب صغيرة , لكن يظهر لاحقاً أنها تحتوي على "نشاطات" مذنبية , والعكس بالعكس , فقد يتم تصنيفها أولاً على أنها مذنب , ومن ثم يظهر لاحقاً من خلال استنفاد المواد المتطايرة على سطحها أنه في الحقيقة كويكب وليس مذنب , فرق آخر يظهر جلياً أن المذنب ذو مدار شاذ يختلف عن أغلب الكويكبات , في ذات الوقت الذي يظهر فيه أن الكويكبات ذات المدارات الشاذة ليست في الحقيقة سوى مذنبات منقرضة , أو مذنبات هادئة.
على مدار قرابة قرنين من الزمان , منذ اكتشاف سيريس في عام 1801 وحتى اكتشاف أول قنطور (شيرون 2060) في عام 1977 , أغلب الكويكبات المعروفة كانت تمضي معظم وقتها سائحة عند مدار المشتري , على أنه توجد كويكبات تسيح في مدارات أبعد من ذلك مثل هيدالجو 944 , حيث أن مداره أبعد من المشتري بكثير في معظم الوقت , في حين بدأ الفلكيون باكتشاف أجرام متزايدة في مدارات أبعد من المشتري تم تسميتها بالقناطير , وتم ترقيمها تماماً مثل ترقيم الكويكبات , على أن هناك جدلٌ قائم حول ما إذا كان يجب تسميتها بالكويكبات أم يتم إطلاق تسمية جديدة عليها , لكن على أية حال فإنه عندما تم اكتشاف الأعداد المتزايدة لتلك الأجرام فإنه قد تم ابتداع تسميات جديدة لها مثل: "جرم وراء نبتوني" , "حزام كايبر" , "قرص متفرق"...إلخ , هذه الأجرام تحتل المناطق الباردة في المجموعة الشمسية , لذا من البديهي أن يظل الجليد فيها محتفظاً بصلابته , وبالتالي لا يتوقع من الأجرام الموجودة في تلك المناطق أن تظهر نشاطات مذنبية (تلك النشاطات على سبيل وجود ذنب غازي) , أما إذا قامت تلك الأجرام بالشروع بالتقدم نحو مسافات أقرب إلى الشمس فإن تلك النشاطات ستتصاعد إلى حد كبير بسبب أشعة الشمس التي تضرب سطحها وتحفز عمليات التغزية.
أكثر تلك الأجرام بعداً عن الشمس هي تلك المتواجدة في حزام كايبر , وتجدر ملاحظة أنه تم إطلاق لفظة "أجرام" لأجل تجنب تسميتها بكويكبات أو مذنبات , ويعتقد أن تركيبة تلك الأجرام غالباً متقاربة مع تركيبة المذنبات , على أن بعضها قد تكون له تركيبة الكويكبات , كذلك هذه الأجرام غالباً ليست ذات مدارات شاذة كما هو الحال مع المذنبات , والمكتشف منها يبدو أكبر من نواة المذنب التقليدية , أما سحابة أورط , فهي ليست إلا افتراضاً نظرياً يعتقد فيها أنها تحتضن المذنبات الساكنة , حالات الرصد والاستطلاع والتقصي الحديثة مثل الفتات المذنبي الذي تم التقاطه من قبل المركبة الفضائية ستارداست تؤدي إلى تقليل الفجوة بين الكويكبات والمذنبات وتساعد على زيادة استيعاب الفروقات بينها.
في بعض الأحيان , خصوصاً عندما يتعلق الأمر بتقديم عرض لغير المتخصصيين الفلكيين , فإن الأجرام التي تقع في مدارات أبعد من المشتري يطلق عليها كويكبات , على أن هناك تزايداً ملحوظاً في مسألة حصر تسمية كويكب على تلك الأجرام الموجودة في المجموعة الشمسية الداخلية , وهي: حزام الكويكبات , الأجرام القريبة من الأرض , والطروادات المشتريّة.
عندما قام الإتحاد الفلكي الدولي بتقديم مصطلح "جرم نظام شمسي صغير" في 2006 ليشمل أغلب الأجرام سالفة الذكر التي تم تصنيفها ككوكب صغير , فإن الاتحاد قام بابتداع مصطلح "كوكب قزم" ليطلق على أكبر الكواكب الصغيرة , وهي تلك التي تستطيع تشكيل نفسها بحيث تتخذ شكلاً بيضاوياً عن طريق قوة الجاذبية الخاصة بها , وبناء على قول الاتحاد , فإن المصطلح "كوكب صغير" يمكن استخدامه ولا بأس فيه , لكن مصطلح "جرم نظام شمسي صغير" سيتم تفضيله أكثر , حالياً لا يوجد سوى جرم واحد فقط توفرت فيه متطلبات إطلاق تسمية كوكب قزم , وهو أكبر كويكبات الحزام سيريس , ذو القطر البالغ أكثر من 950 كيلومتراً.
يعتقد أن الكواكب المصغرة قد تطورت بنفس الطريقة التي تطورت بها باقي الأجرام الموجودة في المجموعة الشمسية ابتداءً من أول مرحلة في تشكل المجموعة وهي السديم الشمسي , حتى جائت نقطة قام فيها المشتري بجذب كتلتها الحالية عن طريق الرنين المداري , حيث قام بقذف 99% من تلك الكواكب المصغرة إلى حزام الكويكبات.
المحاكيات التي تم إجراؤها وحالات عدم الانتظام في معدلات دورانها وخصائصها الطيفية , كلها تشير إلى أن الكويكبات التي يبلغ قطرها 120 كيلومتراً فأكثر هي في الحقيقة قد تشكلت منذ العصور الأولى للنظام الشمسي , على عكس غالب الكويكبات ذات القطر الأصغر من ذلك , حيث أنها تشكلت في وقت لاحق من خلال الارتطامات الكونية التي تحدث بين الكويكبات الأكبر , وبالتالي ليست سوى شظايا ناجمة عن تلك الارتطامات , سيريس وفيستا قد نما إلى درجة كافية لكي ينصهرا وتكون لها خصائص الجرم المتباين , حيث تغرق المعادن الثقيلة إلى النواة تاركة المعادن الأخف والصخور في الأعلى.
في "نموذج نيس" الكثير من الأجرام في حزام كايبر قد تم التقاطها من الجزء الخارجي من حزام الكويكبات , على مسافات أبعد من 2.6 وحدة فلكية , حيث أن غالبها قد تم قذفه إلى حزام كايبر من قبل المشتري لاحقاً , أما تلك الباقية في الجزء الخارجي فإنه يعتقد أنها من النوع دي , مع احتمالية أن يكون سيريس كذلك واحداً منهم.
توجد مجموعة متنوعة في النظام الحركي للكويكبات المكتشفة ضمن حدود المجموعة الشمسية الداخلية , حيث أن مداراتها تأثرت بشدة من الأجرام الكبيرة في هذه المنطقة والمتمثلة أساساً في الكواكب , وذلك عن طريق ما يسمى بتأثير ياركوفيسكي , تلك المجموعات المتنوعة تشمل:
غالبية الكويكبات المعروفة تقبع في حزام الكويكبات , الواقع بين مداري المريخ والمشتري , وبشكل عام فإن انحرافها المداري قليل نسبياً , تم تقدير أن هذا الحزام يحتوي 1.1 إلى 1.9 مليون كويكب يبلغ قطره كيلومتر واحد فأكثر , وملايين أكثر بكثير من كويكبات ذات أقطار أصغر بأحجام متفاوتة , ويعتقد أن هذه الكويكبات ليست إلا بقايا من قرص كوكبي أولي لم تتسنى له الفرصة للتنامي قط , وذلك بسبب وقوف المشتري كحجر عثرة في طريق تشكل هذا الكوكب , عن طريق جاذبيته التي مزقت الأواصر التي تربط أجزاء هذا الكوكب الأولي , في مرحلة مبكرة من عمر المجموعة الشمسية.
الطروادات هي مجاميع تشارك نفس المدار لكوكب أو لقمر , ولكنها في ذات الوقت لا ترتطم به كما قد يُتوقع , وهذا راجع لأنها تستغل أحد نقاط لاغرانج , خصوصاً النقطة الرابعة والخامسة , وهي ما تقع على مقدار 60 درجة في أمام وخلف الجرم الكبير , وفي هذه النقاط فإنه يحصل نوعٌ من الثبات الجاذبي بين الكويكب والجرم الكبير والشمس.
أكثر المجاميع المكتشفة من الطروادات هي في الحقيقة طروادات مشتريّة , ولم يكتشف منها أصلاً سوى أعداد قليلة في عام 2010 , على أنه يعتقد أن تلك المنطقة تحوي أعداداً من الكويكبات تكاد تقارب تلك الموجودة في الحزام بين المريخ والمشتري.
وتجدر الإشارة إلى اكتشاف طروادتان في مدار المريخ.
الأجرام القريبة من الأرض هي من تتخذ مداراً يقترب في بعض نواحيه من الأرض , وتلك التي تقطع مسار مدار الأرض فإنه يطلق عليها "عابرات الأرض" , وحتى نوفمبر 2014 , فإن هناك 11,600 كويكب قريب من الأرض معلوم , أما تعداد التي تبلغ كيلومتر واحد فأكثر منها , فإنه قُدر بـ900 إلى 1000 كويكب.
الكويكبات تختلف اختلافاً شديداً للغاية في الحجم , حيث أنها تتراوح بين قطر يبلغ الف كيلومتر (سيريس) حتى قطر يبلغ بضعة أمتار , الثلاثة كويكبات الكبيرة من مجموع الكويكبات كلها , لها شكل بيضاوي نسبياً ولها على الأقل نواة متحولة ولو جزئياً , ويعتقد أنها كواكب أولية ناجية من ارتطام مع كوكب موجود مسبقاً يفني وجودها باندماجها معه , أما الغالبية العظمى من البقية فإن لها أشكالاً شاذة لا تمت للبيضاوية بصلة , ويعتقد أنها لا تخلو أن تكون إما أجراماً ناجية من كواكب مصغرة , أو شظايا انفصلت عن أجسام كبيرة حين اصطدامها ببعضها البعض.
الكوكب القزم سيريس هو بلا مقارنة أكبرها بكثير , بقطر يبلغ حوالي 975 كيلومتراً , يليه بالاس 2 , ثم فيستا 4 , وكلاهما ذوا قطر يبلغ حوالي 500 كيلومتر , فيستا هو الكويكب الوحيد في الحزام الذي يمكن رؤيته بالعين المجردة وذلك في حالات استثنائية , وفي بعض الحالات شديدة الاستثنائية فإنه يمكن مشاهدة الأجرام القريبة من الأرض بالعين المجردة كما هو الحال مع أبوفيس 99942.
كتلة جميع الأجرام القابعة بين مداري المريخ والمشتري قد تم تقديرها لتكون قرابة 2.8 إلى 3.2 مليون كوادرليون كيلوجرام (21 صفر) , أو ما يعادل 4% من كتلة قمرنا , في حين يسيطر سيريس على ثلث هذه الكتلة منفرداً , أما فيستا فإن له 9% من كتلة الحزام , وباللاس له 7% منها , أما هيجيا فله 3% , وحتى هذه النقطة نكون أمام 51% من مجموع كتلة الحزام تتمثل في أربعة كويكبات فقط.
أعداد الكويكبات ترتفع بشكل كبير مع انخفاض حجمها , وبالتالي نرى أن هناك علاقة طردية بين الحجم والعدد.
مكان تواجد الكويكبات في الحزام يمنعها من أن تشكل كوكب , في حين أكبر ثلاثة منها: سريس , فيستا , وبالاس , هي في الحقيقة كواكب أولية سليمة تشارك نفس الخصائص مع الكواكب التقليدية , وهي في ذات الوقت تعتبر شاذة عن الكويكبات الأخرى التي تحيط بها التي تتخذ من البطاطس شكلاً لها.
سيريس هو الكويكب الوحيد ذو البنية البيضاوية بشكل تام , في ذات الوقت الذي يعتبر فيه هو الكوكب القزم الوحيد , وله قدر مطلق أكثر بكثير عن البقية بواقع 3,32 , وكذلك قد يحوز سطحه على صفيحة من الجليد (مثل الكواكب) , سيريس يعتبر متبايناً حيث أن له: قشرة , وشاح , ونواة , لا يوجد أي نيازك عائدة إلى سيريس قد تم اكتشافها بعد.
فيستا أيضاً داخليته متباينة , ويعتقد أنه نشأ في منقطة أقرب نسبياً من ما يسمى بـ"خط الصقيع" , وهذا يبرر عدم وجود الجليد على سطحة , وذلك كله خلال مرحلة مبكرة من عمر المجموعة الشمسية , تركيبته بشكل أساس تتكون من صخور بازلتية مثل الأوليفين , وبغض النظر عن الحفرة المتواجدة في قطبه الجنوبي والمسماة "ريسلفا" , فيستا أيضاً له شكل بيضاوي , وعتبر أيضاً هو الأب أو المصدر للكويكبات من النوع في وكذلك لعائلة فيستاين , وأيضاً فيستا هو مصدر "نيازك هيد" التي تشكل ما نسبته 5% من مجموع النيازك على الأرض.
بالاس له خاصية غير اعتيادية (مثل أورانوس) , وهي أن دورانه حول نفسه يتم عن طريق جمبه (أي يدور على نفسه بشكل جانبي) حيث أن محور الدوران يميل عند الزوايا المرتفعة لمساره , وله تركيبة مشابه لتلك التي لدى سيريس , تراكيز عالية للكربون والسيليكون , وقد يكون متباين جزئياً , وبالاس هو الجسم الأب لعائلة بالاديان.
أما رابع أكبر الكويكبات هيجيا , فإنه أكبر الكويكبات الكربونية , وعلى عكس باقي الكويكبات الكبيرة , فإنه يقع على مقربة نسبية من مسار الشمس , وهو الأب لعائلة هيجيا.
القياسات التي أجريت في مجال دوران الكويكبات حول نفسها والتي شملت الكبيرة منها , أظهرت أن هناك حداً أدنى لهذا الدوران , حيث أنه لا يوجد ولا حتى كويكب واحد قطره أكبر من 100 متر له سرعة دوران تبلغ أقل من 2.2 ساعة , أما تلك التي تدور بسرعة أعلى من هذا المعدل فإنها تواجه القصور الذاتي على سطحها الذي سيكون بطبيعة الحال أعلى من نواتها , لذا فإن المعادن على سطحها قد تقذف بعيداً عنها , وتجدر ملاحظة أن الكويكبات الصلدة (أي المتكونة من جسم واحد فقط) تدور حول نفسها بسرعة أكبر بكثير من تلك المتشكلة من كومة أنقاض , وبالتالي يستنتج بأن أغلب الكويكبات ذات القطر 100 متر وأكثر هي في الحقيقة ليست سوى كومة أنقاض نتجت عن ارتطام الأجرام الفلكية ببعضها البعض.
التركيبة الفيزيائية للكويكبات متنوعة للغاية وفي غالب الأحيان فهي غير مفهومة لنا , سيريس يبدو أنه مركب من نواة صخرية مغطاة بوشاح جليدي , في حين يعتقد أن لفيستا نواة معدنية تتشكل من خليط حديدي ونيكلي , ووشاح من الأوليفين , وقشرة بازلتية , أما هيجيا الذي يبدو أنه يحتوي على تركيبة موحدة وبدائية من الكوندريتات الغنية بالكربون , والذي يعتقد بأنه أكبر كويكب غير متباين , أما غالبية الكويكبات الأصغر فإنه يعتقد أنها مركبة من كومة أنقاض مترابطة معاً بفعل جاذبيتها الخاصة , أما الكبيرة فيعتقد انها صلدة مصمتة ومتشكلة من جسم واحد فقط , في أن هناك بعض الكويكبات لها أقمار خاصة بها , وبعضها عبارة عن كويكب مزدوج , وفي جميع الأحوال فإنه يعتقد أن كومة الأنقاض , والكويكبات المزدوجة , وتلك صاحبة الأقمار , وعائلات الكويكبات , ليست إلا نتيجة حالات ارتطام بين الكويكبات.
التركيبة يتم حسابها أو تحديدها عن طريق ثلاثة مصادر رئيسة هي: البياض , طيف السطح , والكثافة , الأخيرة تحتاج إلى أن يكون هناك قمر خاص بالكويكب لكي يتم تحديدها بدقة عالية وذلك من خلال أخذ القياسات الخاصة به , وحتى الآن فإن جميع الكويكبات التي تم اكتشاف أقمار لها , ظهر في النهاية أنها ليست سوى كومة أنقاض تتشكل من خليط فضفاض من الصخور والمعادن التي قد تؤدي إلى زيادة حجم الكويكب من خلال الطريقة التي تترابط فيها هذه الأجرام فتترك بينها فراغات تزيد الحجم بسبب عدم التناسق في المقاسات.
الكويكبات التي أجري عليها التحقيق في هذه المسألة كانت كبيرة وتبلغ حوالي 280 كيلومتر , وتتضمن هيرمون 121 (268x186x183كم) , و سلفيا 87 (348x262x242كم) , وحفنة أخرى من الكويكبات ذات القطر الأكبر من سلفيا , ولكن لا يبدو أن لأي منها أقمار , وعلى أية حال فإن هناك كويكبات ذات حجم أصغر لكن بكتلة أكبر , بافتراض أنه لم يتعرض للتمزيق , دايفدا 511 على سبيل المثال , أظهرت القياسات أنه بنفس حجم سلفيا ولكن له كتلة تبلغ مرتان ونصف أكثر , ويعتقد كذلك أن هذا الأمر غير متأكد منه بشكل قطعي , وحقيقة أن كويكب كبير مثل سلفيا ليس إلا كومة أنقاض لها عواقب شديدة الأهمية على نشأة المجموعة الشمسية , وهذا يعود إلى أن المحاكيات الحاسوبية المبرمجة مسبقاً على أن الكويكبات صلدة وليست كومة أنقاض , أظهرت أنها تدمر بعضها البعض ما أن تندمج , لكن في حين تعديل المعطيات إلى كومة أنقاض فإن النتائج تختلف , وهذا يعني أن أنوية الكواكب قد تكون تشكلت بسرعة أكبر نسبياً لأن الاندماج بين كومة الأنقاض سيكون "أكثر سلاسةً" من الاندماج الذي يتم بين الأجسام الصلدة.
في السابع من أكتوبر لعام 2009 , تم تأكيد وجود جليد الماء على الكويكب ثيمس 24 , وذك باستخدام منشأة ناسا لمقراب الأشعة تحت الحمراء , حيث بدا سطح الكويكب مغطاً بالكامل بالجليد , وذلك عن طريق عملية التسامي (أي الوصول بالحالة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة) , ويعتقد كذلك أن الجليد يتجدد من مصدر جليدي قابع تحت السطح , وكذلك تم إيجاد بعض العناصر العضوية على السطح Atkinson, Nancy (8 October 2009). "More water out there, ice found on an asteroid". International Space Fellowship. Archived from the original on 11 October 2009. Retrieved 11 October 2009., يعتقد بعض العلماء أن الماء الموجود على الأرض قد تم احضاره أساساً عن طريق كويكبات اصطدمت بالأرض بعد الاصطدام الذي شكل القمر , ووجود الجليد على ثيمس يؤيد هذا القول.
في أكتوبر 2013 تم رصد المياه في جسم خارج المجموعة الشمسية لأول مرة , وذلك في كويكب يتخذ من القزم الأبيض جي دي 61 مداراً له , والذي يبعد 150 سنة ضوئية , حيث أن القرص المحيط نجمي (يمكن تشبيهه بغبار أو تلوث أو أي مواد تحيط بالنجم المستهدف) نتج عن تحطم كويكب غني بالمياه بواقع 26% من كتلته (تقريباً نفس كمية المياه في سيريس) مما أدى إلى نشر كتلته على نطاق واسع استطعنا في النهاية رصده.
أغلب الكويكبات خارج الأربعة الكبار (سيريس , بالاس , فيستا , وهيجيا) هي ذات مظهر متشابه إلى حد ما , وهو الشكل الشاذ غير الاعتيادي وغير المنتظم , الكويكب ماثيلد ذو الـ50 كم هو عبارة عن كومة أنقاض , ومشبع بفوهات حجمها يبلغ نصف قطر الكويكب نفسه , وأما الرصد من الكرة الأرض للكويكب دافيدا 511 ذو القطر 300 كم , هو أحد أكبر الكويكبات بعد الأربعة , الرصد قد كشف أن له ملامح مشابه لسابقه وهي وجود فوهات حجمها يبلغ حجم نصف قطر الكويكب , أما رصد الكويكبات متوسطة الحجم مثل ماثيلد 253 , و إيدا 243 التي تم رصدها عن قرب , أظهت وجود حطام صخري عميق يغطي السطح , أما الأربعة الكبار , فإن بالاس وهيجيا حصراً غير معروفان , فيستا مطوق بفوهة مضغوطة في قطبه الجنوبي , عوضاً عن هذا فإن له شكل بيضاوي , سيريس يختلف عن الجميع من خلال الصور الخاطفة التي التقطت له من قبل مرصد هابل , وهذا عائد إلى سطحه غير الاعتيادي الذي لا يعتقد أنه تشكل بسبب الفوهات العادية والارتطامات , على أية حال سيتم توفير صور أكثر دقة من خلال المربكة الفضائية داون.
الكويكبات تصبح أكثر دكونة واحمراراً كلما تقدم بها العمر , وهذا عائد إلى التجوية الفضائية التي يتعرض لها الكويكب , وعلى أية حال يعتقد بعض المختصين بوجود أدلة تؤكد أن تغير اللون يحدث بسرعة كبيرة في مئات الوف السنين الأولى لحياة الكويكب , وهذا ما يؤثر على القياسات الطيفية التي تعمل بمجال تحديد عمر الكويكب.
بشكل عام فإن تصنيف الكويكب يخضع لمعيارين هما: خصائص مداره , خصائص انعكاس الطيف عن سطحه.
الكثير من الكويكبات قد تم تصنيفها وفرزها ووضعها في مجموعات بناء على الخصائص المدارية لها , بعيداً عن التقسيمات ذات النطاق الواسع , فإنه من المعتاد أن يتم تسمية مجموعة الكويكبات تيمناً باسم أول كويكباته اكتشافاً , المجموعات ذات تجمعات حركية فضفاضة نسبياً , حيث تكون العوائل المتلاصقة قد نشأت أصلا نتيجة لارتطام كارثي قد حصل في الماضي من جسم أب , وقد تم تمييز العوائل في حزام الكويكبات فقط , حيث تم ملاحظتها ومعرفتها من قبل الفلكي الياباني كيستوجو هيراما في 1918 , وفي بعض الأحيان يطلق عليها عوائل هيراما.
حوالي 30% إلى 35% من الكويكبات الموجودة في الحزام تعود إلى أحد العوائل , كل واحدة منها يعتقد أن لها ارتباطاً بجسم أب في الماضي وكانت قد انفصلت عنه نتيجة ارتطام.
بعض الكويكبات لها مدار يشبه حدوة الحصان حيث أنها تدور جزئياً مع الأرض أو أي كوكب آخر , ومثال عليها هو كرويثن 3753 و 2002 إيه إيه 29 , أول ما تم اكتشافه من هذا النوع من المدارات كان قابعاً بين أقمار زحل إيمثيوس , وجانوس.
في بعض الأحيان تقوم تلك الكويكبات التي تدور على شكل حدوة الحصان بالارتباط بمدار الأرض لفترة مؤقتة , قد تستمر لبعضة عقود أو لبضعة قرون ثم تعود إلى مدارها الأصلي , ويُعرف أن الأرض والزهرة يحتويان على هذا النوع.
هذه الأجرام إذا ارتبطت مع الأرض أو الزهرة أو حتى عطارد (هذا الأخير نظرياً) , فإنها ستكون فئة خاصة من كويكبات آتن , ويمكن كذلك أن تتواجد هذه الأجرام في الكواكب الخارجية أيضاً (يقصد بالخارجية هي تلك التي تبدأ من المشتري نفسه فأبعد).
في 1975 تم تطوير نظام تصنيف خاص بالكويكبات , يعتمد بشكل أساس على: اللون , البياض , والشكل الطيفي , وكان قائماً عليه كلاُ من: كلارك شابمان , دايفيد موريسون , وبن زيلنر , ويعتقد أن هذه الخصائص سالفة الذكر تتطابق مع تركيبة الكويكب السطحية , التصميم الأصلي كان يتضمن ثلاث فئات رئيسة هي: النوع سي , وهي تلك الأجرام الغنية بالكربون وتشكل ما مجموعه قرابة 75% من الكويكبات المعروفة , النوع أس وهو يرمز لتلك الصخرية التي تتشكل أساساً من السيليكات وتمثل ما مجموعه قرابة 17% من الكويكبات المعروفة , ومن ثم النوع يو لكل كويكب ليس من النوع سي أو أس , هذا التصنيف قد تم توسيعه لكي يشمل أنواع أخرى من الكويكبات , وفي جميع الأحوال فإن عدد الأنواع يزداد مع زيادة الدراسات المتعلقة بالكويكبات.
التصنيفان الأكثر استخداماً هما: تصنيف ثولين و تصنيف سماس , الأول تم ابتداعه من قبل دايفيد ثولين في 1984 , وكان يرتكز على بيانات تم تجميعها من مسوحات ثمانية اللون للكويكبات في بدايات الثمانينات , هذا أدى إلى وضع 14 نوع , في 2002 أدت النتائج المتحصلة من مسح أجري على حزام الكويكبات إلى تعديل تصنيف ثولين وجعله يستوعب 24 نوعاً بدلاً من الـ14 السابقة , وكِلا التصنيفان يحتويان على ثلاثة أنواع رئيسة هي النوع سي وأس وأكس , وهذا النوع الأخير يتشكل أساساً من الأنواع المعدنية كالنوع أم على سبيل المثال , وتوجد تصانيف أخرى لكنها أقل استخداماً.
تجدر ملاحظة أن أعداد الكويكبات التي تقع تحت أحد الأنواع لا تعني بالضرورة أن هذه الأعداد تمثل المجاميع الموجودة في الفضاء , لأن بعض الكويكبات رصدها يكون أسهل من بعض.
بشكل أساسي التعيينات الطيفية مبنية على الخصائص التي يظهرها الجسم المرصود وبالتالي على تركيبته , وعلى أية حال فإن التطابق بين البيانات المرصودة وبين التركيبة الحقيقية للكويكب ليس دائماً صحيحة , وبالتالي فهناك تصنيفات متنوعة يتم استخدامها تعتمد على خصائص متفاوتة متنوعة , لذا فقد وجدت حالة من التشويش والخلط أدت إلى حالات لبس وارتباك في الوسط العلمي وغير العلمي , وعيب التصنيفات هو أنها في بعض الأحيان لا تعكس حقيقة التركيبة الفعلية للكويكب , فقد يتم تصنيفه تحت نوع ثم يظهر لاحقاً أنه تحت نوع آخر.
حتى زمن رحلات الفضاء , بقيت أشكال وخصائص الكويكبات غامضة تماماً , حيث لم تكن سوى بقعة من الضوء لم يمكن الاستدلال بشيئ منها , وكذلك المقاريب التي توضع في مدار الأرض مثل مرصد هابل , لا تزال الرؤية فيها غير واضحة ولم تعطِ تفاصيلاً دقيقة ترضي الفضول الإنساني لذا كان لابد من إرسال مركبات فضائية نحو تلك الأجرام , معلومات محدودة كان يمكن الحصول عليها من خلال المنحنى الضوئي لتلك الأجرام (ويقصد به التغييرات في مستوى اللعمان الضوئي أثناء دورانها حول نفسها) , أما صفاتها الطيفية وحجمها فإن الاستدلال عليها يكون عبر قياس طول الوقت أثناء حصول الاحتجاب مع نجم في الخلفية (وهذا يعني عندما يمر الكويكب أمام نجم ما فإنه يحجب الضوء الصادر منه) , كذلك الصور الرادارية قد توفر معلومات عن شكل الكويكب وعن مداره وعن دورانه حول نفسه , خصوصا تلك القريبة من الأرض.
وفيما يتعلق بأنظمة الدفع والصعوبات التقنية والفنية والمالية فإن الوصول إلى أحد الأجرام القريبة من الأرض أسهل من الوصول إلى القمر وصعوباتها الفنية أقل.
أول صورة ملتقطة لجسم يشبه الكويكب كانت في 1971 , من قبل المسبار مارينر 9 , حيث التقط صورةً لفوبوس , وديموس , وهي أقمار المريخ التي يحتمل أنها أصلا عبارة عن كويكبات ملتقطة بفعل جاذبيته عليها , هذه الصور أظهرت الشكل الشاذ للكويكبات والتي تشبه إلى حد كبير شكل البطاطس , ثم تلت ذلك صور التقطها مسبار فوياجر للأقمار الصغيرة للعمالقة الغازية.
أما أول صورة ملتقطة لكويكب حصراً فقد كانت في 1991 لـ جاسبرا 951 , ثم تلاها إيدا 243 في 1993 وقمره داكتيل , والتقطت كلها عن طريق المركبة الفضائية غاليليو.
في حين أن أول مسبار كان مكرساً بالكامل لاستكشاف كويكب هو نير شوميكار (ملتقي الكويكبات القريبة من الأرض) , حيث التقط صوراً لماثيلد 253 في 1997 , وذلك قبل أن يتخذ مداراً حول إروس 433 , حتى استقر فيه أخيراً في عام 2001 في مهمة هبوط فاشلة.
في 2005 بدأت مركبة الفضاء اليابانية هايابوسا بدراسة سطح الكويكب إيتوكاوا 25143 بالتفصيل , لكنها ابتليت ببعض العراقيل ورغم ذلك استطاعت العودة إلى الأرض وبحوزتها عينات من الكويكب في عام 2010.
حلقت مركبة الفضاء الأوروبية روزيتا التي أطلقت في 2004 بمقربة من شتاينس 2867 , ولوتيا 21 في عام 2008 , وتجدر الإشارة إلى أن المسبار فيليه الذي كان في جعبة روزيتا والذي اطلقته في 2014 كان موجهاً نحو مذنب وليس كويكب.
في سبتمبر لعام 2007 أطلقت ناسا مركبتها الفضائية داون , والتي دارت حول فيستا 4 منذ يوليو 2011 إلى سبتمبر 2012 , ومخطط لها الوصول إلى سيريس في 2015.
في 13 ديسمبر 2012 قامت المركبة الفضائية الصينية تشانج 2 بالمرور على مسافة حوالي ثلاثة كيلومترات فقط من الكويكب توتاتيس 4179 في مهمة إضافية لم يكن مخطط لها.
منظمة استكشاف الفضاء اليابانية تخطط لاطلاق مركبة مطورة (هايابوسا 2) للعودة مرة أخرى لاستكشاف الفضاء , والهدف المحدد هو جميع عينات وإعادتها للأرض بحلول العام 2020 , وهدف المهمة الحالي هو كويكب من النوع سي.
في مايو لعام 2011 , أعلنت ناسا مسبار أوسايرس-ركس الجامع للعينات الكويكبية , ويتوقع أن يتم إطلاقه في 2016.
في بدايات العام 2013 أعلنت ناسا عن خطتها الطموحة للقبض على أحد الأجرام القريبة من الأرض ومن ثم إعادة توجيه مساره نحو القمر ليتخذه مداراً له , ومن ثم تتم دراسته وهو في مدار القمر , وفي النهاية يتم توجيهه ليصطدم بالقمر عند انتهاء الغرض منه , في 2014 أعلنت ناسا أن الكويكب أم دي 2011 هو المرشح ليكون الهدف , ويتوقع أن تتم هذه المهمة في بدايات عشرينات القرن الحالي.
يتم تداول أن الكويكبات مصدر ممتاز للمعادن النادرة على الأرض , خصوصاً وأن مصادر الأرض تتعرض للإنهاك , أو استعمال هذه المصادر في الفضاء بدلاً من حملها كليةً من الأرض.
لطالما كانت الكويكبات مادة خصبة لأفلام الخيال العلمي والقصص والروايات الخيالية , حيث أن هناك مئات أو الاف الأفلام والكتب والروايات عنها , بعضها يكون مستنداً إلى حقائق علمية معينة , وبعضها يكون خيالياً بالكامل , لكن يغلب على بعضها تركيزه على مادة محددة وهي اصطدام هكذا جرم بالأرض وتسببه بخسائر فادحة , أو محاولات حرف مساره بمهام بطولية خيالية.