Asteroidi
Asteroidi (muinaiskreikan sanoista "aster" ’tähti’ ja -"eides" ’muotoinen’) on varsinaista planeettaa pienempi ja meteoroidia suurempi kivinen kappale, joka kiertää Aurinkoa. Nimityksiä "pikkuplaneetta" ja "planetoidi" on käytetty pitkään synonyyminä asteroidi-sanalle, mutta nykyään kaikissa lähteissä kaikkia pikkuplaneettoja kuten transneptunisia kohteita ei aina luokitella asteroideiksi. Esimerkiksi vuoden 2006 planeetan määritelmässä pienkappaleita koskevassa osiossa asteroidit ja transneptuniset kohteet on mainittu erikseen. Asteroidi-sanan voikin katsoa viittaavan aurinkokunnan sisempien osien pikkuplaneettoihin. Suurin osa aurinkokuntamme tunnetuista asteroideista sijaitsee 2,8 au:n päässä Auringosta sijaitsevalla asteroidivyöhykkeellä.
Hakuteoksissa mainitaan sanan "asteroidi" keksijäksi saksalais-englantilainen tähtitieteilijä William Herschel, mutta asteroidi-spesialisti Glifford Cunningham on löytänyt arkistoista uutta tietoa. Kun keväällä 1802 astronomit väittelivät kahdesta Marsin takaa havaitusta kappaleesta, jotka enemmistön mielestä olivat planeettoja, Herschelin mielestä ne poikkesivat planeetoista niin paljon, että hän halusi nimetä ne toisin. Herschelin runoilijaystävä Charles Burney tuli nimipulmassa avuksi ehdotuksillaan "asterisko" ja "stelulla". Runoilijan poika Charles Burney Junior oli kreikan kielen tutkija, ja hänen ehdotuksensa oli "asteroidi", 'tähden kaltainen'. Herschel tarjosi nimitystä kollegoilleen kirjoittamassaan tieteellisessä artikkelissa, mutta sana ei saanut vastakaikua, koska "planeetat olivat planeettoja". Vasta 1850-luvulla asteroidi-sana otettiin käyttöön, kun Marsin takaa tällaisia kappaleita löydettiin kymmenen.
Suurin osa asteroideista on epäsäännöllisen muotoisia, sillä niiden painovoima ei riitä muovaamaan niistä säännöllisen pallomaisia. Ne luokitellaankin pienkappaleiksi. Monet asteroidit ovat lähinnä kivistä ja pölystä koostuvia kasoja.
Asteroideja pienemmät kappaleet ovat meteoroideja. Kokorajasta ei kuitenkaan ole yksimielisyyttä: lähteestä riippuen se vaihtelee 10 metristä 200 metriin.
Suurin asteroideista on kääpiöplaneetta Ceres, joka on läpimitaltaan noin 1 000 kilometriä. Giuseppe Piazzin uudenvuodenyönä 1801 löytämä Ceres oli ensimmäinen löydetty asteroidi. Ceres on tällä hetkellä ainoa kääpiöplaneetaksi luokiteltu asteroidi, sillä se on niistä ainut, joka on oman painovoimansa pyöristämä. Cerestä ja kolmea sen jälkeen löytynyttä asteroidia (Pallas, Juno ja Vesta) pidettiin puolen vuosisadan ajan planeettoina. Astraean löydyttyä ne poistettiin planeettojen joukosta 1850–1860-luvulla.
Nykyään suurin osa numeroiduista pikkuplaneetoista on asteroideja, ja uusia löydetään noin 4 000 kappaleen kuukausivauhdilla. Suomalaiset löysivät asteroideja paljon 1930- ja 1940-lukujen taitteessa Yrjö Väisälän johdolla (katso luettelo Väisälän löytämistä asteroideista). Löydettäessä asteroideille ja muille pikkuplaneetoille annetaan ensin väliaikainen nimi (esim. 1898 DQ), seuraavaksi numero (esim. 433) ja lopulta nimi (esim. Eros).
Asteroideja tutkimalla saadaan tietoa aurinkokuntamme synty- ja varhaisvaiheista, sillä useimpien asteroidien uskotaan olevan hyvin vanhoja. Osa asteroideista on niitä suurempien kappaleiden pirstaleita. Joillakin asteroideilla on kuita. Monien planeettojen pienet kuut taas ovat luultavasti kiertoradalle siepattuja asteroideja.
Asteroidien koostumus vaihtelee kivisestä ja metallisesta jäiseen ja niiden seoksiin. Raja asteroidien ja komeettojen välillä ei ole selvä. Asteroidivyöhykkeellä kiertää kappaleita, joissa tumma kuona peittää jäistä ydintä. Joskus niistä purkautuu kaasua kuten komeetoista. Ne luokitellaankin myös komeetoiksi, ja niitä kutsutaankin päävyöhykkeen komeetoiksi.
Asteroidi Ceresin tiheys on 2,1 g/cm, mikä on enemmän kuin jään ja vähemmän kuin kiven – Jään tiheys on 0,94 g/cm, silikaatin 3,36 g/cm ja raudan 4,80 g/cm. Tämä viittaa 350–425 km:n läpimittaiseen silikaattiytimeen, ja sen yllä olevaan jäävaippaan joka on 25 % kohteen massasta. Ceresin spektrissä näyttää olevan veden, ammoniakin tai raudan rikastamia fytosilikaatteja.
Tiheyteen vaikuttaa asteroidin aineiden lisäksi myös sen huokoisuus. Alle 10 kg massaiset, alle 500 km:n läpimittaiset asteroidit lienevät hyvinkin huokoisia, 6–25 %, jopa yli 50 %.
Ceresin rakenne saattaa muistuttaa Saturnuksen kuun Dionen rakennetta. Vertailun vuoksi muut asteroidit voivat olla tiheämpiä, 2 Pallas 4,2 ± 0,2 g/cm ja 4 Vesta 3,9 ± 0,3 g/cm.
Eroksen tiheys on 2,67 ± 0,03 g/cm. Monien asteroidien massat ja siksi tiheydet tunnetaan epätarkasti. Monien asteroidien tiheydet näyttävät olevan välillä 1,2–4,4 g/cm.
Mitä kauempana Auringosta kohde sijaitsee, sitä suurempi on tavallisesti jään osuus. Asteroidit ovat lähes kokonaan kivisiä tai metallisia; komeetat puolestaan koostuvat lähestulkoon kokonaan jäästä ja pienistä määristä kiveä. Asteroidit muistuttavat meteoriitteja koostumukseltaan. Asteroidien pinnalla on kraattereita ja pölyä, ja pienten asteroidien rakenne on monesti löyhähkö, pöly- ja kivikasamainen. Suurimmat asteroidit, Ceres, Pallas ja Vesta ovat taas varsinaisten planeettojen tapaan kehittyneitä taivaankappaleita. Ne ovatkin selvinneitä protoplaneettoja.
Asteroidivyöhykkeellä on asteroideja kaikkiaan 2,3x10 kg eli 3 % Kuun massasta. Cereksen massa (940–950x10 kg) on 40 % asteroidivyöhykkeen kokonaismassasta. Seuraavat kolme asteroidia nostavat yhteisen massan 66 %:iin: 4 Vesta (12 %), 2 Pallas (9 %) ja 10 Hygiea (4 %). Tämän jälkeen 511 Davida (1,6 %), 704 Interamnia (1,4 %) ja 3 Juno (1,2 %) lisäävät 4 % kokonaismassaan.
Asteroideja luokitellaan muun muassa sijaintinsa tai koostumuksensa mukaan.
Kaikkien asteroidien yhteenlaskettu massa on 3x10 kilogrammaa, eli 1/2000 Maan massasta tai 1/20 Kuun massasta, tai kolme kertaa suurimman asteroidin Ceresin massa. Seuraavaksi suurimman, Pallasin massa on 0,28 ja Vestan 0,30. Kymmenenneksi suurin asteroidi on massaltaan 1/60 Ceresin massasta. 90 % kokonaismassasta on yli sadan kilometrin läpimittaisissa asteroideissa.
Yli 25 km:n läpimittaisista asteroidivyöhykkeen asteroideista tunnetaan luultavasti kaikki, mutta vain 50 % 10 km:n läpimittaisista.
Suurempia asteroideja on vähemmän kuin pienempiä. Alle 5 km:n läpimittaisten asteroidien massajakautuma noudattaa kaavaa N=D^-2,3 ja suurempien N=D^-4. Yli 900 km:n läpimittaisia asteroideja on 1, yli 800 km:n läpimittaisia 3 ja yli 250 km:n läpimittaisia 15. 200–300 km:n läpimittaisia asteroideja on 23.
Yli 150 kilometrin läpimittaisia asteroideja on sata kappaletta, yli 100 km:n kokoisia on 250 ja yli 30 km:n läpimittaisia on 1 150. Yli 1 km:n läpimittaisia asteroideja on 100 000–1 000 000.
Asteroidien massajakauma selittyy osin keskinäisillä törmäyksillä. Vain yli 500 km:n läpimittaisen kohteet selviävät 5 km/s törmäyksistä vastaavan kokoisten kappaleiden kanssa.
Pieni osa asteroidivyöhykkeen ulkopuolisista asteroideista uhkaa törmätä Maahan. Erotukseksi meteoroideista, jotka Maan ilmakehään iskeytyessään yleensä hajoavat suurimmaksi osaksi, asteroidit voivat selvitä lähes sellaisenaan pinnalle asti ja aiheuttaa suurta tuhoa. Asteroidin törmätessä maahan se kaasuuntuu törmäyskitkan kuumentaessa sen nopeasti, ja tämä kaasu leviää räjähdyksenä ympäristöön.
Asteroiditörmäys aiheuttaa pahimmillaan maailmanloppumaisen katastrofin Maassa, jossa suuri osa elämästä pyyhkiytyy pois. Pienemmät törmäykset voivat aiheuttaa suurkaupungin tai valtion kokoisella alueella suurta tuhoa.
Muutamia suurimpia asteroideja. Asteroidien kokojakauma noudattaa kaavaa N=d^(-4) yli 10 km kappaleiden osalta ja alle 1 km kappaleiden osalta N=d^(-2,3).