In de 18e eeuw brachten waarnemingen van alle bekende planeten (Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter en Saturnus) astronomen ertoe een patroon in hun banen te onderscheiden. Dit leidde uiteindelijk tot de Titius-Bode wet , die de hoeveelheid ruimte tussen de planeten voorspelde. In overeenstemming met deze wet bleek er een waarneembare kloof te zijn tussen de banen van Mars en Jupiter, en onderzoek ernaar leidde tot een belangrijke ontdekking.
Uiteindelijk realiseerden astronomen zich dat deze regio doordrongen was van talloze kleinere lichamen die ze 'asteroïden' noemden. Dit leidde op zijn beurt tot de term 'Asteroïdengordel', die sindsdien algemeen is gebruikt. Zoals alle planeten in ons zonnestelsel draait het om onze zon en heeft het een belangrijke rol gespeeld in de evolutie en geschiedenis van ons zonnestelsel.
Structuur en samenstelling:
De asteroïdengordel bestaat uit verschillende grote lichamen, samen met miljoenen kleinere. De grotere lichamen, zoals Ceres , Vesta , Pallas en Hygiea zijn goed voor de helft van de totale massa van de riem, waarbij bijna een derde alleen voor rekening komt van Ceres. Buiten dat, meer dan 200 asteroïden die groter zijn dan 100 km in diameter, en 0,7-1,7 miljoen asteroïden met een diameter van 1 km of meer.
Ceres vergeleken met tot nu toe bezochte asteroïden, waaronder Vesta, het kaartdoel van Dawn in 2011. Credit: NASA/ESA/Paul Schenck
Het totaal, de massa van de asteroïdengordel wordt geschat op 2,8 × 10eenentwintigtot 3,2×10eenentwintigkilogram - wat overeenkomt met ongeveer 4% van de massa van de maan. Hoewel de meeste asteroïden uit gesteente bestaan, bevat een klein deel ervan metalen zoals ijzer en nikkel. De overige asteroïden bestaan uit een mix hiervan, samen met koolstofrijke materialen. Sommige van de verder weg gelegen asteroïden bevatten meestal meer ijs en vluchtige stoffen, waaronder waterijs.
Ondanks het indrukwekkende aantal objecten in de gordel, zijn de asteroïden van de hoofdgordel ook verspreid over een zeer groot volume van de ruimte. Als gevolg hiervan is de gemiddelde afstand tussen objecten ongeveer 965.600 km (600.000 mijl), wat betekent dat de hoofdgordel grotendeels uit lege ruimte bestaat. Vanwege de lage dichtheid van materialen in de gordel, wordt de kans dat een sonde in een asteroïde terechtkomt nu geschat op minder dan één op een miljard.
De belangrijkste (of kern) populatie van de asteroïdengordel is soms verdeeld in drie zones, die zijn gebaseerd op wat bekend staat als 'Kirkwood-gaten'. Vernoemd naar Daniel Kirkwood, die in 1866 de ontdekking van gaten in de verte van asteroïden aankondigde, zijn deze gaten vergelijkbaar met wat wordt gezien met de ringen van Saturnus en andere gasreuzen.
Oorsprong:
Oorspronkelijk werd gedacht dat de asteroïdengordel de overblijfselen waren van een veel grotere planeet die het gebied tussen de banen van Mars en Jupiter bezette. Deze theorie werd oorspronkelijk voorgesteld door Heinrich Olbders aan William Herschel als een mogelijke verklaring voor het bestaan van Ceres en Pallas. Sindsdien is echter aangetoond dat deze hypothese verschillende gebreken vertoont.
Ten eerste zou de hoeveelheid energie die nodig is om een planeet te vernietigen enorm zijn geweest, en er is geen scenario gesuggereerd dat dergelijke gebeurtenissen zou kunnen verklaren. Ten tweede is er het feit dat de massa van de asteroïdengordel slechts 4% van die van de maan is (en 22% die van Pluto). De kans op een catastrofale botsing met zo'n klein lichaam is zeer onwaarschijnlijk. Ten slotte wijzen de significante chemische verschillen tussen de asteroïden niet op een gemeenschappelijke oorsprong.
Tegenwoordig is de wetenschappelijke consensus dat, in plaats van te fragmenteren van een originele planeet, de asteroïden overblijfselen zijn van het vroege zonnestelsel dat heeft helemaal nooit een planeet gevormd . Tijdens de eerste paar miljoen jaar van de geschiedenis van het zonnestelsel zorgde de aanwas van de zwaartekracht ervoor dat er klonten materie uit een accretieschijf ontstonden. Deze klonten kwamen geleidelijk samen en ondergingen uiteindelijk een hydrostatisch evenwicht (worden bolvormig) en vormden planeten.
In het gebied van de asteroïdengordel werden planetesimalen echter te sterk verstoord door de zwaartekracht van Jupiter om een planeet te vormen. Als zodanig zouden deze objecten om de zon blijven draaien zoals ze eerder hadden gedaan, waarbij slechts één object (Ceres) voldoende massa had verzameld om een hydrostatisch evenwicht te ondergaan. Af en toe zouden ze botsen om kleinere fragmenten en stof te produceren.
De asteroïden smolten in deze tijd ook tot op zekere hoogte, waardoor de elementen erin gedeeltelijk of volledig door massa konden worden onderscheiden. Deze periode zou echter noodzakelijkerwijs kort zijn geweest vanwege hun relatief kleine omvang. Het eindigde waarschijnlijk ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, enkele tientallen miljoenen jaren na de vorming van het zonnestelsel.
Hoewel ze dateren uit de vroege geschiedenis van het zonnestelsel, zijn de asteroïden (zoals ze nu zijn) geen voorbeelden van zijn oorspronkelijke zelf. Ze hebben een aanzienlijke evolutie ondergaan sinds hun vorming, waaronder interne verwarming, smelten van het oppervlak door inslagen, ruimteverwering door straling en bombardement door micrometeorieten. Daarom wordt aangenomen dat de huidige asteroïdengordel slechts een klein deel van de massa van de oergordel bevat.
Computersimulaties suggereren dat de oorspronkelijke asteroïdengordel een massa heeft gehad die gelijk is aan die van de aarde. Voornamelijk vanwege zwaartekrachtverstoringen werd het meeste materiaal een miljoen jaar na de vorming uit de gordel geworpen, waarbij minder dan 0,1% van de oorspronkelijke massa achterbleef. Sindsdien wordt aangenomen dat de grootteverdeling van de asteroïdengordel relatief stabiel is gebleven.
Toen de asteroïdengordel voor het eerst werd gevormd, vormden de temperaturen op een afstand van 2,7 AU van de zon een 'sneeuwlijn' onder het vriespunt van water. In wezen waren planetesimalen die buiten deze straal werden gevormd in staat om ijs te accumuleren, waarvan sommige mogelijk hebben gezorgd een waterbron van de oceanen van de aarde (nog meer dan kometen).
Afstand tot de zon:
Gelegen tussen Mars en Jupiter, varieert de gordel in afstand tussen 2,2 en 3,2 astronomische eenheden (AU) van de zon - 329 miljoen tot 478,7 miljoen km (204,43 miljoen tot 297,45 miljoen mijl). Het is ook naar schatting 1 AU dik (149,6 miljoen km of 93 miljoen mijl), wat betekent dat het dezelfde afstand inneemt als wat er tussen de aarde en de zon ligt.
De asteroïden van het binnenste zonnestelsel en Jupiter: De donutvormige asteroïdengordel bevindt zich tussen de banen van Jupiter en Mars. Krediet: Wikipedia Commons
De afstand van een asteroïde tot de zon (zijn semi-hoofdas) hangt af van de verdeling in een van de drie verschillende zones op basis van de 'Kirkwood Gaps' van de Belt. Zone I ligt tussen de 4:1-resonantie en 3:1-resonantie Kirkwood-gaten, die respectievelijk ongeveer 2,06 en 2,5 AU (3 tot 3,74 miljard km; 1,86 tot 2,3 miljard mi) van de zon zijn.
Zone II gaat verder vanaf het einde van Zone I naar de 5:2 resonantiekloof, die 2,82 AU (4,22 miljard km; 2,6 mijl) van de zon verwijderd is. Zone III, het buitenste deel van de gordel, strekt zich uit van de buitenrand van zone II tot de 2:1-resonantieopening, op ongeveer 3,28 AU (4,9 miljard km; 3 miljard mijl) van de zon.
Hoewel veel ruimtevaartuigen in de asteroïdengordel zijn geweest, waren de meeste op weg naar het buitenste zonnestelsel. Pas de laatste jaren, met de Ochtendglorenmissie , dat de asteroïdengordel een brandpunt van wetenschappelijk onderzoek is geweest. In de komende decennia zullen we wellicht ruimteschepen daarheen sturen om asteroïden te ontginnen, mineralen en ijs te oogsten voor gebruik hier op aarde.
We hebben hier bij Universe Today veel artikelen over de asteroïdengordel geschreven. Hier is Wat is de asteroïdengordel? , Hoe lang duurt het om bij de asteroïdengordel te komen? , Hoe ver is de asteroïdengordel van de aarde? , Waarom is de asteroïdengordel geen planeet? , en Waarom de asteroïdengordel ruimtevaartuigen niet bedreigt .
Kijk voor meer informatie op NASA's Lunar and Planetary Science-pagina op asteroïden, en de Nieuwsberichten van Hubblesite over asteroïden .
Astronomy Cast ook enkele interessante afleveringen over asteroïden, zoals Aflevering 55: De asteroïdengordel en Aflevering 29: Asteroïden maken slechte buren .
bronnen: