MAGAZIN ZA NAUKU, ISTRAŽIVANJA I OTKRIĆA
Planeta Br. 99 | MALA NEBESKA TELA
»  MENI 
 Home
 Redakcija
 Linkovi
 Kontakt
 
» BROJ 99
Planeta Br 99
Godina XVIII
Januar-Februar-Mart 2021.
»  IZBOR IZ BROJEVA
Br. 101
Jul 2021g
Br. 99
Jan. 2021g
Br. 100
April 2021g
Br. 97
Avgust 2020g
Br. 98
Novembar 2020g
Br. 95
Mart 2020g
Br. 96
Maj 2020g
Br. 93
Nov. 2019g
Br. 94
Jan. 2020g
Br. 91
Jul 2019g
Br. 92
Sep. 2019g
Br. 89
Mart 2019g
Br. 90
Maj 2019g
Br. 87
Nov. 2018g
Br. 88
Jan. 2019g
Br. 85
Jul 2018g
Br. 86
Sep. 2018g
Br. 83
Mart 2018g
Br. 84
Maj 2018g
Br. 81
Nov. 2017g
Br. 82
Jan. 2018g
Br. 79
Jul. 2017g
Br. 80
Sep. 2017g
Br. 77
Mart. 2017g
Br. 78
Maj. 2017g
Br. 75
Septembar. 2016g
Br. 76
Januar. 2017g
Br. 73
April. 2016g
Br. 74
Jul. 2016g
Br. 71
Nov. 2015g
Br. 72
Feb. 2016g
Br. 69
Jul 2015g
Br. 70
Sept. 2015g
Br. 67
Januar 2015g
Br. 68
April. 2015g
Br. 65
Sept. 2014g
Br. 66
Nov. 2014g
Br. 63
Maj. 2014g
Br. 64
Jul. 2014g
Br. 61
Jan. 2014g
Br. 62
Mart. 2014g
Br. 59
Sept. 2013g
Br. 60
Nov. 2013g
Br. 57
Maj. 2013g
Br. 58
Juli. 2013g
Br. 55
Jan. 2013g
Br. 56
Mart. 2013g
Br. 53
Sept. 2012g
Br. 54
Nov. 2012g
Br. 51
Maj 2012g
Br. 52
Juli 2012g
Br. 49
Jan 2012g
Br. 50
Mart 2012g
Br. 47
Juli 2011g
Br. 48
Oktobar 2011g
Br. 45
Mart 2011g
Br. 46
Maj 2011g
Br. 43
Nov. 2010g
Br. 44
Jan 2011g
Br. 41
Jul 2010g
Br. 42
Sept. 2010g
Br. 39
Mart 2010g
Br. 40
Maj 2010g.
Br. 37
Nov. 2009g.
Br.38
Januar 2010g
Br. 35
Jul.2009g
Br. 36
Sept.2009g
Br. 33
Mart. 2009g.
Br. 34
Maj 2009g.
Br. 31
Nov. 2008g.
Br. 32
Jan 2009g.
Br. 29
Jun 2008g.
Br. 30
Avgust 2008g.
Br. 27
Januar 2008g
Br. 28
Mart 2008g.
Br. 25
Avgust 2007
Br. 26
Nov. 2007
Br. 23
Mart 2007.
Br. 24
Jun 2007
Br. 21
Nov. 2006.
Br. 22
Januar 2007.
Br. 19
Jul 2006.
Br. 20
Sept. 2006.
Br. 17
Mart 2006.
Br. 18
Maj 2006.
Br 15.
Oktobar 2005.
Br. 16
Januar 2006.
Br 13
April 2005g
Br. 14
Jun 2005g
Br. 11
Okt. 2004.
Br. 12
Dec. 2004.
Br 10
Br. 9
Avg 2004.
Br. 10
Sept. 2004.
Br. 7
April 2004.
Br. 8
Jun 2004.
Br. 5
Dec. 2003.
Br. 6
Feb. 2004.
Br. 3
Okt. 2003.
Br. 4
Nov. 2003.
Br. 1
Jun 2003.
Br. 2
Sept. 2003.
» Glavni naslovi

TEMA BROJA

 

Miloslav Rajković

Mala tela Sunčevog sistema

Dragoceno kamenje na svemirskom putu

 


Među planetama, iza Neptuna, u Transneptunskom pojasu, u Ortovom oblaku, koji se proteže od 2000 do, neki kažu, 100.000 astronomskih jedinica,“živi” mnoštvo malih tela Sunčevog sistema. Najmnogobrojniji su asteroidi (nalik zvezdama) i njima bliske komete. Carstvo zvezdolikog kamenja je Glavni asteroidni prsten, između Marsa i Jupitera, što govori i sam naziv, a glavni rezervoari kometa iza planete Neptun. Ovom redu pripadaju i meteoridi, planetoidi, patuljaste planete, bezoblična prašina razdrobljene materije koja slobodno pluta. Iako su prva četiri otkrivena početkom XIX veka, istraživanje i proučavanje asteroida i drugih malih tela u poslednjih petnaest godina doživljava pravi bum. Predmet su interesovanja vodećih svemirskih agencija i velikih svetskih opseravtorija
.

Kako su nastali asteroidi i druga mala tela Sunčevog sistema? Kakva su njihova fizička svojstva, hemijski sastav, oblik i kretanje? Koliko su udaljena od Sunca? Koliki je njihov vek? Zašto su pojedini asteroidi i patuljaste planete posebno zanimljivi za proučavanje? O ovim i drugim pitanjima, uključujući i sadašnje misije, za Planetu govori dr Bojan Novaković, docent Katedre za astronomiju Matematičkog fakulteta Univerziteta u Beogradu, istraživač aktuelnog evropskog projekta Stardust, stručnjak za dinamiku planetarnih sistema.

Otkriće prvih asteroida

Tačno pre 220 godina, prvog januara 1801, Đuzepe Pjaca (Giuseppe Piazzi, 1746-1826) iz Palerma, rutinskim pregledom neba, između Marsa i Jupitera, baš na predviđenoj razdaljini od Sunca (2,77 astronomskih jedinica), otkrio je telo nalik planeti, verujući da je to upravo planeta čije se postojanje pretpostavljalo i za kojom je grupa nemačkih astronoma iz Lilientala (kraj Bremena) organizovala pravu poteru. Pjaci je ovu svojevrsnu “nebesku policiju” u tome preduhitrio. Otkriveno telo je nazvao Cerera ((lat. nom. Ceres), imenom rimske boginje plodnosti, žitarica i braka, zaštitnice njegove rodne Sicilije. 
Dvojica članova pomenute grupe astronoma su vođeni zaključkom dvojice matematičara, Ticijusa (Johann D. Titius) i Bodea (Johann Bodea), izvedenom iz posmatranja rastojanja planeta od Sunca, da između Marsa i Jupitera mora biti još jedna planeta, u narednih sedam godina otkrili su još tri slična objekta, dajući im takođe imena antičkih božanstava: Palada, Junona i Vesta
Astronomi su vrlo brzo shvatili da Cerera nije planeta, već da pripada velikoj grupi malih tela koja su značajno manja od planeta i da postoji jedan pojas u kome tih malih tela ima mnogo više. Pošto su bila nalik zvezdama, Vilhelm Heršel (W. Herschel), koji je1781. otkrio planetu Uran, nazvao ih je asteroidima. Posle ovih otkrića, interesovanje za asteroide je splasnulo; Psiha (među desetak najmasivnijih asteroida, prečnika 200 km) otkrivena je tek marta 1852. 
Cerera je do kongresa Međunarodne astronomske unije u Pragu, avgusta 2006, bila najveći asteroid (prečnika 950 km). Novom klasifikacijom svrstana je u patuljaste planete i sada je jedini objekat te vrste u Glavnom asteroidnom prstenu.
Prvi asteroidi su otkriveni gledanjem kroz teleskop. To otkrivanje je išlo sporo i do 1900. godine otkriven je relativno mali broj takvih tela, sve dok se sredinom prošlog veka nisu pojavile foto-ploče. Pomoću foto-ploča pravljeni su snimci na kojima se moglo videti čitavo polje malih tela. U savremenim uslovima posmatrači otkrivaju asteroide pregledima neba CCD kamerama, koje ih poređenjem višekratnih snimaka delova neba lako identifikuju, dok se pomeraju između nepomičnih zvezda. Efikasnošću CCD kamera lako se došlo do milion otkrivenih asteroida. 
Asteroidi se danas mogu posmatrati moćnim teleskopom kao što je svemirski Habl, Subaru teleskop na Havajima (pomoću koga su astronomi otkrili da asteroid Apophis prečnika 340-370 m odstupa od svog očekivanog položaja u orbiti za 170 m) i drugi, mogu se na njih slati letelice.

Protoplanetarni disk

Tema Broja

Numeričke simulacije:
spoj matematike, fizike i računara

Bojan Novaković je diplomirao na Matematičkom fakultetu u Beogradu, na smeru matematičar-astronom. Koliko su mu osnovno obrazovanje i matematika od pomoći u istraživačkom radu kaže:
- Danas se matematički egzaktno ne može rešiti veliki broj naučnih problema jer su  suviše kompleksni, već moramo da ih numerički simuliramo da bismo precizno utvrdili kako nešto funkcioniše. Ipak, uprošćeni analitički modeli su od velike koristi za razumevanje onoga šta se tačno dešava, tj. rezultata simulacija. To je kombinacija matematike sa numeričkom simulacijom, što je za nas dobro, jer mi nažalost nemamo dovoljno uslova za vrhunska posmatranja. Stanica na Vidojevici je još uvek skromna u poređenju sa svetskim standardima. Iz tog razloga moramo da se oslonimo na matematičke proračune i računarske simulacije jer imamo, iako ne najbolje, zadovoljavajuće kompjutere.

Još je Imanuel Kant XVIII veku svojom nebularnom hipotezom teorijski predložio postojanje protoplanetarnog diska iz koga je u našem planetarnom sistemu sve nastalo, a koji je Robert O Del Dell 1937) prvi posmatrao tek 1994, pomoću svemirskog teleskopa Habl (Hubble).
-Ono što obično zovemo malim telima Sunčevog sistema potiče iz vremena njegovog nastanka. Prema osnovnoj teoriji nastanka Sunčevog sistema, pre otprilike 4,5 milijardi godina, najpre smo imali jedan oblak gasa i prašine koji je usled gravitacionog kolapsa ili privlačenja počeo da se sažima, što je ubrzalo njegovu rotaciju (prema zakonu očuvanja ugaonog momenta, kada nešto smanji dimenziju počinje brže da se okreće) i postepeno ga iz sfernog oblika transformisalo u planetarni protodisk. U središtu diska u kome je bila najveća gustina formirala se protozvezda (protosunce), dok se ostatak materijala na njegovoj periferiji elektrostatičkim silama spajao najpre u male čestice, pa sudarima u malo veće, sve dok objekti nisu postali dovoljno veliki da imaju svoju gravitaciju, koja je dodatno privlačila druge objekte. Privlačenjem drugih objekta, međusobnim sudarima, jer su njihove brzine zbog kružnih orbita bile veoma male, postojeći objekati su nastavili da se uvećavaju. 
Tako su najpre nastali planetezimali, svojevrsne preteče planeta, od nekoliko stotina metara do nekoliko kilometara u prečniku. Daljim kretanjem i spajanjem s drugim objektima planetezimali su formirali tela od nekoliko stotina kilometara. Kako je takvo telo raslo, rasla je i njegova gravitacija i privlačila sve više drugih manjih objekata. Tekao je dvostruki proces: s jedne strane, jedna nebeska tela su se uvećavala a, s druge strane, broj manjih se smanjivao. 
-Različite su procene istraživača koliko je bilo takvih objekata. Jedni kažu, i nekoliko hiljada. U završnoj fazi procesa akrecije došlo je do formiranja osam planeta Sunčevog sistema. Ovo je najprostija verzija priče o nastanku planeta - kaže Bojan Novaković, koji studentima predaje Dinamiku Sunčevog sistema, Planetarne sisteme i Opštu astronomiju, ističući da su za ovu priču planetezimali bitni jer su današnji asteroidi i komete upravo nekadašnji planetezimali koji nisu ušli u sastav planeta.
Formirano je osam planeta - četiri unutrašnje: Merkur, Venera, Zemlja i Mars i spoljašnje: Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Bilo ih je devet, ali je novom klasifikacijom nebeskih tela Pluton, kao poslednje otkrivena spoljašnja planeta, izgubio taj status. Ova podela ne odražava samo njihov raspored oko matične zvezde, one se razlikuju; unutrašnje su male mase a velike gustine, spoljašnje su  džinovi male gustine. 
Podela planeta na unutrašnje i spoljašnje je neposredna posledica temperaturnih razlika u središtu diska i na njegovoj perifiriji ili nekoliko astronomskih jedinica dalje tokom njihovog nastajanja. “Čestice koje su spajanjem pravile planetezimale”, objašnjava dr Novaković,” morale su da budu u čvrstom stanju. Ako su bliže Suncu, one imaju višu temperaturu, prelaze u gasovito stanje i nisu dostupne kao materijal. S druge strane, protoplanetarni disk su činili 98% gasovi (uglavnom vodonik i helijum) i dva (možda i manje) procenta čvrsta materija u kojoj je najmanje bilo metala, nešto više minerala, a najviše vodonikovih jedinjenja i lakših isparljivih elemenata. Kada su bliži Suncu, lakši elementi su u gasovitom stanju i ne ulaze u sastav planeta, zato su unutrašnje planete veće gustine, jer u svom sastavu imaju više minerala i metala. A manje su od spoljašnjih jer je materijal koga je bilo više bio u gasovitom stanju i nije bio dostupan. Obrnut slučaj je kod većih, spoljašnjih planeta, kojima je zbog niže temperature sav gradivni materijal bio dostupan pa su brzo obrazovale veliko jezgro, koje je dodatno brzo privlačilo gas. Zato su one neuporedivo masivnije i sa manjom prosečnom gustinom.”
U formiranju planeta, naglašava, učestvovala su i mala tela od nekoliko kilometara do nekoliko stotina kilometara, ali nisu sva mogla da uđu u njihov sastav, bilo zato što nisu bila dovoljno blizu, bilo zbog prevelike relativne brzine, bilo da ih nije privukla gravitacija ili zbog nekog drugog uslova. Zato se često kaže da su mala tela ostaci iz procesa formiranja planeta, da je to isti onaj materijal od kojeg su formirane planete ali nije ugrađen u njih.
Nisu sva mala tela istog sastava, već njihov sastav zavisi od mesta na kome su nastala - bliže ili dalje od Sunca. Ona koja su nastala bliže Suncu, kao i unutrašnje planete, imaju u svom sastavu više težih elemenata, metala (gvožđa, nikla) i minerala, dok je njihov procenat opadao ako su nastajala sve dalje i dalje od Sunca, a rastao procenat lako isparujućih elemenata.

Danas veći broj naučnika smatra da nema suštinske razlike između asteroida i kometa, upravo zbog te razlike gde su nastali. I da je to razlog što komete srećemo udaljavajući se od Sunca, u Kojperovom pojasu i Ortovom oblaku, gde je bilo veća koncentracija lakših elemenata. To objašnjava i zašto se komete aktiviraju kada se približe Suncu - dolazi do sublimacije lako isparljivih elemenata, pa i vodenog leda. Asteroidi su nastali bliže Suncu, i prema ovoj teoriji oni su suvi i ne bi trebalo da sadrže vodu.

Grand Tack i Nica model

Ovako bi izgledala jedna idealizovana slika postanka malih tela. Taj proces, međutim, prati mnoštvo drugih stvari. “Danas je dosta planeta otkriveno oko drugih zvezda, zvanih ekstrasolarnim ili vansolarnim, koje bacaju novu svetlost na postanak i poreklo malih tela”, kaže dr Novaković. “Dok su astronomi znali samo za Sunčev sistem, bilo šta drugo da su proučavali on im je bio polazište a uvek je problematično, naročito u nauci, donositi zaključke na osnovu jednog uzorka. Otkrićem drugih sistema mogla su da se izvrše poređenja. Šta je uočeno? Da su mnoge planete, po veličini i sastavu slične Jupiteru, veoma blizu svojih zvezda, čak bliže nego što je Merkur Suncu. Nastao je krucijalni problem jer se to saznanje ne uklapa ni u jednu postojeću teoriju nastanka planeta Sunčevog sistema. Teško je i zamisliti da je Jupiter nastao tako blizu svoje zvezde. Ako bi zaista tako bilo, on ne bi trebalo da ima malu gustinu, mnogo gasova i na tom rastojanju bude tako masivan.”

11805 Novaković

Već neko vreme postoji praksa da se neki od asteroida imenuje prema naučnicima koji se određeno vreme bave proučavanjem ovih objekata. Tako je asteroid 11805 Novaković imenovan po našem sagovorniku. Od naših naučnika prvi je “svoj” asteroid dobio akademik Zoran Knežević i to je asteroid 3900 Knežević. Ima i drugih asteroida koji su na neki način povezani sa Srbima i Srbijom, ali nisu dobili ime po ovom principu.

Sva ova otkrića su se dogodila u poslednjih petnaestak godina. Ona su pokazala da planete u procesu formiranja još uvek interaguju sa protoplanetarnim diskom, koji ih pri tom usporava i gura prema matičnoj zvezdi, što može da dovede do toga da one nastanu na jednom mestu a završe na drugom. Naučnici se pitaju: zašto se to nije dogodilo i u Sunčevom sistemu ili ipak jeste? “Više je motiva da se postavi ovakvo pitanje”, odgovara Novaković. “Ako pođemo od toga koliko mase (materijala) očekujemo u Sunčevom sistemu, u tzv. asteroidnom pojasu, između Marsa i Jupitera, imamo značajan manjak materijala u odnosu na ono što je očekivano”. U nastavku priče veli:
-Pretpostavlja se da je veliki deo mase u asteroidnom pojasu izgubljen iz određenog razloga. Pokušaj numeričkog simuliranja nastanka planeta otkrio je još jedan problem. U simuliranim modelima uvek je masa Marsa bila značajno veća nego što jeste. Kod tri druge unutrašnje planete to nije slučaj ili ne tako izražen. 

Tema Broja

Alesandro Morbideli

Godine 2009. došlo se do pretpostavke zašto je to tako. Ako je materijal od koga su nastale planete u nekom trenutku bio presečen na oko jednu astronomsku jedinicu, masa planete Mars bi bila onolika kolika jeste. Možemo bilo šta da pretpostavimo, ali zašto bi to baš tako bilo? U nastojanju naučnika da odgovore na ovo pitanje, nastao je model Grand Tack (izraz iz jedrenja, veliki obrt, velika promena pravca), čiji je autor američki astronom Kevin J. Volš (Walsh), koji je tada radio u Boulderu (Kolorado). Od evropskih istraživača na tome je radio Alesandro Morbideli (Morbidelli), ekspert za dinamiku planeta, sa opservatorije u Nici. Morbideli je tvorac Nica modela.
Prema modelu Grand Tack, formulisanom 2011, Jupiter i Saturn su u početku migrirali prema Suncu. Jupiter je u toj seobi prešao preko dela gde je danas asteroidni prsten i okvirno došao do mesta na kome je danas Mars. Kako je zajedno sa Jupiterom migrirao i Saturn, došlo je do rezonance u srednjem kretanju (to je vreme potrebno da dva objekta srazemrno obiđu oko Sunca; npr. jedno obiđe dva puta dok drugo jednom za isto vreme). Rezonantno kretanje veoma jako utiče na kretanje tela. Kako su se Jupiter i Saturn pomerali, a vreme obilaska oko Sunca zavisi od udaljenosti planete, menjao se i period tog kretanja koji se u jednom trenutku poklopio u odnosu 3:2. 
-To je dovelo do promene pravca njihovog kretanja i oni su se vratili prema početnom položaju. Jupiter je ponovo prešao preko asteroidnog prstena i posle još jedne evolucije završio otprilike tamo gde je i danas. Time se objašnjava zašto Mars nije imao dovoljno materijala da bude veći nego što jeste, kao i gubitak najvećeg dela mase u asteroidnom prstenu. Procenjuje se da je njegova današnja masa (oko 4% ukupne mase Meseca, što je vrlo malo u tom kontekstu) samo 1% mase koja je tu bila u vreme formiranja planeta. Pretpostavlja se da je 99% izgubljeno u Jupiterovoj šetnji prema Suncu i nazad.
Model Nica je prethodio modelu Velike promene pravca. Ime je dobio po tome što su svi naučnici koji su radili na njemu u nekom trenutku boravili u Nici (Francuska). Morbidelijeva teorija se bavi pitanjem šta se dešavalo s velikim planetama posle velike promene pravca. Po ovoj teoriji, četiri spoljašnje planete nastale su nešto bliže Suncu nego što je njihov položaj danas, ali su u međusobnoj interakciji počele da se udaljavaju. Ona takođe kaže da je Neptun bio nešto bliži Suncu ali, udaljavajući se, Uran i Neptun su u interarkciji verovatno zamenili mesta. To je osnova Nica modela
-Ono što je najbitnije u vezi sa malim telima u kontekstu modela Nica, asteroida ima najviše između Marsa i Jupitera (asteroidni pojas). Ali, iza orbite Neptuna postoji drugi asteroidni pojas, Transneptunski, čiji je deo Kojperov  (ili Kajperov) pojas do 30-50 AJ. Taj pojas je nastao kada su se planete udaljavale od Sunca. Pretpostavlja se da je u tom procesu veliki broj objekata izbacivan i rasejan na sve strane Sunčevog sistema što je izazvalo i veliki broj udara u planete, njihove satelite i druge objekte. Otuda neke strukture Kojperovog pojasa imaju visoke nagibe orbita ili specifična kretanja u odnosu na druga mala tela. 
O poreklu ovog specifičnog kretanja, budući da su sve planete nastale iz protoplanetarnog diska i nastavile da se kreću blizu ravni ekliptike, Bojan Novaković kaže: 

-Sve što nije bilo blizu ravni diska, a to je sve ono što pripada transneptunskom regionu, doživelo je veliki gravitacioni dinamički poremećaj, koji mu je promenio položaj. Stoga se misli da je čitav taj region nastao tako što je Neptun, udaljavajući se od Sunca, gurao sve te objekte ispred sebe i rasejavao ih stvarajući današnju strukturu oblasti. Ona se iza Neptuna prostire čak do 2000 AJ (jedna astronomska jedinica je srednje rastojanje između Zemlje i Sunca, nešto malo manje od 150 miliona km). Sve između 1,6 i 5,2 je asteroidni pojas. Ali najveći broj asteroida je smešten između 2,2 i 3,3 astronomske jedinice, jer izbegavaju planete da ih one, ako im se suviše približe, ne bi izbacile sa svoje putanje.

Rezervoari kometa

Pošto su ona ostaci procesa formiranja planeta, malih tela ima po čitavom Sunčevom sistemu. Svuda se ponegde zadržalo neko malo telo. Ako su bliže planetama, one ih izbacuju iz svoje orbite. Nisu ravnomerno raspoređena, bliže Suncu su mnogobrojnija nego na udaljenijim mestima, jer su Mars i Jupiter prilično razmaknuti. Najviše ih je u središnjem, asteroidnom pojasu. A zatim, iza planeta, u Transneptunskom pojasu. Iza Neptuna nema planeta, mada postoji teorija koja smatra verovatnim da je moguće otkriti još neku dosad neotkrivenu planetu.
-Kako se planete oko Sunca kreću po elipsama, a ono je u jednoj žiži, to znači da njihovo rastojanje od Sunca tokom kretanja nije isto. Najmanje je u perihelu a najveće u afelu. Ako je orbita približno kružna to nije velika razlika, ali ako je veoma eksecentrična i teži paraboli, ta razlika je ogromna, može da bude nekoliko astronomskih jedinica u perihelu da nekoliko hiljada u afelu. Kada su otkrivene takve komete kojima su nagibi skroz proizvoljni, da mogu biti i do 90 stepeni, pa se čak kreću i retrogradno, onda je Jan Ort pretpostavio da postoji oblak koji je po njemu dobio ime. Kasnije otkrivanje novih kometa potvrdilo je Ortovu pretpostavku da postoji sferni oblik koji se okvirno proteže od 2000 do, kako neki smatraju, i 100000 AJ. Ortov oblak je najveći rezervoar kometa. Objekti Ortovog oblaka, čiji je broj nepoznat, sačinjeni su uglavnom od vodenog leda, amonijaka i metana.
-Kada govorimo o malim telima Sunčevog sistema sa globalnog stanovišta, bitno je da znamo kako su nastali planetezimali, šta su asteroidi a šta komete. Asteroidi su nastali više od čvrstih elemenata i više naliče stenju, dok komete, koje se u žargonu zovu i “prljave grudve snega”, liče na zaleđenu prašinu sa snegom ili slamom. Kako se udaljavamo od Sunca, prelaz od asteroida prema kometama nije odsečan već postepen. Usled pomeranja planeta, mnoga mala tela koja danas vidimo, verovatno nisu nastala na mestu na kome se danas nalaze. I to nije retka pojava. Ova činjenica se mora uzeti u obzir kada se razmatra njihov sastav. 

Ortov oblak

Na kraju transneptunskog sistema nalazi se Ortov oblak (Oort cloud). I jedan i drugi sistem su rezervoari kometa, dva glavna rezervoara. Ime je dobio po holandskom naučniku Janu Ortu (Oort, 1900-1992), koji je prvi izneo teoriju o njegovom postojanju. U literaturi se naziva i Ort-Opikov oblak, prema Ernstu Opiku (Ernst Öpik, 1893-1985), estonskom astronomu koji je takođe teoretisao o postojanju ovog oblaka. 


Najzanimljiviji primer su asteroidi bliski Zemlji, a oni su i medijiski interesantniji, naročito ako postoji “pretnja” da mogu pasti na površinu naše planete ili se sudariti sa njom. Asteroidi bliski Zemlji, pošto se kreću bliže planetama, imaju, kako to astronomi kažu, “kratak dinamički životni vek”. A to je vreme, okvirno oko deset miliona godina, za koje ih gravitacija okolnih objekata obori ili izbaci sa svog puta. U poređenju sa starošću Sunčevog sistema (oko 4-5 mld godina), to je kratko vreme. Iz te činjenice proizilaze pitanje: ako asteroidi žive samo deset miliona godina, a uvek ih ima, mora da odnekud dolaze. 
-Dolazili su iz asteroidnog prstena, a dolaze i danas - kaže Novaković. - Iako više nema pomeranja planeta, transport malih tela je i dalje neprekidni proces. U vreme pomeranja planeta to je, naravno, bilo mnogo dramatičnije. Njihovo pomeranje je razbacivalo materijal na sve strane. Pretpostavlja se da je Ortov oblak, odnosno da su komete nastale oko Jupitera i Saturna, ali bliske sa Jupiterom jer ih je izbacivao tako daleko i formirao njihovo današnje stanište. Tamo gde se one danas nalaze nema materijala da bi mogle da budu formirane na tom mestu. Morale su da nastanu negde bliže Jupiterovoj orbiti i da ih odatle izbaci.
Asteroidi i druga mala tela imaju primarno dve vrste evolucije. Jedna je dinamička, promenom kretanja, druga je sudarna, kada veća tela prelaze u manja. Asteroidi u okolini Zemlje žive desetak miliona godina; kada se njihov broj ne bi obnavljao, u Sunčevom sistemu danas tih tela uopšte ne bi bilo ili bi njihov broj bio neznatan. 
U blizinu Zemlje dolaze iz asteroidnog prstena pod dejstvom drugih dinamičkih mehanizama. Jedan od ključnih mehanizama je rezonanca, efekat na koji se nailazi na određenoj udaljenosti od Sunca. Nisu sve rezonance iste važnosti. One koje su značajne zauzimaju određeni prostor, i kada neki asteroid zaluta u taj prostor one mogu da ga izbace u okolinu Zemlje, ali ne i da ga dovedu u prostor koji zahvataju. 

Efekat Jarkovskog

Ključni efekat koji dopunjuje rezonance, a one potom dovode asteroide u okolinu Zemlje, je negravitacioni efekat ili “efekat Jarkovskog” (Ivan Osipovich Yarkovsky, 1844 – 1902, ruski građevinski inženjer, koji ga je prvi formulisao, ali nije razumeo njegov značaj). 
Šta je efekat Jarkovskog? To je uticaj Sunčeve svetlosti i toplote na kretanje nekog tela. Svako malo telo se, ako se kreće oko Sunca, kao i planete rotira i oko svoje ose. Strana okrenuta Suncu se zagreva, ali kao i sve što se zagreva ne dostiže odmah maksimum svoje toplote. Zemlja najviše toplote dobija u podne, ali je najviša temperatura na njenom tlu sat-dva posle podneva. Slično se dešava i sa asteroidom. Dok ne dostigne svoju maksimalnu temperaturu, on se malo okrene i isijava toplotu u okolni prostor koji je hladan. To zračenje toplote proizvodi malu silu koja utiče na njegovo brže ili sporije kretanje oko Sunca. Sporije ili brže kretanje odlsikava da li se asteroid kreće prema Suncu ili udaljava od njega. Upravo ta promena udaljenosti od Sunca dovodi asteroid u rezonancu koja ga može prebaciti u okolinu Zemlje. 
Ovaj efekat dovodi do konstantne promene velike poluose orbite asteroida. Postoje dva tipa ovog efekta: dnevni - usled obrtanja oko svoje ose i sezonski - usled kretanja oko Sunca. Kod dnevnog efekta rotacija asteroida u direktnom smeru povećava veliku poluosu, dok rotacija u retrogradnom smeru smanjuje veliku poluosu.
Na osnovu preciznog merenja položaja asteroida u periodu 1991-2003. godina, efekat Jarkovskog je prvi put određen iz posmatranja 2003. za asteroid 6489 Golevka.  Efekat Jarkovski je obrnuto srazmeran veličini objekta - što je neki objekat manji to je više podložan efektu i ima više izgleda da se nađe u okolini Zemlje. Manji asteroidi su manje opasni, ali nisu svi ni bezopasni, a svakako ih ima u njenom okruženju. 
Posmatranjem sunčeve svetlosti koja se odbija sa površine asteroida moguće je odrediti njegov hemijski sastav.
-Pošto se zna koji procenat svetlosti na određenom rastojanju treba da stigne do asteroida, dobije se spektar asteroida koji pomaže da se ustanovi na kojoj talasnoj dužini koji procenat svetlosti se odbija. Odbijanje svetlosti zavisi od materijala na površini asteroida. Tamniji materijali odbijaju manje svetlosti, svetliji više. Procenat ukupno odbijene svetlosti naziva se albedo. Spektar asteroida je, u stvari, raspodela albeda po talasnim dužinama. 
Možemo se, naravno, pitati kako se na osnovu te raspodele svetlosti određuje tačan sastav nekog asteroida? U odgovoru na ovo pitanje, kaže Novaković, dolazimo do meteorita koji osim sitne prašine uglavnom potiču od asteroida. Nešto malo meteorita stiže sa Marsa i Meseca, ali asteroidi su ključni izvor meteorita.

Jupiterovi Trojanci

- To je poseban slučaj. Grupa asteroida koja se kreće na specifičan način. Imaju istu orbitu kao neka planeta po kojoj se zovu. Jupiter je na 5,2 AJ od Sunca, a kako stoje njegovi asteroidi? “Trojanci” stoje tako da je jedna grupa na istoj elipsi oko Sunca na 60 stepeni iza Jupitera, a druga 60 stepeni ispred Jupitera. To su tzv. Lagranžove tačke (definisao ih je francuski matematičar Lagranž). Trojanci se konstantno vrte oko Sunca ali se njihova konfiguracija ne menja i tako opstaju da ih Jupiter ne izbaci. Ime su dobili po junacima Trojanskog rata opevanom u Homerovoj Ilijadi. U oba tabora ima po jedan “špijun”, Hektor među Ahajcima, a Patroklo među braniteljima Troje. 
Imaju svoje asteroide i druge planete, ali ih Jupiter ima najviše i najpoznatiji su, jer je najveća planeta i može da ih održi. Zemlja ima povremeno neki asteroid, ali zbog svoje male mase, ne mogu da se održe, već posle nekog vremena bivaju izbačeni.

-Kada se spektri meteorita urade u laboratoriji i uporede glavne grupe asteroida i meteorita, dobiju se vrlo dobra poklapanja kako izgledaju njihovi spektri. Tačno se vide tri-četiri osnovne grupe meteorita koje korespondiraju sa istim brojem osnovnih grupa asteroida. Pošto znamo da je spektar grupa meteorita manje-više isti, na osnovu toga zaključujemo od čega su sastavljeni asteroidi. Kod planeta su metali potonuli u jezgro a lakši elementi ostali na površini, a asteroidi se nikada nisu toliko zagrejali da bi došlo do te diferencijacije, pa im je sastav isti, jer asteroid nema jezgro u pravom smislu, osim možda malog broja. Preko veze sa meteoritima i Sunčeve svetlosti koju reflektuju (spektar asteroida) saznajemo njihov sastav.
Asteroidi se razlikuju i po sastavu materijala. Najgrublja podela po sastavu bila bi podela na asteroide S i C tipa. Slova asociraju na osnovni element njihovog sastava - S od silicijuma, a C od ugljenika. Asteroidi S-tipa su u asteroidnom prstenu zastupljeni u delu koji je bliži Suncu, više su stenoviti i svetliji, pa odbijaju više sunčeve svetlosti. Asteroidi C-tipa su zastupljeniji na oko 3AJ od Sunca, tamniji su upravo zbog većeg procenta ugljenika u svom sastavu, sadrže više lakših elemenata i slični su po tome kometama. Danas se veruje da su ti asteroidi nastali malo dalje, između Jupitera i Saturna, pa su tokom migracija prebačeni u asteroidni prsten u kome su se pomašali sa asteroidima S-tipa. Oni se i danas pomeraju. Stoga ta podela nije tako oštra, ali su asteroidi S-tipa dominantno bliži Suncu. Ovo su dva osnovna tipa, a ima ih znatno više.

Tri aspekta proučavanja

-Proučavanje malih tela Sunčevog sistema uopšteno govoreći ima tri aspekta: 1) naučni; 2) bezbednosni (moguća opasnosti po Zemlju, jer ako nešto hoćemo da uradimo moramo najpre da razumemo od čega su sastavljeni, kako se ponašaju, da bismo eventualno mogli da ih skrenemo ako je potrebno) i 3) potencijalna eksploatacija. Imao sam prilike više puta da o tome držim predavanja pa, kada to pomenem ovde u Srbiji, u publici me gledaju sa nevericom. Prosečnom građaninu to deluje kao naučna fantastika. U svetu se ulažu stotine miliona dolara u te svrhe. Ona je bitna možda ne toliko u kontekstu resursa na Zemlji, kako se trenutno misli, koliko kao baze za dalja putovanja po Sunčevom sistemu (npr. da se uzme gorivo). 
Što se naučne strane tiče, od malih tela su aglomeracijom nastale planete i ona su direktan uvid u to kako se formiraju planete, jer se one zbog geološke aktivnosti neprestano menjaju. Na asteroidima, koji su vrlo hladni, osim što se povremeno međusobno sudaraju, nema erozivnih procesa, oni su po građi najsličniji svom prvobitnom stanju. Njihovom analizom dobijamo najbolji uvid u uslove koji su vladali u univerzumu kada su nastajali Sunčev sistem i planete.
-Sa stanovišta teorije migracija planeta, mala tela su najbolji primeri koji tu teoriju potvrđuju. Način na koja su ona razbacana može da nam kaže da li je takvo pomeranje bilo moguć ili nije. Na primer, udaljavanje Neptuna mora da se složi sa onim što vidimo u Transneptunskoj oblasti koju ona nastanjuju. Da li njihov položaj zaista može tako da se obrazuje kada se Neptun udaljava od Sunca. Čak možemo da zaključimo i da li se Neptun udaljavao sporo ili brzo. Jer ako se brzo udaljavao, ne možemo u simulacijama da postignemo ono što danas vidimo u Transneptunskom arealu; ako se udaljavao sporo, onda je to moguće. Ključni značaj asteroida za nauku je da se razume nastanak Sunčevog i planetarnih sistema uopšte. 

Tema Broja

Asteroid Benu

-Ta znanja o sastavu i unutrašnjoj građi su vrlo bitna, ali ima i drugih važnih stvari za samu nauku. Pomenuo sam da su dva glavna rezervoara kometa Transneptunski pojas i Ortov oblak. Međutim, početkom ovog veka, poslednjih desetak godina, otkriveni su asteroidi u glavnom asteroidnom pojasu koji se ponašaju slično kometama. Formiraju glavu i rep i ti objekti su sada vrlo zanimljivi za proučavanje. Njihov oblik, asteroid a kometa, je stvorio pravu zabunu kod astronoma. Ukratko,  postoji više objašnjenja te zagonetke. Na primer, može da bude slučaj da je asteroid udario u drugi asteroid pa se usled sudara digla prašina i napravila rep. 
Sada se, međutim, nedvosmislemo veruje za bar jedan deo tih asteroida, zovemo ih još i aktivnim (jer se pojavljuje nešto nalik glavi i repu kao kod komete), da se radi o sublimaciji leda. To je dovelo do teorija o tome otkud led na toj udaljenosti. Verovalo se da led u unutar orbite Jupitera ne može da opstane. Ispostavilo se da može, na površini vrlo kratko, ali unutar tela mnogo duže. U tom slučaju, kada dođe do sudara asteroida i raspada, led koji je bio duboko unutra pojavi se na površini i to telo čini aktivnim. Nema mnogo takvih tela, ima poznatih dvadesetak, za 10-12 se veruje da je led uzrok toj pojavi. To je, iako mali, u nekom smislu treći rezervoar kometa u Sunčevom sistemu. 
Aktuelna istraživanja malih tela, u prvom redu asteroida, određuju dva osnovna činioca: naučni i finansijski. Za razliku od drugih oblasti astronomije, u kojima gotovo da nema drugog aspekta osim naučnog, naš sagovornik navodi da u ovom slučaju imamo aspekt potencijalne opasnosti od asteroida. Američka vojska ima sektor bezbednosti od asteroida. U svetu se dakle to pitanje ozbiljno uzima u obzir, kao i eksploatacija resursa na asteroidima u nekom kontekstu. Za ove ciljeve se izdvaja više novca nego za čistu nauku. 
Misije do asteroida prvenstveno su organizovane od strane Američke (NASA) i Japanske aeronautičke i svemirske agencije (JAHA), ali to čini i Evropska (ESA), a od skoro i Kineska svemirska agencija. “Trenutno su u toku pripreme za misiju Hera Evropske svemirske agencije do asteroida Didymos. Ovo će biti prva misija koja je ikada organizovana do jednog dvojnog asteroida, tj. dva asteroida koji se kreću jedan oko drugog na svom putu oko Sunca. Takođe, Kinezi planiraju da 2024. lansiraju ZhengHe misiju koja bi posetila dva asteroida, jedan u okolini Zemlje i drugi iz grupe asteroida-kometa u Glavnom prstenu asteroid”, kaže dr Novaković. 
-Da bi asteroidi bili usputne stanice na dalekim putovanjima u Sunčevom sistemu, moramo da poznajemo asteroid koji bi poslužio u tu svrhu. Cilj ne bi bio da se letilica samo spusti zbog “predaha”, već da uzme neki resurs. Ako je on skriven u unutrašnjosti asteroida pa ga moramo iskopati, nije svejedno kako se materijal od koga je on sastavljen ponaša. Ima tu i drugih problema, gravitacije skoro da nema pa letelici može da predstavlja veliki problem ako asteroid veoma brzo rotira. 
Japanska misija Hayabusa 2 do asteroida Ryugu (japanski Zmajeva palata, podzemni zamak iz japanske narodne priče), iz grupe asteroida bliskih Zemlji, sa konkretnim rezultatima, primer je jednog uspešnog poduhvata te vrste. “Nakon odvajanja od letilece”, opisuje misiju Novaković, “mali impaktor sfernog oblika, prečnika oko 25 cm i mase oko 2 kilograma, eksplozijom je ubrzan do brzine od 2 km/s, što je bila ciljna brzina eksperimenta i u rangu je tipičnih brzina sudara između asteroida. Udar koji je izveden 5. aprila 2019. gdoine, doveo je do formiranja kratera prečnika oko 15 m.” 

Ključna pitanja 

Ovaj eksperiment je iskorišćen za proučavanje formiranja kratera u uslovima slabe gravitacije koja je na asteroidu Rjugu oko 100 hiljada puta slabija nego na Zemlji. Interesantno je da su numerički modeli formiranja ovog kratera predviđali nastanak skoro upola manjeg kratera, pa su dobijene informacije od velikog značaja za naučnike. Krater je kasnije poslužio za uzimanje uzorka materijala koji se nalazio u unutrašnjosti asteroida, koji je kapsula sa Hayabuse 2 uspešno donela na Zemlju 5. decembra ove godine.”
Nakon spuštanja kapsule sa uzorkom asteroida na Zemlju, Hayabusa 2 nastavlja svoj put i do 2031. godine bi trebalo da se susretne sa veoma neobičnim asteroidom 1998 KY26, koji napravi jedan krug oko svoje ose rotacije za nepunih 11 minuta.
-Naravno, pojedini asteroidi su organizatorima misija interesnatniji od drugih, bilo da se smatra da mogu dati posebno značajne informacije za razumevanje nastanka naše planete i Sunčevog sistema u celini (Bennu, Ryugu, Psyche), ili sa druge strane, da mogu predstavljati određenu opasnost za našu planetu (Apophis). Tako, na primer, asteroid Benu koji je posetila Nasina misija Oziris-Reks jeste taman asteroid koji se sastoji velikim delom od ugljenika i koji je nastao na većim udaljenostima u Sunčevom sistemu. Na njemu je očekivano, a misijom i potvrđeno, postojanje tragova prisustva vode (u vidu leda). Ovo je bitno jer se veruje da su ovakvi asteroidi dopremili najveći deo vode koji se danas nalazi na našoj planeti.
Upravo je tema predavanja dr B. Novakovića u Studentskom kulturnom centru, aprila 2018, glasila Asteroidi – kamenje koje život znači.
-Samo neki asteroidi su zapravo stenovito-kamena suva tela - veli. - Oni bliži Suncu su suvi kameni asteroidi S-tipa. U spoljašnim delovima asteroidnog pojasa između Marsa i Jupitera više ima tamnih ugljeničnih asteroida C-tipa. Ovi drugi mogu sadržati određene količine vode u obliku leda, kao i drugih organskih jedinjenja koja su mogla imati ulogu u nastanku života na Zemlji. Tog tipa je, npr. asteroid Benu, a vrlo sličan je i asteroid Rjugu. Toj grupi pripadaju i komete-asteroidi, tj. aktivni objekti u Glavnom asteroidnom pojasu. Na nekima od njih je potvrđeno prisustvo vode. S druge strane, asteroidi svojim potencijalnim udarima predstavljaju i vid opasnosti po život na Zemlji. U tom smislu ovi objekti su mogli imati (ili imaju) različite uloge.
Na asteroidima je utvrđeno da ima najviše gvožđa i nikla (Psyche), ali i retkih elemenata (astat, iridijum). Koliko je verovatno da čovek jednog dana eksploatiše njihovo rudno blago? 
-Trenutno preovladava mišljenje da je manje verovatno da će se ti resursi dopremati direktno na Zemlju, mada postoje i takvi planovi. Ipak, veći su izgledi da se asteroidi koriste kao usputne stanice za putovanja kroz Sunčev sisetm. I da se neki od resursa na njima koriste u tu svrhu kao pogonsko gorivo.

Istraživanja asteroida i drugih malih tela u Sunčevom sistemu donela su nam brojna saznanja o njima. “Ipak, svako novo saznanje” , kaže docent Novaković, “otvara i neko novo pitanje”. Neka od ključnih pitanja kojima se danas bave naučnici jesu:

- Kako su određene grupe meteorita povezane sa različitim tipovima asteroida i da li su svi tipovi asteroida zastupljeni među meteoritima? 
- Kakva je unutrašnja građa asteroida i kako je ona omogućila opstanak vode unutar asteroida tokom milijardi godina?
- Kako međusobni sudari asteroida u prstenu

Marsa i Jupitera utiču na broj asteroida u okolini Zemlje?
- Koji dinamički mehanizmi i kako transportuju asteroide iz jednog dela Sunčevog sistema u drugi, kao i šta nam sve to govori o evoluciji našeg planetarnog sistema kao celine?

 

Miloslav Rajković

 

Horizont 2020 (Horizon 2020)

Projekat Stardust-R 

Stardust-R je evropski projekat u okviru programa Horizont 2020, mada naslov nema direktne veze sa temom, kaže Bojan Novaković. Zvanično je počeo 1. januara 2019. godine, ali je njegova praktična implementacija počela angažovanjem naučnika koji će raditi na problemma vezanim za asteroide i svemirski otpad u novembru te godine. Projekt povezuje 13 institucija iz osam evropskih zemalja (Velika Britanija, Italija, Nemačka Grčka, Španija, Holandija, Rumunija i Srbija) a finansira ga EU kroz program Horizont 2020. Rukovodilac projekta je University of Strathclyde u Glazgovu. 
-Cilj je da bolje proučimo manje asteroidi u okolini Zemlje, veličine između deset i sto metara u prečniku.  Da saznamo koliko ih ima i analiziramo njihovu toplotnu provodljivost, koja utiče na efekat Jarkovskog. Veći su relativno dobro poznati, manji nisu tako poznati, a veći asteroid od 20 m može biti potencijalno opasan. Onaj koji je eksplodirao u Rusiji u Čeljabinsku 2013. imao je prečnik 10-15 m. Naneo je izvesnu štetu, nije bilo žrtava, ali je bilo indirektno povređenih od rasprskavajućeg materijala. U svakom slučaju, nije bilo bezazleno. Da je bio većeg prečnika, recimo 50 m, srvanio bi praktično manji grad sa zemljom.
Svaka institucija ima svoj primarni zadatak. U okviru projekta veći je naglasak na svemirskom otpadu, nego na asteroidima. “Mi u Beogradu radimo na proučavanju asteroida bliskih Zemlji, i to kako njihovog kretanja tako i njihovog sastava. Istraživanje koje smo upravo priveli kraju bavilo se ispitivanjem toplotne provodljivosti materijala na površini asteroida 2011 PT. Rezultati tog rad su prihvaćeni za štampu u časopisu Astronomy & Astrophysics, i rad će uskoro biti zvanično publikovan. Ipak, rano je za više rezultata, prošla je tek prva trećina projekta i većina radova se publikuje u kasnijim fazama istraživanja. Pored mene, u manjoj meri, u upravljanje projektom je uključen i moj kolega sa Katedre Dušan Marčeta, kao i akademik Zoran Knežević. Implementacija našeg dela projekta je pre svega na post-doktorandu Marku Fenućiju (Marco Fenucci), koji je angažovan na Matematičkom fakultetu u Beogradu u okviru Stardust-R projekta.”

 

 

 



Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"

 

 

 

  back   top
» Pretraži SAJT  

powered by FreeFind

»  Korisno 
Bookmark This Page
E-mail This Page
Printer Versie
Print This Page
Site map

» Pratite nas  
Pratite nas na Facebook-u Pratite nas na Twitter - u Pratite nas na Instagram-u
»  Prijatelji Planete

» UZ 100 BR. „PLANETE”

» 10 GODINA PLANETE

free counters Flag Counter

6 digitalnih izdanja:
4,58 EUR/540,00 RSD
Uštedite čitajući digitalna izdanja 50%

Samo ovo izdanje:
1,22 EUR/144,00 RSD
Uštedite čitajući digitalno izdanje 20%

www.novinarnica.netfree counters

Čitajte na kompjuteru, tabletu ili mobilnom telefonu

» PRELISTAJTE

NOVINARNICA predlaže
Prelistajte besplatno
primerke

Planeta Br 48


Planeta Br 63


» BROJ 101
Planeta Br 101
Godina XVII
Jul-Avgust-Septembar 2021.

 

 

Magazin za nauku, kulturu, istraživanja i otkrića
Copyright © 2003-2021 PLANETA