سیارک چیست؟ — به زبان ساده

در این مطلب در مورد سیارک‌ ها صحبت خواهیم کرد. از سیارک به عنوان سیاره کوتوله نیز در متون مربوط به نجوم استفاده می‌شود. ویژگی‌ها و دسته‌بندی این اجرام آسمانی در این مطلب بررسی خواهد شد. خواندن این نوشتار برای علاقه‌مندان نجوم توصیه می‌شود.

سیارک چیست؟

سیارک ها که بعضاً سیارات جزئی نیز نامیده می‌شوند بقایای سنگی هستند که از شکل‌گیری اولیه منظومه شمسی در حدود 4٫6 میلیارد سال پیش به جا مانده‌اند. تعداد فعلی شناخته شده سیارک ها در حال حاضر 1٬061٬221 است.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک در فرادرس

کلیک کنید

بیشتر این قلوه سنگ‌های فضایی باستانی را می‌توان در حال چرخش به دور خورشید بین سیاره مریخ و مشتری و در یک کمربند اصلی سیارک‌ها یافت. اندازه سیارک‌ها بین اندازه «وستا» (ٰVesta) یکی از بزرگترین سیارک‌ها با قطر 530 کیلومتر (329 مایل) تا اجسامی که عرض آنها کمتر از 10 متر (33 فوت) است متغیر هستند. مجموع جرم سیارک‌های کشف شده کمتر از جرم ماه سیاره زمین است. جرم ماه سیاره زمین $$7.34 \times 10^{22}$$ است.

اکثر سیارک‌ها شکل نامنظمی دارند هر چند تعدادی از آن‌ها تقریباً شکلی کروی داشته و دارای حفره یا گودال روی سطح خود هستند. این سیارک‌ها همانطور که در مدارهای بیضوی به دور خورشید می‌چرخند خود نیز چرخش دارند و گاهی اوقات چرخش آن‌ها کاملاً نامنظم است. مشاهدات نشان می‌دهد بیش از 150 سیارک دارای یک ماه کوچک هستند که همراه با آن‌ها می‌چرخد، حتی برخی از این سیارک‌ها دو قمر دارند.

همچنین در میان سیارک‌ها سیستم‌های باینری (دوتایی) وجود دارد که در آن‌ها دو جسم سنگی با اندازه تقریباً یکسان در مدار یکدیگر قرار دارند و سیستم‌های سیارک سه گانه نیز توسط محققین مشاهده شده است.

ویژگی‌های فیزیکی سیارک چیست؟

سیارک‌ها می توانند به بزرگی سرس (سرس بزرگترین سیاره کوتوله یا سیارک و نزدیکترین سیاره کوتوله به خورشید و بزرگترین جسم در کمربند سیارکی اصلی است که بین مدارهای مریخ و مشتری قرار دارد) باشند که 940 کیلومتر (حدود 583 مایل) عرض دارد. در انتهای دیگر این مقیاس برای اندازه سیارک‌ها، کوچکترین سیارک که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است سنگ فضایی 2015TC25 به طول 2 متر (6 فوت) است که هنگام حرکت در نزدیکی زمین در اکتبر 2015 مشاهده شد.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

براساس محاسبات «ویشنو ردی» از آزمایشگاه ماه و سیارات دانشگاه آریزونا احتمال برخورد این سیارک با زمین کم است. به اعتقاد ویشنو ردی شما می‌توانید یك سیارک را مانند یک شهاب سنگ شناور در فضا تصور كنید كه هنوز به جو برخورد نكرده و بر روی زمین نیفتاده است.

تقریباً همه سیارک‌ها شکل نامنظمی دارند با این حال تعدادی از بزرگترین سیارک‌ها مانند سرس تقریباً کروی هستند. روی سطح سیارک‌ها غالباً گودال یا حفره وجود دارد، به عنوان مثال وستا دارای یک دهانه غول پیکر با قطر 460 کیلومتر (285 مایل) است. همچنین تصور می‌شود که سطح اکثر سیارک‌ها با گرد و غبار پوشانده شده است.

همانطور که سیارک‌ها در مدارهای بیضوی به دور خورشید می‌چرخند خود نیز چرخش می‌کنند و گاهی کاملاً نامنظم حرکت انجام می‌دهند. داده‌ها نشان می‌دهند که بیش از 150 سیارک دارای یک ماه همراه کوچک هستند و بعضی از آن‌ها نیز دارای دو قمر هستند. سیستم سیارک‌های دوتایی نیز وجود دارند که در آنها دو سیارک با اندازه تقریباً یکسان در مدار یکدیگر می‌چرخند و سیستم سیارک‌های سه گانه نیز شناخته شده‌اند. به نظر می‌رسد بسیاری از سیارک‌ها توسط جاذبه یک سیاره اسیر شده و به قمر تبدیل شده باشند. کاندیداهای احتمالی این قمرها شامل قمرهای مریخ، یعنی فوبوس و دیموس و بیشتر قمرهای خارجی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هستند.

میانگین دمای سطح یک سیارک معمولی منفی 73 درجه سانتیگراد (منفی 100 درجه فارنهایت) است. سیارک‌ها از میلیاردها سال بیشتر بدون تغییر مانده‌اند به این دلیل تحقیق در مورد آن‌ها می‌تواند موارد زیادی درباره منظومه شمسی اولیه نشان دهد.

سیارک‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلفی وجود دارند. بعضی از آن‌ها اجسام جامد هستند در حالی که برخی دیگر توده‌های کوچکتری از خرده‌سنگ هستند که توسط جاذبه به یکدیگر متصل شده‌اند. برای مثال یکی از سیارک‌ها که به دور خورشید بین نپتون و اورانوس می‌چرخد ​​‌دارای حلقه‌های خاص خود است در حالی که یک سیارک دیگر نه یک بلکه شش دم دارد.

بزرگترین سیارک چه نام دارد؟

بزرگترین سیارک «سرس» (Ceres) با قطر ۹۳۹ کیلومتر و بعد از آن سیارک وستا با قطر ۵۲۵ کیلومتر است. این دو سیارک مجموعاً $$34\%$$ جرم کلی کمربند اصلی سیارک‌ها را تشکیل می‌دهند.

ترکیبات سیارک‌ها چیست؟

سه گونه گسترده ترکیبات سیارک‌ها شامل C، S و M هستند. در ادامه هر گونه را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد. سیارک‌های نوع C (کندریت) متداول‌ترین نوع سیارک‌ها هستند و احتمالاً از سنگ‌های رس و سیلیکات تشکیل شده‌اند و از لحاظ ظاهری تیره هستند. این سیارک‌ها از قدیمی‌ترین اجرام منظومه شمسی هستند. انواع S یا سنگی سیارک‌ها از مواد سیلیکات و آهن-نیکل تشکیل شده‌اند.

فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی در فرادرس

کلیک کنید

نوع M سیارک‌های فلزی هستند و از آهن نیکل ساخته شده‌اند. اختلاف در ترکیبات سیارک‌ها به میزان فاصله آن‌ها از خورشید بستگی دارد. برخی از آن‌ها دمای زیادی را پس از تشکیل و ذوب شدن بخشی از خود تجربه کرده‌اند، در این حالت آهن در مرکز چکه می‌کند و گدازه‌های بازالت (آتشفشانی) بر روی سطح آن‌ها قرار می‌گیرد.

گرانش قوی بین سیاره مشتری و برخوردهای نزدیک گاه به گاه با مریخ یا جسم دیگری مدار سیارک‌ها را تغییر داده و آن‌ها را از کمربند اصلی خارج می‌کند و از هر جهت در مدار دیگر سیارات به فضا پرتاب می‌کند. سیارک‌های ولگرد و قطعات سیارک‌ها در گذشته به زمین و سایر سیارات برخورد کرده و نقش اصلی را در تغییر تاریخ زمین شناسی سیارات و تکامل حیات بر روی زمین داشته‌اند.

دانشمندان به طور مداوم سیارک‌های متقاطع زمین را که مسیرهای آن‌ها مدار زمین را قطع می‌کند و سیارک‌های نزدیک به زمین را که به مدار زمین تا حدود 45 میلیون کیلومتر (28 میلیون مایل) نزدیک می‌شوند و ممکن است با زمین برخورد کنند را کنترل می‌کنند. رادار ابزاری ارزشمند در شناسایی و پایش خطرات احتمالی ضربه است، زیرا با انعکاس سیگنال‌های منتقل شده روی اشیا می‌توان تصاویر و سایر اطلاعات را از بازتاب‌ها به دست آورد. دانشمندان از این طریق می‌توانند اطلاعات زیادی در مورد مدار، چرخش، اندازه، شکل و غلظت فلز یک سیارک به دست آورند.

طبقه بندی سیارک ها

کمربند اصلی سیارک‌ها: اکثر سیارک‌های شناخته شده در کمربند سیارک‌ها بین مریخ و مشتری می‌چرخند و معمولاً مدارهای خیلی کشیده ندارند. محاسبات و بررسی‌ها نشان می‌دهد که در این کمربند بین 1٫1 تا 1٫9 میلیون سیارک با قطری بزرگتر از یک کیلومتر (۰٫۶ مایل) و میلیون‌ها سیارک کوچکتر وجود داشته باشند. در اوایل تشکیل منظومه شمسی گرانش سیاره مشتری که تازه شکل گرفته بود به تشکیل اجرام سیاره‌ای در این منطقه پایان داد و باعث برخورد اجسام کوچک با یکدیگر شد و آن‌ها را به سیارک‌هایی که امروز مشاهده می‌کنیم تبدیل کرد.

«تروجان‌ها» (Trojans): این سیارک‌ها یک مدار مشترک با یک سیاره بزرگتر دارند اما با آن برخورد نمی‌کنند زیرا این دو در اطراف دو مکان خاص در مدار چرخش می‌کنند که این مکان‌ها، نقاط L4 و L5 لاگرانژی نامیده می‌شوند. در این نقاط گرانش خورشید و کره زمین با نیروی فرار تروجان در حال تعادل قرار دارند زیرا در غیر این صورت تروجان از مدار خارج می‌شود.

تروجان‌های مشتری مهم‌ترین جمعیت سیارک‌های تروجان را تشکیل می‌دهند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که فراوانی تروجان‌ها با تعداد سیارک‌های موجود در کمربند سیارک‌ها یکسان است. تروجان‌ها برای سیارات مریخ و نپتون نیز وجود دارند و ناسا در سال 2011 از کشف یک تروجان برای زمین خبر داد.

سیارک‌های نزدیک زمین: این اجرام مدارهایی دارند که از نزدیک زمین عبور می‌کنند. سیارک‌هایی که در واقع از مسیر مداری زمین عبور می‌کنند به عنوان عبورکننده‌های زمین شناخته می‌شوند. از تاریخ 19 ژوئن 2013، 10٬003 سیارک نزدیک زمین شناخته شده‌اند که بیش از ۸۶۱ سیارک قطری بیش از یک کیلومتر دارند و 1409 سیارک از این گروه به عنوان سیارک‌های خطرناک طبقه‌بندی می‌شوند که می‌توانند تهدیدی برای زمین باشند.

تأثیرات سیارک‌ها بر زمین چه هستند؟

از زمان تشکیل زمین در حدود 4٫5 میلیارد سال پیش سیارک‌ها و ستاره‌های دنباله دار به طور معمول به این سیاره برخورد می‌کنند. طبق گفته ناسا سیارک های بسیار خطرناک برای زمین بسیار نادر هستند.

یک سیارک که قادر به تولید فاجعه برای زمین است باید بیش از ۰٫۴ کیلومتر عرض داشته باشد. محققان تخمین زده‌اند که چنین برخوردی گرد و غباری را در جو ایجاد می‌کند که به طور موثر زمستان هسته‌ای ایجاد کرده و کشاورزی در سراسر جهان را به شدت مختل کند. مقامات ناسا می‌گویند چنین سیارک‌هایی فقط به طور متوسط ​​هر 1000 قرن یک بار به زمین برخورد می‌کنند.

سیارک‌های کوچکتری که اعتقاد دارند هر 1000 تا 10 هزار سال به زمین برخورد می‌کنند می‌توانند شهری را ویران کنند یا باعث ایجاد سونامی‌های ویران‌گر شوند. طبق گفته ناسا سنگ‌های فضایی کوچکتر از 25 متر (82 فوت) با ورود به جو زمین به احتمال زیاد می‌سوزند و این بدان معنی است که حتی اگر TC25 2015 به زمین برخورد کند احتمالاً به زمین نمی‌رسند.

در 15 فوریه 2013 یک سیارک با برخورد شدید به جو چلیابینسک روسیه یک موج انفجار ایجاد کرد که باعث مصدومیت 1200 نفر شد. تصور می‌شود که این سنگ فضایی هنگام ورود به جو زمین حدود 20 متر (65 فوت) عرض داشته است. هنگامی که یک سیارک یا بخشی از آن به زمین سقوط می‌کند آن را شهاب سنگ می‌نامند. در ادامه ترکیبات معمول یک سیارک را معرفی می‌کنیم.

شهاب سنگ‌های آهنی

شهاب سنگ‌های آهنی از ترکیبات زیر تشکیل شده‌اند:

• آهن: 91 درصد
• نیکل: 8٫5 درصد
• کبالت: 0٫6 درصد

شهاب سنگ‌های سنگی

شهاب سنگ‌های سنگی نیز از ترکیبات زیر تشکیل شده‌اند:

• اکسیژن: 6 درصد
• آهن: 26 درصد
• سیلیکون: 18 درصد
• منیزیم: 14 درصد
• آلومینیوم: 1٫5 درصد
• نیکل: 1٫4 درصد
• کلسیم: 1٫3 درصد

اکتشاف و بررسی سیارک‌ها

اولین فضاپیمایی که از نزدیک از سیارک‌ها تصویربرداری کرد فضاپیمای گالیله ناسا در سال 1991 بود که در سال 1994 نیز برای اولین بار کشف کرد که یک قمر حول یک سیارک می‌چرخد.

در سال 2001 پس از آنكه فضاپیمای NEAR ناسا به مدت بیش از یك سال سیارک نزدیک زمین یعنی Eros را از مدار مطالعه كرد گروه هدایت و کنترل این فضاپیما تصمیم گرفتند كه فضاپیما را امتحان كنند و آن را بر روی سطح سیارک فرود آورند. اگرچه این فضاپیما برای فرود طراحی نشده بود اما NEAR توانست با موفقیت سطح سیارک را لمس کرده و رکورد اولین فرود موفق بر روی یک سیارک را به نام خود ثبت کند.

در سال 2006 Hayabusa ژاپن اولین فضاپیمایی بود که روی یک سیارک فرود آمد و از آن برخاست. این فضاپیما در ژوئن 2010 به زمین بازگشت و نمونه‌هایی که از سطح سیارک به دست آورده بود در حال حاضر در حال تحقیق و بررسی است.

ماموریت Dawn ناسا که در سال 2007 آغاز شد کاوش بر روی سیارک Vesta را در سال 2011 آغاز کرد. پس از یک سال این فضاپیما سیارک وستا را برای سفر به سرس ترک کرد و سال 2015 به آن رسید. Dawn اولین فضاپیمایی بود که از وستا و سرس بازدید کرد. از سال 2017 این فضاپیما در مدار سیارک سرس قرار دارد.

در سپتامبر 2016 ناسا پروژه OSIRIS-REx را آغاز کرد. در این پروژه این فضاپیما مسئولیت اکتشاف و بررسی سیارک «بنو» (Bennu) را برعهده دارد و سپس با گرفتن نمونه از این سیارک به زمین باز خواهد گشت. «دانته لائورتا» (Dante Lauretta) محقق اصلی OSIRIS-REx در یک کنفرانس مطبوعاتی گفت: بازگشت نمونه از سیارک واقعاً در خط مقدم این پروژه است.

در ژانویه 2017 ناسا از طریق Discovery Program خود دو پروژه Lucy و Psyche را انتخاب کرد. Lucy که برای پرتاب در اکتبر 2021 برنامه ریزی شده است قبل از مطالعه شش سیارک تروجان، از یک سیارک در کمربند اصلی سیارک‌ها بازدید خواهد کرد. Psyche به سیارک ۱۶ Psyche سفر خواهد کرد. این سیارک عظیم فلزی ممکن است هسته اصلی یک سیاره قدیمی به اندازه مریخ باشد که پوسته آن در اثر یک برخورد شدید از بین رفته است.

در سال 2012 شرکتی به نام .Planetary Resources Inc اعلام کرد که قصد دارد ماموریتی برای فرستادن یک فضاپیما به منظور استخراج آب و استخراج فلزات گرانبها از یک سیارک انجام دهد. از آن زمان ناسا کار بر روی برنامه‌های این هدف را برای دستیابی به آن آغاز کرده است.

براساس ارزیابی‌های CNEOS ثروت معدنی موجود در سیارک‌های کمربند اصلی بین مدارهای مریخ و مشتری حدود 100 میلیارد دلار برای هر فرد روی زمین تخمین زده شده است.

سیارک ها چگونه نام خود را می‌گیرند؟

سیاست کمیته نام‌گذاری «اتحادیه نجوم بین المللی» (IAU) در نام‌گذاری اجسام کوچک خوشه‌ای مانند سیارک‌ها کمی ساده‌تر از سایر کمیته‌های نام‌گذاری IAU است. بنابراین با دور شدن از خورشید سنگ‌های فضایی با نام‌های شخصیت‌هایی مانند آقای اسپوک (گربه‌ای در فیلم پیشتازان فضا)، «فرانک زاپا» (Frank Zappa) نوازنده راک، معلمان مورد علاقه افراد مانند Cynthia L. Reyes در فلوریدا و یا نام هفت سیارک که به یاد و احترام خدمه شاتل فضایی کلمبیا که در سال 2003 کشته شدند وجود دارد. IAU از نامگذاری سیارک‌ها به نام حیوانات خانگی استقبال نمی‌کند و به همین دلیل آقای اسپوک تنها نام یک شخصیت حیوانی است که برای سیارک‌‌ها به کار برده شده است.

همچنین گاهی برای نام سیارک‌ها از یک عدد نیز استفاده می‌شود و به عنوان مثال می‌توان به (99942) Apophis اشاره کرد. مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونیان لیست نسبتاً کاملی از نام سیارک‌ها را نگهداری می‌کند که می‌توانید این لیست را از این لینک (+) مشاهده کنید.

جمع بندی

در این مطلب در مورد سیارک ها یا سیاره‌های کوتوله صحبت کردیم و نحوه شکل‌گیری آن‌ها را توضیح دادیم. همچنین انواع سیارک‌ها را از لحاظ ترکیبات و مشخصات فیزیکی مورد بررسی قرار دادیم. در ادامه این مطلب سیارک‌ها را از لحاظ مکان آن‌ها در منظومه شمسی طبقه بندی کردیم. همچنین تاثیر سیارک‌ها بر سیاره زمین را نیز بررسی کردیم. اکتشافات و تحقیقات روی سیارک‌ها و نحوه نامگذاری آن‌ها نیز پایان بخش این مطلب بود.