Asteroide
Um asteroide é um planeta menor do Sistema Solar interno. Historicamente, esses termos foram aplicados a qualquer objeto astronômico orbitando o Sol que não se transformou em um disco e não foi observado que tinha características de um cometa ativo, como uma cauda. À medida que foram descobertos planetas menores no Sistema Solar exterior com superfícies ricas em voláteis semelhantes a cometas, eles passaram a ser distinguidos dos objetos encontrados no cinturão de asteroides principal.
Existem milhões de asteroides: muitos são restos fragmentados de planetesimais, corpos dentro da nebulosa solar do jovem Sol que nunca crescerem o suficiente para se tornarem planetas. A grande maioria dos asteroides conhecidos orbita dentro do cinturão de asteroides principal localizado entre as órbitas de Marte e Júpiter, ou são co-orbitais com Júpiter (os troianos de Júpiter). No entanto, outras famílias orbitais existem com populações significativas, incluindo os Objetos próximos da Terra. Os asteroides individuais são classificados por seus espectros característicos, com a maioria caindo em três grupos principais: tipo C, tipo M e tipo S. Estes receberam o nome e são geralmente identificados com composições ricas em carbono, metálicos e de silicato (pedregoso), respectivamente. Os tamanhos dos asteroides variam muito; o maior, Ceres, tem quase 1 000 km de diâmetro e é massivo o suficiente para ser qualificado como um planeta anão.
O primeiro asteroide a ser descoberto, Ceres, foi originalmente considerado um novo planeta.[a] Seguiu-se a descoberta de outros corpos semelhantes, que, com o equipamento da época, pareciam pontos de luz, como estrelas, apresentando pouco ou nenhum disco planetário, embora facilmente distinguíveis das estrelas devido aos seus movimentos aparentes. Isso levou o astrônomo William Herschel a propor o termo "asteroide",[b] cunhado em grego como ἀστεροειδής, ou asteroeidēs, que significa 'semelhante a uma estrela, em forma de estrela' e derivado do grego antigo ἀστήρ astēr 'estrela, planeta'. No início da segunda metade do século XIX, os termos "asteroide" e "planeta" (nem sempre qualificado como "menor") ainda eram usados alternadamente.[c]
Métodos históricos
Os métodos de descoberta de asteroides melhoraram dramaticamente nos últimos dois séculos. Nos últimos anos do século XVIII, o barão Franz Xaver von Zach organizou um grupo de 24 astrônomos para pesquisar no céu em busca do planeta desaparecido previsto em cerca de 2,8 UA do Sol pela Lei de Titius-Bode, em parte devido à descoberta, de William Herschel em 1781, do planeta Urano à distância prevista pela lei. Essa tarefa exigia que mapas celestes desenhados à mão fossem preparados para todas as estrelas na faixa zodiacal até um limite acordado de desmaio. Nas noites subsequentes, o céu seria mapeado novamente e qualquer objeto em movimento, com sorte, seria localizado. O movimento esperado do planeta desaparecido era de cerca de 30 segundos de arco por hora, facilmente discernível pelos observadores.
Métodos manuais dos anos 1900 e relatórios modernos
Até 1998, os asteroides eram descobertos por um processo de quatro etapas. Primeiro, uma região do céu era fotografada por um telescópio de campo amplo, ou astrógrafo. Pares de fotos eram tiradas, normalmente com uma hora de intervalo. Vários pares podem ser feitos em uma série de dias. Em segundo lugar, os dois filmes ou placas da mesma região eram vistas sob um estereoscópio. Qualquer corpo em órbita ao redor do Sol se moveria ligeiramente entre os dois filmes. Sob o estereoscópio, a imagem do corpo parece flutuar ligeiramente acima do fundo das estrelas. Terceiro, uma vez que um corpo em movimento fosse identificado, sua localização seria medida com precisão usando um microscópio digitalizador. A localização seria medida em relação às localizações conhecidas das estrelas.
Métodos computadorizados
Há um interesse crescente na identificação de asteroides cujas órbitas cruzam as da Terra e que poderiam, com tempo suficiente, colidir com a Terra (veja asteroides cruzadores da Terra). Os três grupos mais importantes de asteroides próximos à Terra são Apolo, Amor e Aton. Várias estratégias de deflexão de asteroides foram propostas, já na década de 1960. O asteroide 433 Eros, próximo à Terra, já havia sido descoberto em 1898, e a década de 1930 trouxe uma enxurrada de objetos semelhantes. Em ordem de descoberta, eram: 1221 Amor, 1862 Apollo, 2101 Adonis e finalmente 69230 Hermes, que se aproximou de 0,005 UA da Terra em 1937. Os astrônomos começaram a perceber as possibilidades de impacto na Terra.
Imagem: NASA Goddard Photo and Video · BY · Openverse
Tradicionalmente, pequenos corpos orbitando o Sol eram classificados como cometas, asteroides ou meteoroides, com qualquer coisa menor que 1 metro de diâmetro sendo chamada de meteoroide. O artigo de 1995 de Beech e Steel propôs uma definição de meteoroide incluindo limites de tamanho. O termo "asteroide", da palavra grega para "semelhante a uma estrela", nunca teve uma definição formal, com o termo mais amplo planeta menor sendo preferido pela União Astronômica Internacional (IAU). No entanto, após a descoberta de asteroides com menos de 10 metros de tamanho, o artigo de Rubin e Grossman de 2010 revisou a definição anterior de meteoroide para objetos entre 10 µm e 1 metro de tamanho, a fim de manter a distinção entre asteroides e meteoroides. Os menores asteroides descobertos (com base na magnitude absoluta H) são 2008 TS26 com H = 33,2 e 2011 CQ1 com H = 32,1 ambos com um tamanho estimado de cerca de 1 metro.
Imagem: NASA Goddard Photo and Video · BY · Openverse
Pensa-se que os planetesimais no cinturão de asteroides evoluíram muito como o resto da nebulosa solar até Júpiter se aproximar da sua massa atual, altura em que a excitação de ressonâncias orbitais com Júpiter ejetou mais de 99% dos planetesimais no cinturão. Simulações e uma descontinuidade na taxa de rotação e propriedades espectrais sugerem que asteroides maiores que aproximadamente 120 km de diâmetro se acumularam durante aquela era inicial, enquanto corpos menores são fragmentos de colisões entre asteroides durante ou após a perturbação de Júpiter. Ceres e 4 Vesta cresceram o suficiente para derreter e se diferenciar, com elementos metálicos pesados afundando no núcleo, deixando minerais rochosos na crosta. No modelo de Nice, muitos objetos do cinturão de Kuiper são capturados no cinturão de asteroides externo, a distâncias maiores que 2,6 UA. A maioria foi ejetada posteriormente por Júpiter, mas os que permaneceram podem ser os asteroides tipo D e possivelmente incluem Ceres.
Imagem: NASA Goddard Photo and Video · BY · Openverse
Vários grupos dinâmicos de asteroides foram descobertos orbitando no Sistema Solar interno. Suas órbitas são perturbadas pela gravidade de outros corpos do Sistema Solar e pelo Efeito de Yarkovsky. Populações significativas incluem:
Cinturão de asteroides
A maioria dos asteroides conhecidos orbita dentro do cinturão de asteroides entre as órbitas de Marte e Júpiter, geralmente em órbitas de excentricidade relativamente baixa (ou seja, não muito alongadas). Estima-se que este cinturão contenha entre 1,1 e 1,9 milhões de asteroides maiores que 1 km de diâmetro, e milhões de outros menores. Esses asteroides podem ser remanescentes do disco protoplanetário e, nesta região, o acréscimo de planetesimais em planetas durante o período de formação do Sistema Solar foi evitado por grandes perturbações gravitacionais de Júpiter.
Troianos
Troianos são populações que compartilham uma órbita com um planeta ou satélite natural maior, mas não colidem com ele porque orbitam em um dos dois pontos de estabilidade Lagrangeanos, L4 e L5, que estão 60° à frente e atrás do corpo maior. A população mais significativa de troianos são os Troianos de Júpiter. Embora menos troianos de Júpiter tenham sido descobertos (em 2010), acredita-se que eles sejam tão numerosos quanto os asteroides no cinturão de asteroides. Troianos foram encontrados nas órbitas de outros planetas, incluindo Vênus, Terra, Marte, Urano e Netuno.
Asteroides próximos da Terra
Os asteroides próximos da Terra (NEA), são asteroides que têm órbitas que passam perto da Terra. Os asteroides que realmente cruzam o caminho orbital da Terra são conhecidos como geocruzadores. Em junho de 2016, 14 464 asteroides próximos da Terra são conhecidos e aproximadamente 900 a 1 000 têm um diâmetro de mais de 1 quilômetro.
Imagem: James Webb Space Telescope · BY · Openverse
Distribuição de tamanho
Os asteroides variam muito em tamanho, de quase 1 000 km para os maiores até rochas de apenas 1 metro de diâmetro.[f] Os três maiores são muito parecidos com planetas em miniatura: eles são aproximadamente esféricos, têm pelo menos interiores parcialmente diferenciados, e são considerados protoplanetas sobreviventes. A grande maioria, entretanto, é muito menor e de formato irregular; são considerados planetesimais danificados ou fragmentos de corpos maiores. O planeta anão Ceres é de longe o maior asteroide, com um diâmetro de 940 km. Os próximos maiores são 4 Vesta e 2 Palas, ambos com diâmetros de pouco mais de 500 km. 4 Vesta é o único asteroide do cinturão principal que pode, ocasionalmente, ser visível a olho nu. Em algumas raras ocasiões, um asteroide próximo da Terra pode se tornar rapidamente visível sem ajuda técnica; veja 99942 Apophis.
Rotação
As medições das taxas de rotação de grandes asteroides no cinturão de asteroides mostram que existe um limite superior. Poucos asteroides com diâmetro maior que 100 metros têm um período de rotação menor que 2,2 horas. Para asteroides girando mais rápido do que aproximadamente esta taxa, a força inercial na superfície é maior do que a força gravitacional, então qualquer material de superfície solto seria lançado para fora. No entanto, um objeto sólido deve ser capaz de girar muito mais rapidamente. Isso sugere que a maioria dos asteroides com diâmetro superior a 100 metros são pilhas de entulho formadas pelo acúmulo de entulho após colisões entre asteroides.
Composição
A composição física dos asteroides é variada e, na maioria dos casos, mal compreendida. Ceres parece ser composto de um núcleo rochoso coberto por um manto de gelo, onde 4 Vesta é pensado para ter um núcleo de níquel-ferro, manto de olivina e crosta basáltica. 10 Hígia, no entanto, que parece ter uma composição uniformemente primitiva de condrito carbonáceo, é considerado o maior asteroide indiferenciado. Acredita-se que a maioria dos asteroides menores sejam pilhas de escombros mantidas juntas pela gravidade, embora os maiores provavelmente sejam sólidos. Alguns asteroides têm luas ou são binários em co-órbita: Pilhas de entulho, luas, binários e famílias de asteroides espalhadas são considerados resultados de colisões que interromperam um asteroide pai ou, possivelmente, um planeta.
Características de superfície
A maioria dos asteroides fora dos "quatro grandes" (1 Ceres, 2 Palas, 4 Vesta e 10 Hígia) são provavelmente semelhantes em aparência, embora em formato irregular. 253 Mathilde de 50 km é uma pilha de entulho saturada com crateras com diâmetros do tamanho do raio do asteroide e observações baseadas na Terra, 511 Davida de 300 km, um dos maiores asteroides depois dos quatro grandes, revelam um perfil angular semelhante, sugerindo que é também saturado com crateras do tamanho de um raio. Asteroides de tamanho médio como 253 Mathilde e 243 Ida que foram observados de perto também revelam um regolito profundo cobrindo a superfície. Dos quatro grandes, 2 Palas e 10 Hígia são praticamente desconhecidos. 4 Vesta tem fraturas por compressão circundando uma cratera do tamanho de um raio em seu polo sul, mas, fora isso, é um esferoide. 1 Ceres parece bastante diferente nos vislumbres que o Telescópio Espacial Hubble forneceu, com características de superfície que provavelmente não são devido a crateras simples e bacias de impacto, mas os detalhes serão expandidos com a sonda espacial Dawn, que entrou na órbita de 1 Ceres em 6 de março de 2015.
Cor
Os asteroides tornam-se mais escuros e vermelhos com a idade devido a erosão espacial. No entanto, as evidências sugerem que a maior parte da mudança de cor ocorre rapidamente, nos primeiros 100 000 anos, limitando a utilidade da medição espectral para determinar a idade dos asteroides.
Imagem: europeanspaceagency · BY-SA · Openverse
Os asteroides são comumente classificados de acordo com dois critérios: as características de suas órbitas e as características de seu espectro de refletância.
Classificação orbital
Muitos asteroides foram colocados em grupos e famílias com base em suas características orbitais. Além das divisões mais amplas, é comum nomear um grupo de asteroides com o nome do primeiro membro desse grupo a ser descoberto. Os grupos são associações dinâmicas relativamente frouxas, enquanto as famílias são mais estreitas e resultam da divisão catastrófica de um grande asteroide pai em algum momento no passado. As famílias são mais comuns e mais fáceis de identificar dentro do cinturão de asteroides, mas várias famílias pequenas foram relatadas entre os Troianos de Júpiter. As famílias do cinturão principal foram reconhecidas pela primeira vez por Kiyotsugu Hirayama em 1918 e costumam ser chamadas de Família Hirayama em sua homenagem.
Classificação espectral
Em 1975, um sistema taxonômico de asteroide baseado na cor, albedo e forma espectral foi desenvolvido por Clark R. Chapman, David Morrison e Ben Zellner. Acredita-se que essas propriedades correspondam à composição do material da superfície do asteroide. O sistema de classificação original tinha três categorias: Tipo C para objetos carbonáceos escuros (75% dos asteroides conhecidos), tipo S para objetos pedregosos (silicáceos) (17% dos asteroides conhecidos) e tipo U para aqueles que não se encaixam nos: tipo C ou tipo S. Esta classificação foi expandida para incluir muitos outros tipos de asteroides. O número de tipos continua a crescer à medida que mais asteroides são estudados.
Imagem: NASA's Marshall Space Flight Center · BY-NC · Openverse
Um asteroide recém-descoberto recebe uma designação provisória (como 2002 AT4) que consiste no ano da descoberta e um código alfanumérico que indica o meio-mês da descoberta e a sequência dentro desse meio-mês. Uma vez que a órbita de um asteroide foi confirmada, ele recebe um número e, posteriormente, também pode receber um nome (por exemplo, 433 Eros). A convenção de nomenclatura formal usa parênteses em torno do número, por exemplo, (433) Eros, mas deixar cair os parênteses é bastante comum. Informalmente, é comum descartar o número por completo ou depois da primeira menção quando um nome é repetido no texto corrido. Além disso, os nomes podem ser propostos pelo descobridor do asteroide, dentro das diretrizes estabelecidas pela União Astronômica Internacional.
Símbolos
Os primeiros asteroides a serem descobertos foram atribuídos a símbolos icônicos como os tradicionalmente usados para designar os planetas. Em 1855, havia duas dúzias de símbolos de asteroides, que frequentemente ocorriam em múltiplas variantes. Em 1851, após a descoberta do 15.º asteroide (15 Eunomia), Johann Franz Encke fez uma grande mudança na edição de 1854 do Berliner Astronomisches Jahrbuch (BAJ, Berlin Astronomical Yearbook). Ele introduziu um disco (círculo), um símbolo tradicional de uma estrela, como o símbolo genérico de um asteroide. O círculo foi então numerado em ordem de descoberta para indicar um asteroide específico (embora ele tenha atribuído ① ao 5.º asteroide, 5 Astreia, enquanto continuava a designar os primeiros quatro apenas com seus símbolos icônicos existentes). A convenção do círculo numerado foi rapidamente adotada pelos astrônomos, e o próximo asteroide a ser descoberto (16 Psique, em 1852) foi o primeiro a ser designado dessa forma na época de sua descoberta. No entanto, 16 Psique também recebeu um símbolo icônico, assim como alguns outros asteroides descobertos nos anos seguintes (veja o gráfico acima). 20 Massalia foi o primeiro asteroide a que não foi atribuído um símbolo icônico e nenhum símbolo icônico foi criado após a descoberta de 37 Fides em 1855.[h] Naquele ano, o número de 5 Astreia foi aumentado para ⑤, mas os primeiros quatro asteroides, 1 Ceres a 4 Vesta, não foram listados por seus números até a edição de 1867. O círculo logo foi abreviado para um par de parênteses, que eram mais fáceis de escrever e às vezes omitidos por completo nas décadas seguintes, levando à convenção moderna.
Imagem: europeanspaceagency · BY-SA · Openverse
Até a era das viagens espaciais, os objetos no cinturão de asteroides eram apenas pontinhos de luz até mesmo nos maiores telescópios, e suas formas e terreno permaneceram um mistério. Os melhores telescópios terrestres modernos e o Telescópio Espacial Hubble em órbita da Terra podem resolver uma pequena quantidade de detalhes nas superfícies dos maiores asteroides, mas mesmo estes permanecem pouco mais do que manchas difusas. Informações limitadas sobre as formas e composições dos asteroides podem ser inferidas de suas curvas de luz (sua variação no brilho conforme eles giram) e suas propriedades espectrais, e os tamanhos de asteroides podem ser estimados cronometrando os comprimentos de ocultação de estrelas (quando um asteroide passa diretamente em frente de uma estrela). As imagens de radar podem fornecer boas informações sobre as formas dos asteroides e parâmetros orbitais e rotacionais, especialmente para asteroides próximos da Terra. Em termos de delta-v e requisitos de propelente, objetos próximos da Terra (NEO) são mais facilmente acessíveis do que a Lua.
Missões planejadas e futuras
No início de 2013, a NASA anunciou os estágios de planejamento de uma missão para capturar um asteroide próximo da Terra e movê-lo para a órbita lunar, onde possivelmente poderia ser visitado por astronautas e posteriormente impactando na Lua. Em 19 de junho de 2014, a NASA relatou que o asteroide 2011 MD era o principal candidato para ser capturado por uma missão robótica, talvez no início de 2020. Foi sugerido que os asteroides podem ser usados como uma fonte de materiais que podem ser raros ou esgotados na Terra (mineração de asteroides), ou materiais para a construção de habitats espaciais (veja Colonização dos asteroides). Materiais que são pesados e caros para serem lançados da Terra podem algum dia ser extraídos de asteroides e usados para fabricação e construção espacial.
Imagem: Jeffrey Beall · BY-SA · Openverse
Asteroides e o cinturão de asteroides são um grampo das histórias de ficção científica. Os asteroides desempenham vários papéis potenciais na ficção científica: como lugares que os seres humanos podem colonizar, recursos para extrair minerais, perigos encontrados por espaçonaves viajando entre dois outros pontos e como uma ameaça à vida na Terra ou em outros planetas habitados, planetas anões e satélites naturais por impacto potencial.
