Mazās planētas, komētas un meteorīti

Mazās planētas: Saules sistēmā riņķo vairāk nekā desmit tūkstoši asteroīdu.

Meteori: Kosmiskajam ķermenim sadegot Zemes atmosfērā, rodas īslaicīgs uzliesmojums.

Komētas: Komētas līdzinās netīra sniega pikām ar garu gāzu un putekļu asti.

Meteorīti: Ļoti retos gadījumos kosmiskie ķermeņi nonāk līdz Zemes virsmai.

Mazās planētas

Starp Marsa un Jupitera orbītām atrodas asteroīdu josla (1. att.), kurā riņķo liels daudzums dažāda diametra asteroīdu jeb mazo planētu. Vairāk nekā viens miljons asteroīdu ir idenficēti, taču ir vēl daudz mazo planētu, kas pagaidām nav novērojamas no Zemes niecīgo izmēru un lielā attāluma dēļ. Divdesmit divu mazās planētas ir nosauktas ar Latviju saistītos vārdos, kā piemēram -  23617 Daugava, 24709 Mītava, 24794 Kurzeme, 320153 Eglītis. Mazo planētu orbītas atšķiras no lielo planētu orbītām. Tām ir lielāka ekscentricitāte un lielāks orbītas slīpums attiecībā pret Zemes orbītas plakni. Spožākās mazās planētas var saskatīt binoklī vai tālskatī.

Tabula 1: Vieni no lielākajiem asteroīdiem Saules sistēmā

1. att. Asteroīdu joslas novietojums Saules sistēmā 

Lielākā mazā planēta ir Cerera. Vairums asteroīdu ir neregulāri, stūraini klinšu bluķi. Mazajām planētām iespējami pavadoņi, piemēram, asteroīdam Ida ir pavadonis. Asteroīdu virsma mēdz būt gan gaiša, gan tumša, to klāj meteorītu triecienu radīti krāteri. Smaguma spēks uz mazajām planētām ir niecīgs. Uz mazākajiem asteroīdiem kosmonautam pietiktu spēcīgi palekties, lai aizlidotu no tā. Asteroīdiem nav atmosfēras, jo to gravitācijas spēks ir pārāk mazs, lai noturētu gāzu atomus. Asteroīdi ir auksti ķermeņi. To temperatūra pat Saules apspīdētajā pusē nepārsniedz -100°C.

Asteroīdu uzbūve ir daudzveidīga un atkarīga no to izcelsmes un vēstures. Lielākā daļa asteroīdu sastāv no akmeņainiem materiāliem, metāliem un dažādu veidu ledus. Tie var būt monolīti (veidots kā viens vesels ķermenis, nevis dažādu daļu sakopojums), cieti objekti vai arī veidoti no brīvi savienotiem akmeņiem, kas tiek turēti kopā ar vājas gravitācijas palīdzību. Asteroīdu virsmas bieži vien ir pārklātas ar regolītu - irdens materiāls no vaļīgiem akmeņiem un putekļiem, kas radušies triecienu un erozijas rezultātā. Asteroīdu iekšējā struktūra var būt sarežģīta, ar iespējamu kodolu, mantiju un garozu, līdzīgi kā planētām (2. att.). Daži asteroīdi satur bagātīgus metālus, piemēram, dzelzi un niķeli, savukārt citi ir bagāti ar oglekli un organiskām vielām. Šī daudzveidība padara asteroīdus par interesantu objektu potenciālo materiālu iegūšanai.

2. att. Vestas iekšējās struktūras attēlojums ar kodolu, garozu un mantiju (NASA/JPL attēls)

Ne visas mazās planētas riņķo asteroīdu joslā. Vairākas mazo planētu grupas atrodas ārpus tās. Divas tādas interesantas grupas ir "grieķi" un "trojieši", kas riņķo pa Jupitera orbītu attiecīgi 60° pirms un 60° aiz tā. Mazo planētu vidū ir arī tādas, kas pienāk tuvu Saulei. Piemēram, Ikars perihēlijā atrodas divas reizes tuvāk Saulei nekā Merkurs. Vairāki desmiti asteroīdu tipa objektu atklāti arī Koipera joslā (3. att.), kas sākas aiz Neptūna orbītas. Lielā attāluma dēļ tie spīd vāji un ir grūti novērojami. 

3. att. Koipera josla, kas atrodas aiz Neptūna orbīta. Dzeltenā orbīta pieder Plutonam (NASA attēls)

Zemei tuvi objekti (angļu valodā "Near Earth Objects" jeb NEO) ir asteroīdi un komētas, kuru orbītas atrodas tuvu Zemes orbītai un kuri var potenciāli šķērsot mūsu planētas ceļu. Piemēram, 1994. gadā asteroīds vienstāva mājas lielumā palidoja garām Zemei pēc astronomiskiem mērogiem niecīgā 100 tūkstošu kilometru attālumā. Šie objekti ir svarīgi zinātniskajai izpētei un kosmosa aizsardzībai, jo dažiem no tiem ir iespēja sadurties ar Zemi, radot būtiskus draudus. NASA un citas kosmosa aģentūras aktīvi seko līdzi NEO orbītām, izmantojot teleskopus un radarus, lai identificētu un novērtētu potenciālos riskus. Papildus tam, NEO izpēte sniedz iespēju pētīt Saules sistēmas agrīno vēsturi un tās veidošanās procesus, jo šie objekti bieži ir labi saglabājušies no planētu veidošanās laikiem. Aktuāli ir arī izstrādāt tehnoloģijas, lai novirzītu potenciāli bīstamus objektus, tādējādi pasargājot Zemi no iespējamām katastrofām nākotnē.

Ārpus Saules sistēmas asteroīdi, kas pazīstami arī kā starpzvaigžņu objekti, ir reta, bet ārkārtīgi interesanta parādība. Pirmais atklātais starpzvaigžņu objekts bija "Oumuamua" (4. att.), kas 2017. gadā šķērsoja mūsu Saules sistēmu. Tas bija garš, cigāra formas objekts, kura izcelsme un sastāvs joprojām ir mistērija. Vēl viens ievērojams objekts bija "2I/Borisov", kas tika atklāts 2019. gadā un izrādījās, ka tā ir komēta ar pazīmēm, kas liecina par ūdens un putekļu klātbūtni. Šie atklājumi sniedz unikālu iespēju pētīt materiālus, kas veidojušies citās zvaigžņu sistēmās, un palīdz paplašināt mūsu izpratni par kosmosa daudzveidību un dinamiku.

4. att. Omuamua asteroīda ilustrācija (NASA attēls)

Pēdējo gadu laikā ir bijušas vairākas veiksmīgas misijas saistībā ar asteroīdiem, kas parāda, cik tuvu mēs esam, lai novērstu jebkādus potenciālus draudus, kā arī spētu iegūt vērtīgus resursus no tiem. Daži piemēri:

NASA Dawn

NASA "Dawn" misija (5. att.) ir viena no veiksmīgākajām asteroīdu izpētes misijām, kas tika uzsākta 2007. gadā. Dawn bija pirmā kosmosa zonde, kas apmeklēja divus galvenos asteroīdu joslas objektus – Vestu un Cereru. Misija atklāja daudz ko jaunu par šo divu objektu virsmām, sastāvu un ģeoloģisko vēsturi. Piemēram, "Dawn" dati palīdzēja saprast, ka uz Cerera atrodas sāļš ūdens!

5. att. Misijas "Dawn" lidojuma uz Cerera attēlojums (NASA attēls) 

JAXA Hayabusa

Japānas kosmosa aģentūras (JAXA) "Hayabusa" misija (6. att.), kas tika uzsākta 2003. gadā, bija pirmā, kas veiksmīgi atveda paraugus no asteroīda uz Zemi. Misija apmeklēja asteroīdu "Itokawa" un 2010. gadā atgrieza nelielus paraugus, kas palīdzēja zinātniekiem izpētīt asteroīda sastāvu un struktūru. "Hayabusa" misija bija nozīmīgs solis asteroīdu izpētē un sagatavoja ceļu nākotnes paraugu atgriešanas misijām.

6. att. Hayabusa misijas attēlojums, kā tika iegūti asteroīda paraugi (NASA attēls)

NASA OSIRIS-REx

"NASA OSIRIS-REx" misija tika uzsākta 2016. gadā, lai apmeklētu asteroīdu "Bennu" un atgrieztu paraugus uz Zemi (7. att.). 2020. gadā OSIRIS-REx veiksmīgi savāca paraugus no Bennu virsmas un atgrieza tos uz Zemi 2023. gadā. Šī misija ir būtiska, jo "Bennu" tiek uzskatīts par potenciāli bīstamu asteroīdu, kas nākotnē varētu sadurties ar Zemi. Līdz ar to šī misija deva iespaidus ar mūsu iespējām novirzīt asteroīdu no tā trajektorijas. Pie reizes tika atklāts, ka šie paraugi ir bagātīgi ar oglekli un ūdeni. Tā pētniecība ir vēl progresā, un tās rezultāti tiek nepacietīgi gaidīti, lai uzzinātu vairāk par Saules sistēmu, kā arī par iespējamo dzīvības esamības iemeslu uz Zemes.

7. att. "Bennu" asteroīda iegūtie materiāli (NASA attēls)

Komētas

Laiku pa laikam pie debess parādās "astes zvaigznes" - komētas. Lielākā daļa no tām ir vājas, saskatāmas tikai spēcīgā teleskopā. Tikai dažas reizes gadsimtā parādās lielas un spožas komētas, kas piesaista vispārēju uzmanību, piemēram, Heila-Bopa komēta 1997. gadā. Jaunu komētu parādīšanās nav prognozējama, paredzēt var tikai komētas atkārtotu parādīšanos. Pavisam zināmas aptuveni 4000 komētas. Tās riņķo ap Sauli pa ļoti izstieptām orbītām. Atšķirībā no planētām, komētas neriņķo vienā plaknē. To orbītu slīpumi attiecībā pret Zemes orbītas plakni ir ļoti dažādi. Komētu apriņķojuma periodi arī ir dažādi - pastāv komētas, kas atgriežas pie Saules ik pēc dažiem gadiem, bet lielai daļai komētu apriņķojuma periods ir tūkstoši un pat miljoni gadu. Visslavenākā neapšaubāmi ir Haleja komēta, kas atgriežas pie Saules reizi 76 gados un tiek novērota jau vairāk kā 2000 gadus. Komēta nosaukta angļu astronoma Edmunda Haleja vārdā, kurš atklāja tās periodiskumu. Haleja komēta attēlota vēsturiskos gleznojumos un gobelēnos. Latvijā atklāta tikai viena komēta. To atklāja 1914. gadā astronomijas amatieris Vladimirs Zlatinskis.

Tabula 2: dati par dažām komētām periodu pieaugšanas secībā

8. att. Heila – Bopa komēta uz zvaigžņu fona (Johannes-Kepler Observatorijas attēls)

Visas komētas pieder Saules sistēmai. Pēc mūsdienu priekšstatiem, Saules sistēmas ārējā daļā atrodas liels komētu mākonis, kurā ietilpst daudzi triljons komētu. To sauc par Orta mākoni un tas stiepjas trešdaļu attāluma līdz tuvākajai zvaigznei. Lielāko daļu apriņķojuma laika komētas pavada tālu no Saules - Orta mākonī un tikai īsu brīdi - Saules tuvumā. Komēta sastāv no irdena ledus, kurā ir daudz putekļu. Neskaitot ledu, komētas sastāvā ietilpst arī sasalis oglekļa dioksīds un citas vielas. Komētas ir nelielas. Piemēram, Heila-Bopa komētas diametrs ir aptuveni 40 km. Tuvojoties Saulei, komēta sakarst un ledus sāk iztvaikot. Ar komētu notiek strauja pārvērtība. No kodola izplūdusī gāze un līdzi aizrautie putekļi izveido milzīgu apvalku – komētas komu. Kad komēta pienāk tuvu Saulei, tai izveidojas komētas aste, kas stiepjas vairāku miljonu kilometru garumā. Komētas aste vienmēr vērsta projām no Saules (8. att.). Kaut arī aste ir plaša, tā ir ļoti retināta, caurspīdīga. Komētu astes mēdz būt divējādas - gāzu un putekļu. Gāzu aste ir taisna, zilgana, šaura un vērsta tieši projām no Saules. Šādu izskatu gāzu aste iegūst Saules vēja un starpplanētu magnētiskā lauka iedarbībā. Putekļu aste ir plata, dzeltenīga, vēdekļveidīga, nedaudz noliekta pretēji komētas kustības virzienam. Tā veidojas Saules gaismas spiediena iedarbībā, kas dzen putekļus projām no komētas kodola.

9. att. Ilustrācija, kā komētas aste ir vērsta attiecībā pret Sauli

Pēc iziešanas cauri perihēlijam komēta attālinās no Saules ar asti pa priekšu. Kodols atkal sasalst, bet aste izkliedējas kosmiskajā telpā. Šādā izskatā komēta pavada lielāko daļu apriņķojuma laika. Daudzkārt atgriežoties pie Saules, komēta noveco un spīd arvien vājāk. Galu galā komēta pārvēršas par putekļu un prāvāku daļiņu mākoni – meteoroīdu spietu, kas kustas pa bijušās komētas orbītu.

Viena no nozīmīgākajām misijām ir Eiropas Kosmosa aģentūras (ESA) "Rosetta" misija, kas 2014. gadā sasniedza komētu Čurjumova—Gerasimenko komētu un pavadīja ap to gandrīz divus gadus, nosūtot neskaitāmi daudz attēlu un datu par to. "Rosetta" misijas laikā pirmo reizi vēsturē tika veikta komētas virsmas izpēte ar nolaižamo moduli "Philae" (10. att.), kas sniedza vērtīgus datus par komētas sastāvu un struktūru. Vēl viena svarīga misija ir NASA "Stardust" misija, kas 2004. gadā savāca putekļu paraugus no komētas Vilda 2 un atgrieza tos uz Zemi, nodrošinot unikālu ieskatu par organiskajām vielām komētās. Nākotnes plānotajās misijās ietilpst ESA "Comet Interceptor", kas plānota 2029. gadā. Šīs misijas mērķis ir gaidīt un izpētīt dinamisku komētu vai starpzvaigžņu objektu, lai sniegtu jaunus datus par šiem retajiem kosmiskajiem ķermeņiem.

10. att. "Rosetta" misijas ilustrācija ar tās nolaišanās moduli (ESA attēls)

Meteori

Starpplanētu telpā atrodas neliels daudzums putekļu, akmentiņu, ledus gabalu un citu kosmiskās vielas fragmentu, kas riņķo apkārt Saulei. Tos sauc par meteoroīdiem. Tie var lidot kosmosā miljoniem gadu ilgi, līdz to ceļā trāpās Zeme vai cits debess ķermenis. Ja Zemes un meteoroīda trajektorijas krustojas, notiek sadursme. Meteoroīds ar lielu ātrumu ietriecas Zemes atmosfērā, lielās berzes dēļ sakarst, izkūst un iztvaiko. Pie debess redzams īslaicīgs svītrveida gaismas uzliesmojums, ko sauc par meteoru jeb “krītošo zvaigzni”. Spožu meteoru spēj radīt neliels meteoroīds smilšu grauda lielumā. Ļoti reti gadās meteori, kas spožumā pārspēj Venēru vai pat pilnu Mēnesi. Tos rada meteoroīdi, kuru masa ir daži grami un vairāk. Šādus meteorus sauc par bolīdiem. Bolīda lidojums ilgst vairākas sekundes. Atkarībā no lidojuma ātruma, bolīda krāsa ir balta, dzeltena vai sarkanīga. Gāzes, kas palikušas bolīda trajektorijā, vēl kādu brīdi turpina spīdēt. Šo parādību sauc par meteora pēdu.

	​
Spožs Zemes mākslīgais pavadonis, kas fotogrāfijā atgādina meteoru. D. Bekera foto. 35 kb	Ļoti spoža bolīda zīmējums. 3 kb

Parasti naktī stundas laikā var ieraudzīt tikai pāris meteorus, taču dažas reizes gadā novērojamo meteoru skaits pieaug. Tas notiek tad, kad Zeme sastopas ar veselu meteoroīdu spietu, kas rada meteoru plūsmu. Tad stundā iespējams ieraudzīt pat vairākus desmitus spožu meteoru. Analizējot meteorus radījušo kosmisko ķermeņu orbītas, tika noskaidrots, ka meteoru plūsmas rodas, sairstot komētām.

Galvenās meteoru plūsmas

Ja meteoroīdu spiets, kas veido meteoru plūsmu, ir izveidojies sen, tas ir plaši izkliedēts gar bijušās komētas orbītu un Zeme, riņķojot ap Sauli, katru gadu noteiktos datumos saskaras ar to. Ja meteoroīdu spiets ir izveidojies nesen, tas ir kompakts un saskare ar Zemi iespējama tikai reizi vairākos gados. Šādos gadījumos novērojama nevis meteoru plūsma, bet vesels meteoru lietus, kad stundas laikā var novērot daudzus tūkstošus meteoru. Ļoti spēcīgus meteoru lietus 1799., 1833., 1866. un 1966. gadā radīja Leonīdu meteoru plūsma. 1998. gadā prognozētais Leonīdu meteoru lietus nenotika.

Meteoru parādības

Meteorīti

Tikai ļoti retos gadījumos meteoroīds nesadeg Zemes atmosfērā pilnīgi, bet nokrīt uz Zemes. Krišanas laikā tas redzams kā spožs bolīds, kura lidojumu pavada dunoņa vai dārdoņa. Uz Zemes nokritušu debess ķermeni sauc par meteorītu. Pēc mūsdienu priekšstatiem, meteorīti nav saistīti ar meteoru plūsmām, bet gan ar asteroīdiem. Meteorīti ir asteroīdu šķembas. Tie kādreiz atradušies samērā lielu asteroīdu iekšienē, līdz sadursmes rezultātā asteroīdi sašķēlušies un to šķembas izmētātas kosmosā. Tāpēc meteorītu izpēte dod unikālu informāciju par Saules sistēmas veidošanos un attīstību.

Akmens meteorīts. NASA attēls. 38 kb	Dzelzs meteorīts. I. Vilka foto. 91 kb

Pēc ķīmiskā sastāva izšķir akmens meteorītus, dzelzs meteorītus un dzelzs-akmens meteorītus. Lielākā daļa meteorītu ir akmens meteorīti. Meteorīta virsmu klāj plāna, tumša un gluda apkusuma kārta. Lūzumu vietās redzama gaišāka viela. Vairums akmens meteorītu ir hondrīti, kas satur apaļas, nelielas akmens lodītes - hondras.

Meteorītu iedalījums

Gadā uz zemeslodes nokrīt apmēram tūkstotis dažāda lieluma meteorītu, taču vairums paliek neatrasti, jo nokrīt okeānos vai mazapdzīvotās vietās. Daļu meteorītu neatrod uzreiz, bet pēc ilgāka laika. Pavisam zināmi vairāki tūkstoši meteorītu. Pasaules lielākais meteorīts ir Hobas meteorīts ar masu 60 t, kas atrodas nokrišanas vietā Namībijā, Āfrikā. Latvijā zināmi četri meteorītu krišanas gadījumi (1820. gadā Līksnā, 1863. gadā Biržos pie Jēkabpils, 1864. gadā Neretā un 1890. gadā Baldonē pie Misas). Visi četri meteorīti ir akmens meteorīti ar masu 5 līdz 16 kg. To krišanu novērojuši aculiecinieki, kas dzirdējuši spēcīgu troksni un divos gadījumos redzējuši nokrītam pašu meteorītu. 20. gadsimtā Latvijā nav reģistrēta neviena meteorīta krišana.

Lielākie meteorīti

Ļoti reti krītoši meteorīti nodara materiālus bojājumus, piemēram, izsit caurumu mājas jumtā vai siltumnīcas stiklā, trāpa automobilim vai mājdzīvniekam. 1982. gadā meteorīts trāpīja dzīvojamā ēkā Vezersfīldā, Konektikutas štatā, ASV. Mājas iemītnieki šo notikumu apraksta tā: “Mums likās it kā pēkšņi mājā iebrauktu kravas automašīna. Iesteigušies blakusistabā redzējām, ka tā ir pilna ar dūmiem un apmetuma putekļiem, bet griestos ir prāvs caurums.”

Kāli meteorīta krāteris Igaunijā. I. Vilka foto. 121 kb	Manikuagana meteorīta krāteris Kanādā. NASA attēls. 114 kb

Lielākie meteorīti nenobremzējas atmosfērā līdz galam, bet ar lielu ātrumu ietriecas Zemes virsmā, radot meteorīta krāteri. Uz Zemes atklāti vairāk nekā 100 lielu meteorītu krāteru. Meteorīti, kas rada lielus krāterus, krīt uz Zemes ļoti reti. Ir aprēķināts, ka kosmiskais ķermenis, kas spēj izveidot krāteri vairāku desmitu kilometru diametrā, krīt aptuveni reizi 10 miljonos gadu. Mazāki meteorīti krīt biežāk. Reizi vairākos tūkstošos gadu uz Zemes var nokrist meteorīts, kas rada krāteri 1 km diametrā. Slavenākais meteorīta krāteris atrodas Arizonā, ASV. Tā diametrs ir 1200 m un dziļums 175 m. Krāteris izveidojies aptuveni pirms 30 tūkstošiem gadu. Latvijai tuvākais meteorīta krāteris atrodas Sāmsalā, Igaunijā. Tas ir Kāli meteorīta krāteris, pareizāk sakot, 7 krāteru grupa. Lielākā krātera diametrs ir 110 m, dziļums 16 m, tā dibenā izveidojies ezers.

Milzīga meteorīta krišana uz Zemes mākslinieka skatījumā. NASA attēls. 81 kb

Lielākie meteorītu krāteri*

* - Krāteri, kas redzami zemes virspusē un nav pilnībā pārklāti ar nogulumiežiem.