Sú zložené zo širokého spektra zaujímavých prvkov a zlúčenín. Môžu slúžiť aj na budovanie vesmírnych staníc.
Ťaženie na asteroide. Zdroj: Spacefactor.com
Americký Národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) vykonal minulý rok test, pri ktorom úspešne zmenil dráhu asteroidu Dimorphos. Aby bola táto metóda ochrany Zeme pred nárazmi asteroidov úspešná, potrebujeme mať čo najviac informácií o stavbe a zložení asteroidov. Sú tiež zaujímavé ako zdroje surovín.
Zloženie asteroidov
Intenzívne pozorovanie asteroidov v posledných troch desaťročiach viedlo k zisteniu, že ich zloženie je veľmi rôznorodé. Jeho poznanie je jedným z dôležitých kľúčov k správnemu pochopeniu prvotných procesov prebiehajúcich v slnečnej hmlovine počas raných štádií formovania sa a diferenciácie planetezimál – malých kamenných alebo ľadových objektov, ktoré sú považované za stavebné kamene protoplanét a planét.
Hlavným zdrojom našich informácií o zložení asteroidov je ešte stále spektrálna analýza odrazeného slnečného svetla. A to aj napriek tomu, že významné poznatky priniesli aj ďalšie pozorovacie techniky, ako napríklad polarimetria a radarové merania. Väčšina interpretácií týchto údajov sa opiera o porovnania s vlastnosťami mineralogických vzoriek nájdených v rôznych typoch meteoritov.
Na skúmanie série vhodne zvolených parametrov považovaných za potenciálne prejavy vnútorného zloženia sa používajú rôzne štatistické metódy. Pomocou vytvárania štatistických skupín boli definované jednotlivé tzv. taxonomické typy. Počet vybraných taxonomických typov významne závisí od množstva zvolených triediacich znakov. V poslednom období sa však dokázalo, že ak sa v triedení zachádza do veľkých podrobností, klasifikácia nie je jednoznačná a závisí od zvolenej hladiny príslušného rozoznávacieho znaku. Základné typy sú však aj pri použití rôznych metód zhodné. Môžeme ich preto považovať za spoľahlivo identifikované a definované, pričom základné typy pravdepodobne reprezentujú výrazne odlišné mineralogické zloženie.
Klasifikácia asteroidov
Prvý taxonomický systém zaviedli v roku 1975 C. R. Chapman, D. Morrison a B. Zellner, ktorí v časopise Icarus predstavili klasifikáciu asteroidov podľa niekoľkých ľahko pozorovateľných optických vlastností, nezávislých od konkrétnych mineralogických interpretácií.
Táto taxonómia bola neskôr rozšírená na päť tried (C, S, M, E a R), presne definovaných z hľadiska siedmich parametrov získaných z polarimetrie, spektrofotometrie, rádiometrie a UBV fotometrie (meranie jasnosti v ultrafialovej, modrej a vo viditeľnej časti spektra). Zhruba 13 percent asteroidov sa nepodarilo priradiť do žiadnej z 5 tried a sú označované U (neklasifikovateľné). Neskôr sa ukázalo, že do tried E a R možno zaradiť len malé počty asteroidov. S postupom času prešlo odborníkom popod prsty množstvo materiálu, identifikovali tak ďalšie početné skupiny a pridali ešte triedy D a P. Priblížme si teraz, aké sú najvšeobecnejšie charakteristiky najčastejšie sa vyskytujúcich typov.
S trieda (kremičitanové)
Patria sem asteroidy z vnútornej časti hlavného pásu asteroidov, teda zo vzdialeností 2 až 3,5 astronomickej jednotky od Slnka (astronomická jednotka so skratkou au je rovná priemernej vzdialenosti Zeme od Slnka). Z asteroidov so známym zložením tvoria asi jednu šestinu. Na ich povrchoch dominuje zmes kremičitanov bohatých na železo alebo horčík spolu s čistým železom a niklom. Prevláda tiež nízke relatívne zastúpenie prchavých látok. Javia sa mierne červenkasto a majú stredne veľké albedo s hodnotami 0,1 – 0,2 (albedo daného povrchu alebo telesa je definované ako pomer odrazeného a dopadajúceho svetla). Asteroidy triedy S obsahujú najmä minerály olivín a pyroxén. Predpokladá sa, že prešli teplotnou diferenciáciou pri približne 1000 stupňoch Celzia. Nie je jasné, či ich analógiou sú kamenno-železné meteority alebo mierne tepelne pretvorené primitívne častice slnečnej prahmloviny rozličného zloženia.
M trieda (kovové)
Asteroidy triedy M sa vyskytujú prednostne vo vnútornej časti hlavného pásu asteroidov. Ich povrchy sú bohaté na kovy, predovšetkým železo a nikel. Preto sa javia viac červenkasto než asteroidy triedy S. Albedo je na úrovni od 0,10 do 0,18. Okrem železa a niklu sa občas vyskytujú prímesi kremičitanov a minerálu enstatit. Zložením sa podobajú železným meteoritom a pravdepodobne reprezentujú úlomky jadier telies s kovovým jadrom a plášťom z kremičitanov. Radarové pozorovania asteroidu (16) Psyche, veľkého asteroidu typu M, sa s týmito závermi zhodujú a naznačujú, že (16) Psyche je zrážkou rozbitá časť kovového jadra veľkého materského asteroidu asi rovnakých rozmerov ako asteroid (4) Vesta.
Relatívne zastúpenie jednotlivých taxonomických typov na heliocentrickej vzdialenosti.
Zdroj: J. Gradie a E. Tedesco, časopis Science
C trieda (uhlíkaté)
Asteroidy zaradené do tejto triedy tvoria až tri štvrtiny všetkých známych asteroidov. Pohybujú sa najmä vo vzdialenosti približne 3 au od Slnka, no nachádzame ich prakticky v celom hlavnom páse. Sú veľmi tmavé, albedo neprekračuje hodnotu 0,07. Materiál na ich povrchu je bohatý na uhlíkaté zložky. Asi dve tretiny tejto triedy asteroidov obsahujú značné zastúpenie prchavých látok, konkrétne vody. Obsahujú aj hydrátované silikáty s prímesami uhlíka alebo organických zlúčenín, napríklad kremičitan vápenatý CaSiO3. Asteroidy triedy C sa z hľadiska zloženia podobajú uhlíkatým chondritickým meteoritom, čo sú zhluky veľmi primitívnych minerálov, ktoré po svojom skondenzovaní prešli len malým alebo žiadnym metamorfizmom.
P trieda (organické látky – menej)
Asteroidy tejto triedy sú sústredené do vonkajšej časti hlavného pásu asteroidov, do vzdialeností 3 až 5 au od Slnka. Majú slabo červenkastý vzhľad a nízke albedo 0,02 – 0,06. Na ich povrchoch sa nachádzajú rovnaké organické zlúčeniny, ktoré sú prítomné aj na povrchoch kometárnych jadier. Obsahujú malé množstvo organických látok a tiež kremičitany bohaté na prímesi uhlíka. Pozorovania naznačujú možný výskyt zmrznutej vody.
D trieda (organické látky – viac)
Asteroidy tejto triedy sa podobajú na P triedu s výnimkou toho, že sú ešte viac sfarbené do červena a sú ďalej od Slnka. Do tejto triedy patria i Trójania (asteroidálne telesá v libračných bodoch L1 a L2 sústavy Slnko – Jupiter) a tiež niektoré malé mesiačiky Jupitera. Obsahujú viac organických látok a kremičitany bohaté na prímesi uhlíka. Aj tu pozorovania naznačujú možný výskyt zmrznutej vody.
Veľmi zaujímavý je fakt, že rozdielne taxonomické typy asteroidov sa prednostne vyskytujú v rôznych heliocentrických vzdialenostiach. Uvedená postupnosť typov sa zvyčajne interpretuje ako postupnosť odrážajúca zmeny v zložení materiálu, ktorý kondenzoval na pevné častice v slnečnej hmlovine v rôznych podmienkach, spôsobených najmä poklesom teploty so vzdialenosťou od Slnka. Väčšina primitívnych typov asteroidov zodpovedajúcich najmenej metamorfovanému materiálu (typy C a D) sa vyskytuje vo vonkajšej časti hlavného pásu asteroidov medzi Marsom a Jupiterom. Väčšina asteroidov v tejto vonkajšej oblasti má podobné vlastnosti ako kometárne jadrá.
V súčasnosti sú niektoré asteroidy predmetom skúmania vesmírnymi sondami. Úspešný priebeh týchto experimentov môže podstatne prispieť k našim vedomostiam nielen o stavbe a zložení asteroidov, ale aj o podmienkach formovania sa väčších telies všeobecne v raných štádiách vývoja slnečnej sústavy.
Predstava ťažby na asteroide. Zdroj: Karl Nielsen’s Blog
Asteroidy ako zdroje surovín
Hoci zatiaľ vnímame asteroidy hlavne ako nebezpečných susedov, ktorí by mohli ohroziť život na Zemi, postupne sa derie do popredia myšlienka, že by mohli byť pre ľudstvo aj užitočné. Hlavne asteroidy zo skupiny blízkozemských (NEA – Near Earth Asteroids) majú dve vlastnosti, ktorými môžu byť nápomocné, obzvlášť pre kozmonautiku.
Prvou užitočnou vlastnosťou je, že sú zložené zo širokého spektra zaujímavých prvkov a zlúčenín. Primitívne asteroidy, ktoré prešli len malým alebo žiadnym metamorfizmom pravdepodobne obsahujú uhlíkaté zlúčeniny a organické látky, ako aj vodnaté íly. Tieto materiály by sme mohli vyťažiť a spracovať na množstvo výrobkov podporujúcich výskum vesmíru. Patria sem najcennejšie položky pre astronautov – palivo, voda a kyslík.
Umelecká predstava základne na Mesiaci. Zdroj: Wikimedia Commons
Navyše na priamu podporu budovania vesmírnych staníc a kolónií môžu byť asteroidy cenným zdrojom rúd. Ruda je v geologickom chápaní jednoducho koncentrácia prvkov alebo minerálov na jednotku hmotnosti dostatočne veľká na ziskovú ťažbu. Asteroidy sú plné cenných prvkov, pričom najlákavejšie vyzerajú kovové asteroidy.
Ako príklad môžeme uviesť železný meteorit, ktorý vyhĺbil známy Barringerov kráter v Arizone. Nájdené vzorky obsahujú 90 percent železa, 7 percent niklu a mnohé stopové prvky, napríklad 1,57 gramu zlata na tonu alebo 6,3 gramu platiny na tonu. Nemusí sa to zdať veľa, aj keď 6 gramov na tonu považujeme za veľmi bohatú platinovú rudu kdekoľvek na svete. Pri priemere meteoritu 100 metrov dostaneme 200 000 trojských uncí zlata a 1 300 000 trojských uncí platiny (1 trojská unca sa rovná 31,1 gramu). Odhad súčasnej ceny len týchto dvoch prvkov z pomerne malého asteroidu je asi 600 miliónov eur. Železné meteority obsahujú aj bohaté rudy kobaltu, chrómu, gália, germánia, irídia a množstvo ďalších vzácnych a ľudstvom využívaných prvkov.
Druhou výhodou asteroidov je, že sa nachádzajú už v medziplanetárnom priestore mimo zemskej gravitácie. Cena vynesenia materiálu zo zemského povrchu do vesmíru je asi 10 000 eur za kilogram. Keďže asteroidy sú už vo vesmíre, vedeli by sme materiály z nich potenciálne využiť na konštrukciu vesmírnych staníc. Samozrejme, nesmieme zabudnúť, že dnes ešte nemáme nástroje na ich transport na zemskú dráhu a je to stále len vedecký sen. Už teraz však vznikajú veľké korporácie, ktoré sa seriózne pripravujú na ťažbu na asteroidoch. Medzi 5 najväčších patria Karman (Denver, Colorado), TransAstra (Los Angeles, Kalifornia), AstroForge (Huntington Beach, Kalifornia), Origin Space (Nanjing, Čína) a Asteroid Mining Corporation (Londýn, Spojené kráľovstvo).
(JM)
