Рис.7.12. Вверху: астероид Итокава (25143 Itokawa) размером 535×294×209 м (фото: межпланетный зонд «Хаябуса», Япония). Внизу: схематическое изображение астероида, на котором указана средняя плотность двух его частей.

Классификация астероидов основывается на параметрах их орбит и спектрах солнечного света, отраженного и поглощенного, а затем переизлученного их поверхностью. Для подавляющего числа астероидов пока измерены лишь эти их характеристики. Исследования астероидов с близкого расстояния с помощью космических зондов пока продвинулись не слишком далеко: к середине 2018 г. межпланетные аппараты 9 раз пролетали вблизи астероидов, трижды выходили на орбиту вокруг них (это были Эрос, Итокава и Веста) и дважды касались их поверхности (Эрос, Итокава). При этом лишь с поверхности Итокавы были доставлены на Землю несколько крупиц вещества. До сих пор не было ни одной успешной посадки на поверхность астероидов и исследования их недр.

Рис.7.13. (вверху). Астероид 243 Ида и ее маленький спутника Дактиль. Фото сделано зондом «Галилео» (NASA) в 1993 г. с расстояния 10  500 км. Длина Иды — 58 км, а ее ось вращения ориентирована вертикально с небольшим наклоном вправо.

Рис.7.14. Дактиль — спутник 243 Иды. Размеры Дактиля 1,2 × 1,4 × 1,6 км. Неизвестно, является он осколком Иды или был захвачен ею из числа самостоятельных астероидов. Снимок сделан 28 августа 1993 г. зондом «Галилео» с расстояния около 4000 км, за 4 минуты до его наиболее тесного сближения с астероидом Ида.

По параметрам орбит астероиды принято делить на группы и семейства.

Группы астероидов — это относительно свободные образования, связанные каким-либо одним параметром орбиты; пример — группа астероидов, пересекающих орбиту Меркурия (или Венеры, или Земли…). Еще пример — группа астероидов, движущихся синхронно с какой-либо планетой вдоль ее орбиты в окрестности точек либрации L₄ и L₅. Такие астероиды называют троянцами данной планеты; особенно много троянцев у Юпитера. Нередко группы делятся на подгруппы, или типы. Например, троянцы Юпитера состоят из двух подгрупп, одна из которых отстает от Юпитера вдоль его орбиты на 60° (это собственно троянцы), а другая опережает его на те же 60° (это греки).

Рис.7.15. Астероиды «греки» и «троянцы» на орбите Юпитера в районе точек Лагранжа L₄ и L₅ (рисунок)

Обычно группа или подгруппа получает название по имени первого астероида, который был обнаружен на орбите данного типа. Например, группа астероидов, пересекающих орбиту Земли, состоит из двух подгрупп — Атона и Аполлона. У астероидов типа Атона (2062 Aten) большая полуось орбиты меньше, чем у Земли, но расстояние в афелии больше перигелийного расстояния Земли; эти астероиды в основном движутся внутри орбиты Земли и только в окрестности афелия могут ее пересечь. У астероидов типа Аполлона (1862 Apollo) перигелийное расстояние меньше, чем афелийное расстояние Земли, поэтому они могут проникать внутрь земной орбиты и при этом пересекать ее.

Более обширную группу составляют астероиды, сближающиеся с Землей (Near-Earth Asteroids = NEA), перигелийные расстояния которых не превышают 1,3 а. е. Кроме подгрупп Атона и Аполлона, к ним относятся астероиды типа Амура (1221 Amor) и Атиры (163693 Atira). Первые движутся вне орбиты Земли, а вторые — внутри нее. Астероиды этих четырех типов — Атона, Аполлона, Амура и Атиры — иногда называют АААА-астероидами. Из их числа выделяют потенциально опасные астероиды (Potentially Hazardous Asteroids = PHA), орбиты которых сближаются с орбитой Земли менее чем на 0,05 а. е. (около 7,5 млн км). В середине 2018 г. было известно 18 433 NEA и 1922 PHA.

Генетической связи между астероидами, входящими в одну группу или подгруппу, обычно нет. Под действием гравитационных возмущений со стороны массивных планет астероиды нередко меняют свои орбиты и поэтому могут переходить из одной группы в другую.

Иное дело — семейства астероидов. В смысле особенностей движения их членов это более однородные коллективы, близкие друг к другу по нескольким орбитальным параметрам. В 1915–1918 гг. японский астроном Кийогуцу Хираяма (1874–1943) впервые выделил 5 семейств астероидов: Флоры, Фемиды, Эос, Корониды и Марии, которые обычно называют семействами Хираямы. Он обнаружил, что члены каждого такого динамического семейства имеют сходные орбитальные элементы — большую полуось, эксцентриситет и наклонение орбиты, — что, вероятно, указывает на их генетическое родство. Возможно, это осколки одного родительского тела, разрушенного столкновением. Сейчас, открыв сотни тысяч новых астероидов, астрономы выделяют среди них 20÷30 густонаселенных семейств и около сотни малонаселенных. Почти 35 % астероидов Главного пояса входят в состав семейств. Общая точка зрения по-прежнему состоит в том, что семейства образовались при разрушении крупных астероидов от столкновений с себе подобными.

Физическая классификация астероидов фактически основывается на оптических свойствах их поверхности. Измеряются альбедо в видимом диапазоне спектра, цвет и спектр инфракрасного излучения. Высоким геометрическим альбедо обладает только Веста (A = 0,42) и ее «родственники» — вероятные осколки. У большинства же астероидов поверхность темная (A = 0,05÷0,2).

Исходная спектральная классификация астероидов была очень простой: в ней выделяли всего три типа — C, S и U.

К типу C (от carbonaceous) относили объекты с очень темной (A = 0,03÷0,10) углеродистой поверхностью. К этой группе принадлежат 75 % всех известных астероидов.

К типу S (от silicaceous) относили объекты с более светлой (A = 0,10÷0,22) силикатной, «каменной» поверхностью. К этой группе принадлежат 17 % астероидов. Среди них небольшую подгруппу составляют астероиды M-типа (от metal), в спектре которых обнаруживаются признаки свободного металла.

К типу U (от unclassified) относили оставшиеся 8 % тел, не поддававшиеся простой классификации.

Ныне, благодаря измерениям в ближнем ИК-диапазоне, спектральная классификация астероидов значительно расширена и детализирована. В ней выделено множество новых и переходных типов и подтипов.

Как оказалось, орбитальные и спектральные характеристики астероидов статистически взаимосвязаны. Во внутренней части Главного пояса астероидов, т. е. ближе к Солнцу, преобладают тела S-типа, а во внешней его части, дальше от Солнца, — тела C-типа. Расчеты небесных механиков показали, что астероиды Главного пояса движутся по устойчивым орбитам, слабо эксцентричным или близким к круговым. Они находятся в «безопасной» зоне, где минимально гравитационное влияние на них больших планет, в первую очередь Юпитера. Поэтому считается, что пространственное разделение астероидов с разным типом поверхности, т. е. состоящих из вещества разного типа, отражает исходное состояние Солнечной системы, фактически структуру протопланетного диска.

Хотя общие закономерности распределения астероидов кажутся понятными, при подробном изучении отдельных малых тел выясняется, что каждое из них уникально и имеет свою собственную, иногда весьма драматическую историю. Например, члены динамических семейств астероидов (Фемиды, Флоры, Гильды, Эос и др.), очевидно имеющие общее происхождение, заметно различаются по оптическим характеристикам, что указывает на какие-то их особенности.