Pás planetek je oblast ve tvaru toru, která se zhruba rozkládá v prostoru mezi drahami Jupiteru a Marsu a obsahuje mnoho nepravidelně tvarovaných těles, jež jsou od sebe v průměru vzdálena přibližně milion kilometrů. Tento poslední detail většinu lidí překvapí: navzdory tomu, jak přeplněně jej zobrazuje sci-fi, je pás planetek téměř výhradně tvořen prázdným prostorem, v němž jsou skalnatá tělesa rozptýlena v obrovských vzájemných vzdálenostech.
Pás planetek je nejvnitřnějším a nejmenším cirkumstelárním diskem ve Sluneční soustavě. Jeho celková hmotnost se odhaduje na 3 % hmotnosti Měsíce, přičemž asi 60 % z toho připadá na čtyři největší planetky: Ceres, Vesta, Pallas a Hygiea. Jinými slovy, téměř vše v pásu tvoří buď jedno ze čtyř poměrně velkých těles, nebo obrovské množství mnohem menších úlomků.
Ani největší z obyvatel pásu není nijak velký. Ceres, jediný objekt v pásu planetek dostatečně velký na to, aby byl klasifikován jako trpasličí planeta, má v průměru asi 950 km, zatímco Vesta, Pallas a Hygiea mají střední průměr menší než 600 km. Žádné z nich se svou velikostí ani nepřibližuje planetě.
Nejprve předpovězená mezera, pak objev
Poloha pásu nebyla objevena náhodou. Astronomové na základě pravidelností v rozestupech známých planet po desetiletí tušili, že mezi Marsem a Jupiterem něco chybí, ještě dříve, než to kdokoli našel. Dne 1. ledna 1801 objevil Giuseppe Piazzi drobný pohybující se objekt s dráhou, jejíž poloměr přesně odpovídal hodnotě předpovězené tímto pravidlem. Asi o 15 měsíců později objevil Heinrich Olbers ve stejné oblasti druhý objekt, Pallas — a rychle se ukázalo, že nejde o jedinou chybějící planetu, ale o něco zcela jiného.
Toto „něco jiného" bylo lákavé vysvětlit jako pozůstatky planety. V roce 1802 Olbers navrhl Herschelovi a Gaussovi, že Ceres a Pallas jsou úlomky mnohem větší zničené planety, avšak obrovské množství energie potřebné ke zničení planety spolu s nízkou celkovou hmotností pásu tuto hypotézu nepodporuje. Pás nikdy nebyl planetou, která se rozpadla — byl planetou, která nikdy nedostala příležitost vzniknout.
Rychle sestavený, pak z velké části odklizený
Ukazuje se, že časový průběh formování pásu byl pozoruhodně rychlý. Studie z roku 2007 zaměřená na zirkonové krystaly v antarktickém meteoritu, o němž se předpokládá, že pochází z Vesty, naznačila, že Vesta — a potažmo zbytek pásu planetek — vznikla během 10 milionů let od vzniku Sluneční soustavy, což je z planetárního hlediska geologický okamžik.
Co nepřežilo, byl původní objem pásu. Většina původního materiálu pásu planetek byla vyvržena přibližně během 1 milionu let od jeho vzniku vlivem gravitačních poruch, přičemž zbylo méně než 0,1 % hmotnosti prvotního pásu; odhaduje se, že prvotní populace byla 200krát větší než dnešní. Gravitace Jupiteru zde v podstatě zabránila vzniku planety a poté odvrhla téměř veškerý surový materiál, z něhož by mohla vzniknout.
Co skutečně zbylo
Navzdory této dramatické ztrátě zůstává to, co je zachováno, stále značné co do počtu, i když ne co do hmotnosti. Více než 200 planetek v pásu je větších než 100 km a infračervené průzkumy naznačují, že pás obsahuje mezi 700 000 a 1,7 milionu planetek o průměru 1 km nebo více. Jde o skutečně obrovskou populaci objektů, jen rozptýlenou v opravdu obrovském objemu prostoru.
Složení se liší podle vzdálenosti od Slunce. Planetky typu S (bohaté na silikáty) tvoří asi 17 % celkové populace planetek a jsou běžnější ve vnitřní oblasti pásu, do 2,5 AU od Slunce — což připomíná, že pás není jednotný prstenec identické suti, ale strukturovaný útvar rozdělený do zón, formovaný teplotou a historií vzniku.
Mezery vytvořené Jupiterem
Ne každá vzdálenost od Slunce v rámci pásu je stejně obydlená. V roce 1866 objevil Daniel Kirkwood mezery v drahových vzdálenostech pásu, způsobené rezonancemi s Jupiterem; při rezonanci 3:1, ve vzdálenosti 2,502 AU od Slunce, by planetka oběhla Slunce třikrát za dobu, po kterou Jupiter dokončí jeden oběh. Objekty, které by se nacházely přesně v těchto rezonančních vzdálenostech, jsou v průběhu času gravitačně destabilizovány a vyčištěny, čímž vznikají nápadné prázdné pásy.
Tyto rezonance rovněž určují okraje pásu. Oběžnou rezonanci 4:1 s Jupiterem, ve vzdálenosti 2,06 AU, lze považovat za vnitřní hranici pásu planetek. A hustota není v celé struktuře stejná: k roku 2006 obsahovala kompaktní „jádrová" oblast hlavního pásu, ležící mezi silnými Kirkwoodovými mezerami 4:1 a 2:1 ve vzdálenosti 2,06 a 3,27 AU, 93 % všech objevených a očíslovaných malých planet Sluneční soustavy. Téměř celá známá populace je namačkána do poměrně úzkého pásu, zatímco za jeho hranicemi je rozptyl mnohem řidší.
Pás, který se stále sám rozbíjí
Pás planetek není statickým muzeem zbylého materiálu — stále se sám aktivně sráží. Očekává se, že ke srážkám mezi tělesy hlavního pásu se středním poloměrem 10 km dochází přibližně jednou za 10 milionů let, což je pomalý, ale vytrvalý rytmus destrukce, který dál přetváří populaci pásu v kosmických časových měřítkách.
Tyto srážky zanechávají otisk, který astronomové mohou vysledovat. V roce 1918 si japonský astronom Kijocugu Hirajama všiml, že dráhy některých planetek sdílejí podobné parametry, čímž identifikoval první rodiny planetek; v současnosti existuje asi 20 až 30 sdružení, u nichž je pravděpodobné, že jde o rodiny planetek — shluky úlomků, které se stále vzdalují od společného mateřského tělesa. Rodina Flora, jedna z největších rodin planetek s více než 13 000 známými členy, mohla vzniknout srážkou před méně než 1 miliardou let. Některé srážky jsou ještě mnohem novější: rodina Karin zřejmě vznikla asi před 5,7 miliony let při srážce s mateřskou planetkou o poloměru 33 km — dostatečně nedávno, z hlediska časového měřítka Sluneční soustavy, aby byla stále považována za geologicky čerstvé trosky.
Část těchto trosek nakonec dorazí až na Zemi. Z 50 000 meteoritů dosud nalezených na Zemi se předpokládá, že 99,8 % pochází z pásu planetek — téměř každý kámen, který přežije pád zemskou atmosférou, má svůj původ v téže rozptýlené oblasti mezi Marsem a Jupiterem.
Navštívený, obletěný a zmapovaný
Kosmické sondy poprvé přeletěly toto území před více než půl stoletím. První sondou, která proletěla pásem planetek, byla Pioneer 10, jež do této oblasti vstoupila 16. července 1972 a dokázala, že sonda může projít, aniž by byla zničena úlomky, navzdory raným obavám z rizika srážky.
O desítky let později se konečně zastavila specializovaná mise, aby se podívala zblízka. Sonda Dawn, vypuštěná agenturou NASA v září 2007, vstoupila na oběžnou dráhu kolem Vesty 16. července 2011 a dokončila 14měsíční průzkumnou misi, než odletěla k Ceres, kde vstoupila na oběžnou dráhu 6. března 2015 — a proměnila dvě z největších těles pásu ze vzdálených světelných bodů ve zmapované, vyfotografované světy.