Asteroidebæltet er et torusformet område, der nogenlunde strækker sig i rummet mellem Jupiters og Mars' baner, og som indeholder mange uregelmæssigt formede legemer, der i gennemsnit ligger omkring en million kilometer fra hinanden. Denne sidste detalje overrasker de fleste mennesker: på trods af hvor overfyldt science fiction fremstiller det, er asteroidebæltet næsten udelukkende tomt rum, med klippelegemer spredt over enorme afstande fra hinanden.
Asteroidebæltet er den inderste og mindste cirkumstellare skive i solsystemet. Dets samlede masse anslås til at være 3 % af Månens, hvoraf omkring 60 % findes i de fire største asteroider: Ceres, Vesta, Pallas og Hygiea. Næsten alt i bæltet er med andre ord enten et af de fire relativt store legemer eller en enorm spredning af meget mindre stumper.
Selv det største medlem er ikke særlig stort. Ceres, det eneste objekt i asteroidebæltet, der er stort nok til at blive klassificeret som dværgplanet, har en diameter på cirka 950 km, mens Vesta, Pallas og Hygiea har gennemsnitlige diametre på under 600 km. Ingen af dem kommer i nærheden af planetarisk størrelse.
Et forudsagt hul, derefter en opdagelse
Bæltets placering blev ikke opdaget ved et tilfælde. Astronomer havde mistanke om, at der var noget mellem Mars og Jupiter i årtier, før nogen fandt det, baseret på mønstre i, hvordan de kendte planeter var placeret. Den 1. januar 1801 fandt Giuseppe Piazzi et lille objekt i bevægelse med en bane, der nøjagtigt matchede den radius, som mønsteret forudsagde. Omkring 15 måneder senere opdagede Heinrich Olbers et andet objekt i samme region, Pallas — og det stod hurtigt klart, at der ikke var tale om en enkelt manglende planet, men om noget helt andet.
Det "noget andet" var fristende at forklare som resterne af en planet. I 1802 foreslog Olbers over for Herschel og Gauss, at Ceres og Pallas var fragmenter af en langt større planet, der var blevet ødelagt, men den store mængde energi, der kræves for at ødelægge en planet, kombineret med bæltets lave samlede masse, understøtter ikke den hypotese. Bæltet var aldrig en planet, der gik i stykker — det var en planet, der aldrig fik chancen for at dannes overhovedet.
Dannet hurtigt, derefter for det meste fejet væk
Bæltets dannelsesforløb viser sig at have været bemærkelsesværdigt hurtigt. En undersøgelse fra 2007 af zirkonkrystaller i en antarktisk meteorit, der menes at stamme fra Vesta, tydede på, at Vesta og dermed resten af asteroidebæltet blev dannet inden for 10 millioner år efter solsystemets oprindelse — et geologisk øjeblik målt på planetarisk skala.
Det, der ikke overlevede, var bæltets oprindelige masse. Størstedelen af asteroidebæltets oprindelige materiale blev udslynget inden for cirka 1 million år efter dannelsen på grund af gravitationelle forstyrrelser, hvilket efterlod mindre end 0,1 % af den oprindelige bæltemasse; den oprindelige population anslås at have været 200 gange så stor som i dag. Jupiters tyngdekraft forhindrede i praksis en planet i at dannes her og kastede derefter næsten alt det råmateriale væk, som kunne have bygget en.
Hvad der egentlig er tilbage
På trods af det dramatiske tab er det, der er tilbage, stadig betydeligt i antal, om ikke i masse. Over 200 asteroider i bæltet er større end 100 km, og infrarøde undersøgelser tyder på, at bæltet rummer mellem 700.000 og 1,7 millioner asteroider med en diameter på 1 km eller mere. Det er en virkelig enorm population af objekter, blot spredt ud over et virkelig enormt rumfang.
Sammensætningen varierer med afstanden fra Solen. S-type (silikatrige) asteroider udgør omkring 17 % af den samlede asteroidepopulation og er mere almindelige mod bæltets indre region, inden for 2,5 AU fra Solen — en påmindelse om, at bæltet ikke er en ensartet ring af identisk grus, men en zoneopdelt struktur formet af temperatur og dannelseshistorie.
Hullerne Jupiter har skabt
Ikke alle afstande fra Solen inden for bæltet er lige befolkede. I 1866 opdagede Daniel Kirkwood huller i bæltets baneafstande forårsaget af resonanser med Jupiter; ved 3:1-resonansen, 2,502 AU fra Solen, ville en asteroide kredse om Solen tre gange for hver omgang, Jupiter fuldfører. Objekter, der ville befinde sig præcis på disse resonansafstande, bliver med tiden gravitationelt destabiliseret og ryddet væk, hvilket efterlader tydelige tomme bånd.
Disse resonanser definerer også bæltets kanter. 4:1-baneresonansen med Jupiter, ved en radius på 2,06 AU, kan betragtes som asteroidebæltets indre grænse. Og trængslen er ikke jævnt fordelt over hele strukturen: pr. 2006 indeholdt hovedbæltets kompakte "kerne"-region, der ligger mellem de stærke Kirkwood-huller 4:1 og 2:1 ved 2,06 og 3,27 AU, 93 % af alle opdagede og nummererede dværgplaneter i solsystemet. Næsten hele den kendte population er pakket ind i et ret smalt bånd, med en langt mere spredt fordeling uden for det.
Et bælte, der bliver ved med at splitte sig selv
Asteroidebæltet er ikke et statisk museum for tiloversblevet materiale — det kolliderer stadig aktivt med sig selv. Nedslagshændelser mellem hovedbæltelegemer med en gennemsnitlig radius på 10 km forventes at forekomme cirka en gang hver 10 millioner år, en langsom, men jævn rytme af ødelæggelse, der fortsat omformer bæltets population over kosmiske tidsskalaer.
Disse kollisioner efterlader et fingeraftryk, som astronomer kan spore. I 1918 bemærkede den japanske astronom Kiyotsugu Hirayama, at nogle asteroiders baner delte lignende parametre, hvilket identificerede de første asteroidefamilier; der er nu omkring 20 til 30 sammenslutninger, der sandsynligvis er asteroidefamilier — klynger af fragmenter, der stadig driver væk fra et fælles moderlegeme. Flora-familien, en af de største asteroidefamilier med over 13.000 kendte medlemmer, kan være dannet ved en kollision for mindre end 1 milliard år siden. Nogle kollisioner er endnu nyere: Karin-familien blev tilsyneladende dannet for cirka 5,7 millioner år siden ved en kollision med en oprindelig asteroide med en radius på 33 km — nyt nok, på en solsystem-tidsskala, til stadig at blive betragtet som geologisk friskt affald.
Noget af det affald når til sidst Jorden. Af de 50.000 meteoritter, der er fundet på Jorden indtil videre, menes 99,8 % at stamme fra asteroidebæltet — næsten hver eneste sten, der overlever et fald gennem Jordens atmosfære, kan spore sin oprindelse tilbage til denne samme spredte region mellem Mars og Jupiter.
Besøgt, kredset om og kortlagt
Rumsonder krydsede første gang dette territorium for mere end et halvt århundrede siden. Den første rumsonde til at krydse asteroidebæltet var Pioneer 10, som gik ind i regionen den 16. juli 1972 og beviste, at en sonde kunne passere igennem uden at blive ødelagt af affald, på trods af tidlige bekymringer om kollisionsrisiko.
Årtier senere stoppede en dedikeret mission endelig op for at se nærmere efter. Dawn, som blev opsendt af NASA i september 2007, gik i kredsløb om Vesta den 16. juli 2011 og gennemførte en 14 måneder lang kortlægningsmission, inden den drog videre mod Ceres og gik i kredsløb om Ceres den 6. marts 2015 — hvilket forvandlede to af bæltets største beboere fra fjerne lyspunkter til kortlagte, fotograferede verdener.