Asteroidivöö on toorusekujuline piirkond, mis kulgeb ligikaudu Jupiteri ja Marsi orbiitide vahelises ruumis ning sisaldab paljusid ebakorrapärase kujuga kehasid, mis asuvad üksteisest keskmiselt umbes miljoni kilomeetri kaugusel. See viimane detail üllatab enamikku inimesi: hoolimata sellest, kui tihedalt asustatuna ulmefilmid seda kujutavad, on asteroidivöö peaaegu täielikult tühi ruum, kus kivised kehad on üksteisest hiiglaslike vahemaade taga.
Asteroidivöö on Päikesesüsteemi kõige sisemine ja väikseim tähtümbritsev ketas. Selle kogumassiks hinnatakse 3% Kuu massist, millest umbes 60% sisaldub neljas suurimas asteroidis: Ceres, Vesta, Pallas ja Hygiea. Teisisõnu, peaaegu kõik vöös on kas üks neljast suhteliselt märkimisväärsest kehast või tohutu hulk palju väiksemat prahti.
Isegi suurim elanik pole eriti suur. Ceres, ainus asteroidivöö objekt, mis on piisavalt suur, et liigitada kääbusplaneediks, on läbimõõduga umbes 950 km, samas kui Vesta, Pallase ja Hygiea keskmised läbimõõdud jäävad alla 600 km. Ükski neist ei tule kaugeltki planeedi suurusega võrreldava suuruseni.
Kõigepealt ennustatud lünk, siis avastus
Vöö asukoht ei leitud juhuslikult. Astronoomid olid aastakümneid enne selle leidmist tuntud planeetide vaheliste kauguste mustrite põhjal kahtlustanud, et Marsi ja Jupiteri vahel peab midagi olema. 1. jaanuaril 1801 leidis Giuseppe Piazzi väikese liikuva objekti, mille orbiit vastas täpselt sellest mustrist ennustatud raadiusele. Umbes 15 kuud hiljem avastas Heinrich Olbers samast piirkonnast teise objekti, Pallase — ja peagi sai selgeks, et tegu ei olnud ühe kadunud planeediga, vaid millegi hoopis muuga.
Seda „midagi muud" oli kiusatus seletada planeedi jäänustena. 1802. aastal pakkus Olbers Herschelile ja Gaussile, et Ceres ja Pallas on jäänused palju suuremast hävinud planeedist, kuid tohutu energiahulk, mis oleks vajalik planeedi hävitamiseks, koos vöö väikese kogumassiga, ei toeta seda hüpoteesi. Vöö ei olnud kunagi laiali murdunud planeet — see oli planeet, mis ei saanudki kunagi võimalust tekkida.
Kiiresti kokku pandud, siis suuresti minema pühitud
Selgub, et vöö tekkimine toimus märkimisväärselt kiiresti. 2007. aasta uuring Antarktikast leitud meteoriidi tsirkoonikristallidest, mis arvatakse pärinevat Vestalt, viitas sellele, et Vesta ja seeläbi ka ülejäänud asteroidivöö tekkis 10 miljoni aasta jooksul pärast Päikesesüsteemi teket — geoloogilises mõttes silmapilk, planeetide mõõtkavas.
See, mis ei jäänud alles, oli vöö algne mass. Suurem osa asteroidivöö algsest materjalist paisati gravitatsioonihäirete tõttu välja umbes 1 miljoni aasta jooksul pärast tekkimist, jättes alles vähem kui 0,1% algse vöö massist; hinnangute kohaselt oli algne populatsioon 200 korda suurem kui praegu. Jupiteri gravitatsioon takistas sisuliselt siin planeedi teket ja viskas seejärel minema peaaegu kogu toorme, millest oleks võinud planeet valmis ehitada.
Mis tegelikult alles on
Vaatamata sellele dramaatilisele kaole on allesjäänu arvult endiselt märkimisväärne, kuigi mitte massilt. Vöös on üle 200 asteroidi, mis on suuremad kui 100 km, ning infrapunauuringud viitavad, et vöös on 700 000 kuni 1,7 miljonit asteroidi, mille läbimõõt on 1 km või rohkem. See on tõeliselt hiiglaslik hulk objekte, mis on lihtsalt hajutatud tõeliselt hiiglaslikku ruumi mahtu.
Koostis erineb sõltuvalt kaugusest Päikesest. S-tüüpi (ränirikkad) asteroidid moodustavad umbes 17% kogu asteroidipopulatsioonist ja on levinumad vöö sisemises piirkonnas, kuni 2,5 AÜ kaugusel Päikesest — meeldetuletus, et vöö ei ole ühtlane rõngas identsest rusust, vaid tsoneeritud struktuur, mille on kujundanud temperatuur ja tekkelugu.
Jupiteri tekitatud lüngad
Mitte iga kaugus Päikesest vöö piires ei ole ühtviisi asustatud. 1866. aastal avastas Daniel Kirkwood vöö orbitaalkaugustes lüngad, mille põhjustasid resonantsid Jupiteriga; 3:1 resonantsi juures, 2,502 AÜ kaugusel Päikesest, teeks asteroid Päikese ümber kolm tiiru iga Jupiteri tiiru kohta. Objektid, mis asuksid täpselt neil resonantskaugustel, muutuvad aja jooksul gravitatsiooniliselt ebastabiilseks ja puhastatakse ära, jättes maha silmatorkavad tühjad vööndid.
Need resonantsid määravad ka vöö piirid. 4:1 orbitaalresonantsi Jupiteriga, raadiusel 2,06 AÜ, võib pidada asteroidivöö sisepiiriks. Ja tihedus ei ole kogu struktuuris ühtlane: 2006. aasta seisuga sisaldas peavöö kompaktne „tuuma" piirkond, mis paikneb tugevate 4:1 ja 2:1 Kirkwoodi lünkade vahel kaugustel 2,06 ja 3,27 AÜ, 93% kõigist avastatud ja nummerdatud väikeplaneetidest Päikesesüsteemis. Peaaegu kogu teadaolev populatsioon on kokku surutud üsna kitsasse vöötmesse, väljaspool seda on levik palju hõredam.
Vöö, mis jätkuvalt ise laguneb
Asteroidivöö ei ole staatiline muuseum allesjäänud materjalist — see põrkub endiselt aktiivselt iseendaga. Kokkupõrkeid peavöö kehade vahel, mille keskmine raadius on 10 km, oodatakse toimuvat umbes kord iga 10 miljoni aasta tagant — aeglane, kuid järjekindel hävingurütm, mis kujundab vöö populatsiooni kosmilistes ajaskaalades pidevalt ümber.
Need kokkupõrked jätavad maha jälje, mida astronoomid saavad jälgida. 1918. aastal märkas jaapani astronoom Kiyotsugu Hirayama, et mõne asteroidi orbiitidel on sarnased parameetrid, tuvastades esimesed asteroidiperekonnad; praegu on teada umbes 20–30 rühmitust, mis tõenäoliselt on asteroidiperekonnad — killustikupilved, mis alles triivivad eemale ühisest lähtekehast. Flora perekond, üks suurimaid asteroidiperekondi enam kui 13 000 teadaoleva liikmega, võis tekkida kokkupõrkest, mis toimus vähem kui 1 miljard aastat tagasi. Mõned kokkupõrked on veelgi hilisemad: Karini perekond tekkis ilmselt umbes 5,7 miljonit aastat tagasi kokkupõrkest 33 km raadiusega lähtekehaga — Päikesesüsteemi ajaskaalas piisavalt hiljutine, et seda peetaks endiselt geoloogiliselt värskeks rusuks.
Osa sellest rusust jõuab lõpuks Maale. Tänaseks Maalt leitud 50 000 meteoriidist arvatakse 99,8% pärinevat asteroidivööst — peaaegu iga kivi, mis jääb Maa atmosfääri läbimisel terveks, pärineb samast hajutatud piirkonnast Marsi ja Jupiteri vahel.
Külastatud, ümber tiirletud ja kaardistatud
Kosmoseaparaadid ületasid selle piirkonna esmakordselt rohkem kui pool sajandit tagasi. Esimene kosmoseaparaat, mis läbis asteroidivöö, oli Pioneer 10, mis sisenes piirkonda 16. juulil 1972, tõestades, et sond suudab sealt läbi lennata ilma rusude tõttu hävimata, hoolimata varastest hirmudest kokkupõrkeohu ees.
Aastakümneid hiljem peatus lõpuks üks spetsiaalne missioon, et vaadata lähemalt. NASA poolt 2007. aasta septembris startinud Dawn asus 16. juulil 2011 tiirlema ümber Vesta ning lõpetas 14 kuud kestnud uurimismissiooni, enne kui suundus Ceresele, asudes 6. märtsil 2015 tiirlema ümber Ceres — muutes kaks vöö suurimat elanikku kaugetest valguspunktidest kaardistatud ja pildistatud maailmadeks.