Главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером представляет собой не хаотичное скопление, а сложно структурированную систему с выраженной композиционной зональностью и динамическими резонансами. Современные данные показывают семь различных композиционных пиков на расстояниях от 1,8 до 5,2 а.е..
Общие характеристики. Пояс содержит около 60% массы в четырёх крупнейших объектах: Церере, Весте, Палладе и Гигее. Общая масса составляет лишь 4% от массы Луны, что в 2500 раз меньше предполагаемой первоначальной массы. Расстояние между астероидами настолько велико, что космические аппараты проходят через пояс без повреждений.
Зональная структура. Пояс традиционно делится на три зоны, разделённые орбитальными резонансами с Юпитером:
- Внутренняя зона (2,06–2,5 а.е.): ограничена резонансами 4:1 и 3:1
- Средняя зона (2,5–2,82 а.е.): между резонансами 3:1 и 5:2
- Внешняя зона (2,82–3,27 а.е.): между резонансами 5:2 и 2:1
Композиционная дифференциация. Во внутренней части доминируют S-комплекс астероиды (силикатные), составляющие основную массу крупных объектов. C-комплекс (углеродистые) астероиды редки среди крупных тел (6% массы), но составляют четверть массы среднеразмерных объектов. Во внешней части C-комплекс доминирует, с Гигеей как крупнейшим представителем.
Щели Кирквуда. Орбитальные резонансы с Юпитером создают пустые области — щели Кирквуда на расстояниях 2:1, 3:1, 5:2. Механизм: астероиды попадают в резонанс, Юпитер «раскачивает» их орбиты накопительным эффектом, что приводит к столкновениям или выбросу из Солнечной системы.
Происхождение пояса. Новая модель предполагает, что пояс образовался не из разрушенной планеты, а как «космический лагерь беженцев». S-типы мигрировали наружу от зоны земных планет, C-типы — внутрь от области гигантов. Этим объясняется композиционная зональность: внутренние астероиды похожи на земные планеты, внешние — на вещество газовых гигантов.
Семейства астероидов. Столкновения крупных астероидов формируют семейства с похожими орбитальными характеристиками и составом. Семейства играют важную роль в архитектуре и композиции пояса, особенно среди малых размеров. Их изучение позволяет реконструировать историю столкновений.
Современные исследования. Миссия Dawn (2007-2018) детально изучила Весту и Цереру, показав их сложную геологию. Ударный кратер на Весте диаметром 460 км excavated ~1% её массы, связывая астероид с HED метеоритами на Земле. Церера проявляет криовулканическую активность, соперничающую с Землёй и Марсом.
Астероидный пояс — ключ к пониманию ранней эволюции Солнечной системы, сохраняющий записи о планетообразовании и миграции планет-гигантов.