کمربند سیارکی در منظومه شمسی به نظر یک تقسیمبندی بسیار منظم میآید، که چهار سیاره سنگی داخلی و چهار سیاره غولپیکر بیرونی را از هم جدا میکند. اما سیارکها فقط در همین کمربند باقی نمیمانند؛ تعداد زیادی از این سنگهای فضایی به خطرناکترین فاصله ممکن به زمین نزدیک میشوند. شاید فکر کنید این سیارکها باید در کمربند سیارکی باقی میماندند، و در واقع درست میگویید. آنها زمانی در آنجا بودند، تا اینکه وارد یکی از شکافهای کرکوود (Kirkwood Gaps) شدند.
کمربند سیارکی شبیه صحنههای فیلمها نیست که پر از سنگ و سیارک باشد و هر لحظه با یکدیگر برخورد کنند. فضا بسیار بزرگ است و ناحیه بین مریخ و مشتری وسیع است؛ حتی با وجود میلیونها سیارک در این کمربند، آنها به صورت فشرده و نزدیک به هم قرار نگرفتهاند. نکته جالب این است که برخی مدارها تقریباً خالی از سیارک هستند. این همان شکافهای کرکوود هستند.
ستارهشناس آمریکایی، دانیل کرکوود، در سال ۱۸۶۶ متوجه شد که نیمقطرهای بزرگ مدار سیارکها (semi-major axes) در برخی نقاط کم هستند و اعداد مشخصی در بین آنها وجود ندارد. سیارکها، مانند دیگر اجرام که به دور خورشید میچرخند، روی مدارهای بیضوی حرکت میکنند؛ نیمقطر بزرگ، نیمی از طول بزرگتر بیضی مدار است. اگر فاصله زمین تا خورشید را ۱ واحد نجومی (AU) در نظر بگیریم، جمعیت سیارکها در ۲.۵ AU، ۲.۸۲۵ AU، ۲.۹۶ AU و ۳.۲۸ AU کاهش پیدا میکند. البته شکافهای دیگری هم وجود دارند، اما این چهار مورد مهمترین آنها هستند.
نیمقطر بزرگ مدار با دوره مداری سیارکها مرتبط است و کرکوود درست حدس زد که چه چیزی باعث کمبود سیارکها در این مدارهای خاص شده است: مشتری. به طور ساده، سیارکی که نیمقطر بزرگ مداریاش ۲.۵ AU باشد، دوره مداریاش حدود ۳.۹۵ سال است. یعنی این سیارک سه بار به دور خورشید میچرخد در حالی که مشتری یک دور کامل میزند. یا مثلاً یک سیارک در شکاف ۳.۲۸ AU، دو بار مدار خورشید را طی میکند در حالی که مشتری یک دور کامل دارد.
این هماهنگی در حرکت به رزونانس (resonance) معروف است. در بسیاری از موارد، رزونانس میتواند مدارهای پایدار ایجاد کند، اما این در مورد شکافهای کرکوود صدق نمیکند. عناصر مداری سیارکها در این شکافها به صورت ناپایدار و آشوبناک تغییر میکنند. این ناپایداری باعث میشود که این سیارکها به سرعت وارد مدارهای داخلی منظومه شمسی شوند و چند میلیون سال بعد، شروع به عبور از مدار سیارات داخلی کنند. این همان مرحلهای است که خطر برای زمین آغاز میشود.
سیارات داخلی خیلی سریعتر از مشتری به دور خورشید میچرخند، بنابراین وقتی سیارکها وارد نزدیکی آنها میشوند، گرانش سیارات میتواند مسیر حرکت سیارکها را تغییر دهد و آنها را به سمت داخل منظومه شمسی بکشاند. این فرآیند باعث میشود که سیارکها در مدارهایی نزدیک به زمین قرار بگیرند، معروف به مدارهای نزدیک به زمین (Near-Earth Orbits).
به عنوان مثال، اخیراً کشف شده است که هر دو سیارک Bennu و Ryugu که هر کدام به طور مستقل مورد بازدید قرار گرفتند، احتمالاً قطعاتی از یک سیارک بزرگتر به نام Polana هستند. برخوردی که این سیارکها را به وجود آورد، باعث شد مدار آنها به شکلی غیرعادی قرار گیرد، احتمالاً نزدیک به شکافهای کرکوود. در نهایت، این قطعات به سمت داخل منظومه شمسی پرتاب شدند و Bennu اکنون به عنوان خطرناکترین سیارک شناختهشده شناخته میشود.
مشتری اغلب به عنوان نگهبان سیارات داخلی توصیف میشود، زیرا گرانش آن مسیر اجرام بیرونی منظومه شمسی را منحرف میکند و مانع میشود که آنها بیش از حد به سیارات داخلی نزدیک شوند، که شامل برخی دنبالهدارها هم میشود. با این حال، شکافهای کرکوود نشان میدهند که اثر گرانشی این سیاره غولپیکر میتواند برای زمین نیز خطرناک باشد. به عبارت دیگر، مشتری گاهی محافظ است و گاهی تهدید؛ به نوعی در اینجا هم برندهایم و هم بازنده.
