300px|miniatura|Asteroides del sistema solar interior i Júpiter, amb el cinturó entre les òrbites de Mart i de Júpiter. miniatura|300px|Masses relatives dels dotze asteroides més grans que es coneixen en comparació amb la massa total dels altres asteroides que formen el cinturó d'asteroides. El cinturó d'asteroides és la regió del sistema solar que es troba aproximadament entre les òrbites dels planetes Mart i Júpiter. Està ocupat per nombrosos cossos de forma irregular anomenats asteroides o planetes menors. La regió del cinturó d'asteroides també s'anomena el cinturó principal d'asteroides o el cinturó principal, perquè hi ha altres asteroides al sistema solar com els asteroides propers a la Terra i asteroides troians.
Més de la meitat de la massa del cinturó principal es troba als quatre objectes més grans: Ceres, (4) Vesta, (2) Pal·les i (10) Higiea. Aquests tenen diàmetres mitjans de més de 400 km, mentre que Ceres fa 950 km de diàmetre. La resta de cossos poden arribar a tenir les dimensions d'una partícula de pols. El material d'asteroides està distribuït tan poc densament que diverses sondes no tripulades l'han travessat sense entrebancs. Tot i això, poden ocórrer col·lisions entre asteroides grans, i poden formar una família d'asteroides els membres de la qual comparteixen característiques orbitals i composició. Les col·lisions també creen una pols fina, que forma principalment la llum zodiacal. Els asteroides individuals del cinturó principal es categoritzen pel seu espectre, dividint-se principalment en tres grups: de carboni (tipus C), silicats (tipus S) i rics en metalls (tipus M).
El cinturó d'asteroides es va formar a partir de la nebulosa solar primordial com a grup de planetesimals, els precursors dels planetes. Entre Mart i Júpiter, tanmateix, les pertorbacions gravitacionals del planeta gegant van imbuir massa energia orbital per poder acretar en planeta. Les col·lisions van esdevenir massa violentes, i, en lloc d'enganxar-se els uns als altres, els planetesimals s'esmicolaven encara més. Com a resultat, s'ha perdut la major part de la massa del cinturó principal des de la formació del sistema solar. Alguns fragments poden arribar al sistema solar interior, provocant impactes de meteorits als planetes terrestres.
Altres regions de cossos petits del sistema solar inclouen els centaures, el cinturó de Kuiper, el disc dispers, i el núvol d'Oort.
Vestigis del passat Entre Mart i Júpiter es troba el que els astrònoms denominen el cinturó d'asteroides. Es tracta d'una espècie d'anell planetari format per un gran nombre de petits planetes. El més gran, Ceres, és una esfera desigual de 952,4 quilòmetres de diàmetre, i els més petits són restes de contorns irregulars, de la grandària de pilotes i còdols.
El terme anell, emprat aquí per descriure el cinturó d'asteroides, no ha de fer-nos creure que es tracta d'un medi molt dens en el qual les roques de l'espai col·lideixen sovint. De mitjana, cada asteroide important està separat del seu veí per una distància de cinc milions de quilòmetres. I encara que es produeixen col·lisions, aquestes es produeixen de mitjana (en els asteroides importants) cada 100.000 anys.
El cinturó d'asteroides correspon a una zona del sistema solar situada entre 2 i 4 ua, en la qual no ha pogut formar-se cap planeta a causa de les pertorbacions causades per Júpiter. Per aquest motiu, els astrònoms pensen que bona part d'aquests cossos daten dels primers temps del sistema solar, és a dir, d'una època en la qual els planetes no existien. Fa més de 4,5 miliards d'anys (4500 milions) només giraven al voltant del Sol petits blocs. A més de 3 unitats astrònomiques, aquests cossos estaven fets de roca però sobretot de gel, l'existència del qual era possible gràcies a temperatures suficientment baixes. A menys de 3 unitats astronòmiques, els gels no podrien sobreviure i únicament els silicats es van reagrupar per crear petits planetoides. Així van néixer els asteroides. La majoria van ser atrets per cossos amb major massa: els planetes en formació. Aquests van exercir el paper de gegantescs aspiradors que van netejar l'espai d'asteroides, excepte Mart i Júpiter. Per aquesta raó, una part d'aquestes roques espacials constitueixen vestigis capaços de donar testimoniatge de les condicions regnants en els voltants del Sol fa 4,5 miliards d'anys.
No obstant això, no tots els asteroides són cossos tan primitius. Els astrònoms han detectat diferències en la seva composició. Al voltant de 6 de cada 10 del tipus C daten probablement de la gènesi del sistema solar. Els altres són rocosos (tipus S) o metàl·lics (tipus M) i són el resultat de la fragmentació d'objectes més grossos, el diàmetre dels quals sobrepassaria els 200 quilòmetres. Aquesta és la grandària mínima a partir de com la calor interior generada per la mateixa gravetat de l'objecte és prou perquè es produeixi una diferenciació: en el magma, els elements pesants com els metalls es llisquen cap al centre per constituir el nucli, mentre que els elements lleugers, com les pedres, suren per formar el mantell. Quan, com a conseqüència d'una col·lisió, l'astre es fragmenta, els trossos del nucli produeixen asteroides de tipus M i els del mantell donen lloc a asteroides de tipus S. Alguns d'aquests petits planetes segueixen el seu propi camí, allunyant-se dels altres, fora del cinturó d'asteroides.
Desviats pels principals planetes, alguns creuen a vegades l'òrbita de la Terra, com Eros, el més gran, un objecte amb forma de pilota de rugbi de 14 x 14 x 40 quilòmetres, o (2101) Adonis, famós per haver fregat -en la ficció- el coet de Tintín. Fobos i Deimos, els dos satèl·lits de Mart, són asteroides capturats durant la seva escapada del cinturó principal. El mateix li pot haver succeït a Amaltea, un dels petits satèl·lits jovians.
Història observacional
Llei de Titius-Bode
Planeta Titius-Bode Realitat Mercuri 0,4 0,39 Venus 0,7 0,72 Terra 1 1 Mart 1,6 1,52 ? 2,8 — Júpiter 5,2 5,2 Saturn 10 9,54 Urà 19,6 19,2 En 1766, Johann Daniel Titius va descobrir un suposat patró en la distància dels planetes al Sol. Va observar que si a la seqüència numèrica: 0, 3, 6, 12, 24, 48... (començant per 0, seguint per 3 i doblant cada vegada la quantitat anterior) se suma quatre a cada xifra i es divideix per 10, dona com a resultat una bona aproximació de la distància dels diferents planetes al Sol, en unitats astronòmiques (UA): 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8, 5,2.
En el 1768, l'astrònom Johann Elert Bode va fer referència a aquesta relació en un dels seus escrits, però no va acreditar a Titius fins al 1784, per la qual cosa molts autors s'hi van referir com a «Llei de Bode». Per aquesta raó en l'actualitat se la coneix com la llei de Titius-Bode. Aquest patró empíric predeia el semieix major dels sis planetes coneguts en aquell moment (Mercuri, Venus, Terra, Mart, Júpiter i Saturn), amb l'excepció que la sèrie predeia un planeta a una distància de 2,8 ua del Sol, corresponent a una zona entre l'òrbita de Mart i Júpiter, i no obstant això allí no se n'observava cap. Titius va declarar: «Però hauria deixat el Creador aquest espai buit? No, en absolut».
Quan William Herschel va descobrir Urà en 1781, la posició del planeta va coincidir gairebé perfectament amb la predita per aquesta llei (es trobava a 19,2 ua, davant de les 19,6 ua predita per la llei); això va portar als astrònoms a concloure que podia existir un planeta entre les òrbites de Mart i Júpiter. La següent taula mostra la distància real dels planetes al Sol en ua en comparació de la predita per la llei de Titius-Bode, per als planetes que es coneixien fins llavors:Kovács 2004, p. 73.
Ceres i la «policia celestial» miniatura|Giuseppe Piazzi, descobridor de Ceres, l'objecte més gros i massiu del cinturó d'asteroides. L'astrònom Franz Xaver von Zach va començar en 1787 a buscar el planeta predit per la llei de Titius-Bode. No obstant això, es va adonar que per aconseguir-ho necessitaria l'ajuda d'altres astrònoms, i al setembre de 1800 von Zach va reunir a un grup de 24 observadors, els quals es van repartir la banda del zodíac en 24 parts, la qual cosa corresponia a 15° cadascun.Marvin 2006, p. 46. Aquest grup es feia anomenar la «policia celestial» (Himmels Polizei), i entre els seus membres es trobaven astrònoms tan prestigiosos com William Herschel, Charles Messier, Johann Elert Bode, Barnabus Oriani i Heinrich Olbers.Kovács 2004, p. 74.
La «policia celestial» va enviar una invitació perquè s'unís a la seva causa l'italià Giuseppe Piazzi, però abans que li arribés la invitació, Piazzi va descobrir el «planeta» buscat l'1 de gener de 1801, i el va anomenar Ceres en honor de la deessa romana de l'agricultura i patrona de Sicília. Piazzi, que no estava al corrent dels plans del grup d'astrònoms, tractava de fer observacions per completar el seu catàleg d'estels, quan va localitzar en la constel·lació de Taure un petit punt lluminós que no constava al catàleg. L'italià el va observar a la nit següent i es va trobar que s'havia desplaçat sobre el fons d'estrelles. Els dies subsegüents va continuar observant aquell minúscul punt de llum, i aviat es va convèncer que allò es tractava d'un nou objecte del sistema solar. En un primer moment, Piazzi va creure que es tractava d'un cometa, però l'absència de nebulositat al seu voltant i el seu moviment lent i uniforme el van convèncer que podria tractar-se d'un nou planeta. Ceres es trobava a 2,77 ua, gairebé exactament en la posició predita per la llei de Titius-Bode de 2,8 ua.Kovács 2004, p. 75.
Pal·les i el concepte d'asteroide Quinze mesos després, el 28 de març de 1802, Heinrich Olbers va descobrir un segon objecte a la mateixa regió, el va anomenar Pal·les. El seu semieix major també coincidia amb la llei de Titius-Bode, actualment estimat en 2,78 ua, però la seva excentricitat i inclinació eren molt diferents a les de Ceres. Els astrònoms van quedar desconcertats; Ceres s'ajustava perfectament a les prediccions de la llei de Titius-Bode, però Pal·les també, i aquesta llei no permetia dos objectes a la mateixa regió.Kovács 2004, p. 80.
Per no violar la llei de Titius-Bode, els astrònoms van començar a creure que els dos cossos que s'havien descobert eren en realitat fragments d'un planeta més gran que havia explotat o que s'havia esbocinat a causa d'impactes successius de cometes. El 6 de maig de 1802, i després d'estudiar la naturalesa i la grandària d'aquests dos nous objectes, William Herschel va proposar denominar «asteroides» Ceres i Pal·les, per la seva semblança amb les estrelles en observar-los. En paraules de l'astrònom:
Així, Herschel pretenia englobar-los dins d'una nova classe d'objectes del sistema solar, perquè no violessin la llei de Titius-Bode per als planetes. La definició és ambigua intencionadament, perquè, en paraules de Herschel, sigui «suficientment àmplia per abastar descobriments futurs».
No obstant això, i malgrat els esforços de Herschel, durant diverses dècades els astrònoms van continuar emmarcant a aquests objectes dins dels planetes. Ceres va ser considerat planeta fins a la dècada de 1860, quan va passar a considerar-se asteroide, però aquesta classificació va perdurar fins al 2006, ja que en l'actualitat forma part dels denominats planetes nans al costat de Plutó i alguns altres més.
Cinturó d'asteroides miniatura|Rotació completa de l'asteroide Vesta des de la sonda Dawn. Crèdit: NASA