Dodano: 07 marzec 2019r.

Zniszczenie asteroidy lecącej ku Ziemi będzie trudniejsze, niż wcześniej sądzono

Korzystając z nowej metody modelowania komputerowego oraz najnowszych ustaleń na temat procesów pękania skał, naukowcy z Johns Hopkins University dowiedli, że zniszczenie znajdującej się na kursie kolizyjnym z Ziemią asteroidy będzie trudniejsze, niż dotychczas sądzono.

 

Zagrożenie ze strony nadlatującej asteroidy jest popularnym tematem hollywoodzkich produkcji. W filmach dzielni bohaterowie wkraczają do akcji i lecą na spotkanie kosmicznej skały, by ją zniszczyć i uchronić Ziemię przed zagładą. Taki scenariusz można zobaczyć chociażby w filmie Armageddon. Ale jak przekonują naukowcy z Johns Hopkins University (JHU), zniszczenie asteroidy może być trudniejsze, niż się dotychczas wydawało.

Naukowcy we wcześniejszych obliczeniach szacujących moc potrzebną do skutecznego rozbicia dużej asteroidy także używali modeli komputerowych. Jednak nowy model zaprezentowany przez badaczy z JHU uwzględnił zmienną, którą wcześniejsze modele pominęły. Chodzi o szybkość, z jaką pęknięcia rozprzestrzeniają się po asteroidzie po uderzeniu w nią.

Odkrycia, które zostaną opublikowane 15 marca w periodyku „Icarus”, mogą pomóc w opracowaniu skutecznych strategii obrony przed uderzeniami asteroidów. Mogą również pomóc lepiej zrozumieć procesy formowania się Układu Słonecznego.

 

- Dotychczas wierzyliśmy, że im większy obiekt, tym łatwiej go można zniszczyć, ponieważ większe obiekty mają więcej słabych punków. Nasze odkrycia pokazują jednak, że asteroidy są twardsze niż sądziliśmy i wymagają znacznie więcej energii, aby je zniszczyć – powiedział Charles El Mir, główny autor publikacji.

Uczeni z JHU zaczęli od stworzenia modelu komputerowego, który symulował skutki uderzenia asteroidy o średnicy jednego kilometra w inną, o średnicy 25 kilometrów. Uderzenie symulowano przy prędkości pięciu kilometrów na sekundę. Ten sam scenariusz był sprawdzany we wcześniejszych modelach komputerowych. Uwzględniały on wiele czynników: masę, temperaturę czy kruchość materiału, a rezultat wskazywał, że w takiej kolizji większa asteroida ulegnie całkowitemu zniszczeniu.

Przyjrzawszy się bliżej drobnym zmianom w strukturze asteroidy, naukowcy opracowali dokładniejszy obraz sytuacji po zderzeniu. W nowym modelu El Mir i jego współpracownicy -  Derek Richardson oraz K. T. Ramesh uwzględnili bardziej szczegółowe procesy o mniejszej skali, które występują podczas kolizji asteroid.

Poprzednie modele nie uwzględniały odpowiednio ograniczonej prędkości pęknięć w asteroidach. Nowy model, nazwany modelem Tonge-Ramesha, był w stanie dostarczyć badaczom dokładniejszy obraz tego, co może się zdarzyć podczas takiej kolizji. Wyniki pokazały, że większa asteroida, zamiast ulec całkowitemu zniszczeniu, jak to wskazywały poprzednie modele, uległaby tylko częściowemu zniszczeniu.

Nowy model sugeruje, że grawitacja może pomóc asteroidzie utrzymać się w jednym kawałku nawet po mocnym uderzeniu i że potrzebna jest znacznie większa energia, aby całkowicie zniszczyć kosmiczną skałę.

Symulacja została podzielona na dwie fazy: fazę fragmentacji w krótkiej skali czasowej oraz fazę reakumulacji pod wpływem grawitacji występującą w dłuższe skali czasowej. W pierwszej fazie uwzględniono procesy, które rozpoczynają się natychmiast po uderzeniu asteroidy, procesy zachodzące w ułamkach sekundy. Druga faza długofalowa uwzględnia wpływ grawitacji na odłamki skalne powstałe podczas zderzenia oraz grawitacyjną reakumulację zachodzącą przez wiele godzin po uderzeniu. Poniżej obie fazy przedstawione na krótkich filmach wideo.

Jak wskazała symulacja, w pierwszej fazie powstały miliony pęknięć w asteroidzie. W tej fazie zbadano poszczególne pęknięcia i przewidywano ogólne wzorce ich rozprzestrzeniania się. Nowy model pokazał, że asteroida tylko częściowo uległa zniszczeniu, w przeciwieństwie do tego, co wcześniej sądzono. Zamiast tego, uszkodzone jądro asteroidy wywierało silny wpływ grawitacyjny na fragmenty powstałe w drugiej fazie symulacji.

Zgodnie z wynikami, końcowy efekt uderzenia nie był tylko kupą gruzów - zbiorem małych fragmentów luźno powiązanych grawitacyjnie. Uderzona asteroida nie uległa całkowitemu zniszczeniu, co wskazuje, że do usunięcia zagrożenia ze strony asteroid potrzeba znacznie więcej energii.

- Może to brzmieć jak science fiction, ale wiele badań dotyczy uderzeń asteroid. Na przykład, jeśli pojawi się asteroida będąca na kursie kolizyjnym z Ziemią, to czy lepiej byłoby rozbić ją na małe kawałki, czy zmienić jej trajektorie lotu? A jeśli odpowiedzią będzie druga opcja, to jak dużo energii potrzeba, by zmienić jej trajektorię nie powodując jej zniszczenia? To niektóre z rozważanych przez nas aspektów - wyjaśnił El Mir.

- Dosyć często uderzają w nas małe asteroidy, jak na przykład w Czelabińsku kilka lat temu. To tylko kwestia czasu, kiedy nasze akademickie rozważania staną się odpowiedzą na poważne zagrożenie. Musimy dokładnie wiedzieć, co powinniśmy zrobić, gdy ten czas nadejdzie, a takie badania mają kluczowe znaczenie w podejmowaniu decyzji – podkreślił Ramesh.

 

Źródło: Johns Hopkins University, fot. Pixabay