Innhold
Kan vi gjøre noe med en asteroide som er bestemt til å treffe jorden? Svaret er, ja, forutsatt at det er lite nok og at vi har nok tid til å sende et romfartøy for å avlede det. Som vi vil se, jo lenger varslingstid vi har, jo større er asteroiden vi kan klare. Mange av aspektene ved asteroidpåvirkning ble redusert i romvaktrapporten. Mer nylig har NASA også fullført en studie og brukes av kongressen til å bestemme hvilke skritt USA og andre nasjoner kan og bør ta.
Astronomer har brukt mye tid på å prøve å finne ut hvordan de kan redde jorden fra en asteroidpåvirkning. Først må du finne alle asteroidene, beregne banene deres og se hvilke som kommer farlig nær Jorden. Når du kjenner bane, kan du finne ut når den vil treffe. Dette forteller deg hvor mye varslingstid du har. Og til slutt, hvis du kan finne ut av asteroidens masse, kan du beregne hvor hardt du må skyve den for å endre bane akkurat nok til å savne jorden. Hollywoods forestilling om å sende en bombe for å "sprenge den" er urealistisk fordi dagens lanseringsbiler ikke kan bære en stor nok bombe. Dessuten, i stedet for ett stort legeme, kan du ende opp med mange små fragmenter på vei mot Jorden.
Finne dem
Det er relativt enkelt å finne asteroider. Den første ble funnet av Giuseppe Piazzi i 1801. Flere observatorier er for tiden dedikert til å finne asteroider og spore dem (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS og andre). For tiden er det funnet rundt 80% av asteroider som er større enn 1 km i diameter. Ingen av disse har baner som ville føre dem til et landlig okserøye. I 2004 ble en 250 m stor asteroide oppdaget som forventes å passere nær Jorden 13. april 2029 (fredag den 13.!). Navnet Apophis er asteroidens påvirkningssannsynlighet 1 i 45000 og forventes å avta etter hvert som bane blir raffinert de kommende årene. Asteroid 1950 DA vil komme svært nær jorden i 2880. I lys av usikkerhetene i bane, er innvirkning fortsatt en mulighet.
Når det gjelder asteroidepåvirkninger, er størrelsen viktig. Asteroider mindre enn 10 meter i diameter er liten trussel fordi de vil bryte opp eller brenne opp i atmosfærene. De større enn omtrent 5 km i diameter er for store til at vi kan gjøre noe med. Dette er bare estimater fordi det er masse, ikke diameter som er viktig. Noen asteroider er "steinsprutpeler", løst konsoliderte samlinger av mindre kropper som holdes sammen av asteroidens svake tyngdekraft. Andre er tøffe, tette bergarter som kondritter og strykejern. Men grovt sett er størrelsesområdet som betyr noe mellom 10 m og 5000 meter i diameter. Så tenk når det gjelder steiner mellom huset og Mt. Rushmore.
Hvis det blir funnet en asteroide som har jordens navn skrevet på, er det mye som må gjøres. Baner er ikke kjent for uendelig presisjon, det er alltid små usikkerheter. Vil den virkelig treffe jorden, eller vil den trygt glide forbi oss med noen tusen km til overs? (noen få tusen km er veldig, veldig nært!) Mens noen astronomer jobber for å stramme baneenhetens nøyaktighet, vil andre prøve å måle asteroidens masse.
Måle dem
Dette er vanskelig. Selv i det største teleskopet er de fleste asteroider ingenting annet enn å tappe lyspunkter på nattehimmelen. Vi kan ikke se deres faktiske størrelse og struktur, bare deres farge og lysstyrke. Fra disse og gjetning om tettheten til asteroiden, kan vi estimere massen. Men usikkerhetene er for store til å opprette et pålitelig avbøyningsoppdrag. Så neste trinn vil være å sende et romfartøy til asteroiden for å måle dens masse og andre egenskaper som form, tetthet, sammensetning, rotasjonshastigheter og sammenheng. Dette kan være en fly-by eller en lander. Et slikt oppdrag vil også gi ekstremt nøyaktig baneinformasjon fordi romskipet kunne fungere som et fyrtårn eller plante en radiotransponder på asteroiden.
Å avlede asteroiden er den vanskelige delen, selv om fysikken er ganske enkel. Tanken er å skyve asteroiden og endre bane med en liten mengde. Den vil typisk treffe jorden med rundt 30 km / s, selv om dette avhenger av om den kom sidelengs, head-on eller bakfra. Men la oss ta 30 km / s som et eksempel.
Vi kjenner jordens radius: 6375 km. Hvis vi vet hvor mye advarsel tid å påvirke - si 10 år - så alt vi trenger å gjøre er å øke hastigheten eller bremse asteroiden med 6375 km / 10 år, eller omtrent 2 cm / sek. En asteroide på 1 km i diameter veier omtrent 1,6 millioner tonn. For å endre hastigheten med 2 cm / s krever mer enn 3 megaton energi.
Sikkerheten avhenger av å finne asteroidene så tidlig som mulig. Det er klart, jo mer varselstid du har, jo lettere er det å gjøre endringen fordi du ikke trenger å presse så hardt. Eller du kan utsette å skyve mens du avgrenser bane eller utvikler teknologi. Alternativt betyr en kort varselstid at du må bli opptatt og presse så hardt du kan. Tidlig advarsel er den beste tilnærmingen. Som ordtaket sier: "En søm i tid sparer ni."
Kometer er jokertegn i det landlige påvirkningsspillet. De blir vanligvis bare oppdaget noen måneder før de nærmer seg det indre solsystemet. Med diametre på noen få kilometer og hastigheter opp til 72 km / s representerer de en potensielt uhåndterlig trussel. Med mindre enn noen få års advarsel ville det sannsynligvis ikke være nok tid til å montere et avbøyningsoppdrag.
Romfartøyet ble med vilje styrtet inn i kjernen til kometen Tempel 1 med rundt 10 km / s. Dette var resultatet. 4. juli 2005. NASA Image.
Avleder dem
Det er flere måter å avlede asteroider på, selv om ingen noen gang har blitt prøvd. Tilnærmingene faller inn i to kategorier - impulsive deflektorer som skyver asteroiden øyeblikkelig eller i løpet av noen få sekunder, og "sakte dytt" -avbøyere som påfører en svak kraft på asteroiden i mange år.
Impulsive deflektorer kommer i to varianter: bomber og kuler. Begge er innenfor dagens teknologiske evner. Ved å sette av en bombe på eller nær asteroiden, blåses materiale fra overflaten. Asteroiden trekker seg tilbake i motsatt retning. Når massen til asteroiden er kjent, er det lett å finne ut hvor stor en bombe skal brukes. De største sprengstoffene vi har er atombomber. De er de mest energiske og pålitelige måtene å levere energi på, og derfor er kjerneflekking den foretrukne tilnærmingen. Atombomber er hundretusenvis ganger sterkere enn den nest beste tilnærmingen; kuler.
"Bullet" -tilnærmingen er også enkel. Et prosjekt med høy hastighet rammes inn i asteroiden. For tiden har vi teknologien til å sende en kule som veier noen tonn inn i en asteroide. Hvis hastigheten var høy nok, kunne denne tilnærmingen gi skyv flere ganger større enn det som ville resultere av anslaget alene fordi materiale ville blåst av asteroiden på omtrent samme måte som en bombe gjør det. Faktisk er kuletilnærmingen - "kinetisk avbøyning" som det kalles - faktisk blitt prøvd på en indirekte måte. I 2005 ble NASAs Deep Impact-romfartøy med vilje manøvrert inn på banen til kometen Tempel 1. Hensikten var å slå et hull i kometen og se hva som kom ut. Og det fungerte. Mens endringen i kometens hastighet var for liten til å måle, beviste teknikken at vi kan spore og vellykket målrette en asteroide.
Sakte pushere er stort sett konseptuelle på dette tidspunktet. De inkluderer: ionemotorer, gravitasjonstraktorer og massedrivere. Tanken er å transportere enheten til asteroiden, lande og feste den, og deretter skyve eller trekke kontinuerlig i mange år. Ionmotorer og massedrivere skjøt materiale i høy hastighet fra overflaten. Som før trekker asteroiden seg tilbake. En gravitasjonstraktor er en kontrollert masse som skiller seg ut fra asteroiden ved å bruke noe som en ion-thruster. Traktorens masse trekker asteroiden ved å bruke sin egen tyngdekraft. Fordelen med alle langsomme skyvere er at når asteroiden beveges, kan dens beliggenhet og hastighet kontinuerlig overvåkes og dermed kan det gjøres korreksjoner om nødvendig.
NASA Image med illustrerende redigeringer.
Å knytte noe til en asteroide er vanskelig fordi tyngdekraften er ekstremt svak og overflateegenskapene kanskje ikke er kjent. Hvordan vil du feste en maskin til en sandhaug? De fleste asteroider roterer, og dermed vil pusheren piske rundt og sjelden bli pekt i riktig retning. Den må også rotere med asteroiden, og dette tar energi, mye av det. Mens tyngdekraften ikke lider av disse ulempene, trenger den en jevn kraftkilde. Alle disse enhetene er kompliserte. De må drives, kontrolleres og gjøres for å fungere eksternt i verdensrommet kontinuerlig i mange år, en veldig høy ordre.
Vi har vist at ionemotorer kan fungere i minst noen år i verdensrommet, men så langt har ikke ionemotorer kraft nok til å avlede en truende asteroide med mindre det er en ekstraordinær lang varselstid. Nedsiden av lange varslingstider er at usikkerheter i asteroidens bane gjør det umulig å være sikker på at den vil treffe Jorden. Det er noen få ut-langsom-push-konsepter: å male asteroiden hvit og la sollys utøve strålingstrykk; sette en laser i bane og zapper den mange ganger; skyve en mindre asteroide nær nok til å avlede den tyngdekraften. Når astronomer kjører tallene, kommer ideene imidlertid ikke til noe praktisk system.
Astronomer er ikke de eneste menneskene som er bekymret for asteroidepåvirkninger. Politikere, beredskapsorganisasjoner og FN er alle bekymret. Hvis vi må avlede en asteroide, hvem vil da betale for det? Hvem vil egentlig lansere romskipet? Hvis atombomber er den sikreste måten å avlede asteroiden, må vi da holde atombomber på hånden? Vil andre nasjoner stole på USA, Israel, Russland eller India for å sette atomvåpen i verdensrommet, selv for et humanitært oppdrag? Hva om asteroiden er på vei mot Genève og vi bare har midler til å forskyve påvirkningsstedet med 1000 km. Hvilken retning velger vi og hvem bestemmer? Kan vi være sikre på å utføre et presist skifte med uprøvde avbøyningsteknologier?
Hvis asteroidetreffet er uunngåelig, hva gjør vi da? Hvis vi vet hvor det vil slå, evakuerer vi da folk fra området? Hvor langt flytter vi dem? Hvis slagresten forblir i atmosfæren, kan det oppstå global avkjøling. Hvem har ansvaret for verdens matforsyning? Hvis den vil treffe i havet, hvor stor blir tsunamien? Hvordan kan vi være sikre på at ødeleggelsene vi spår er riktig, eller at vi ikke har oversett noe? Kanskje den mest urolige av alle, asteroidepåvirkningene er en helt ny type katastrofe: hvordan forbereder vi oss på ødeleggelsen av (si) det østlige USA når vi har 20 års advarsel?
Disse og andre spørsmål diskuteres i dag på vitenskapelige møter over hele verden. Heldigvis er sjansen for at til og med en liten asteroide treffer jorden i overskuelig fremtid veldig liten.
Lære mer: Asteroider i nærheten av jorden: Hva er de og hvor kommer de fra?
David K. Lynch, PhD, er en astronom og planetforsker bosatt i Topanga, CA. Når han ikke henger rundt San Andreas-feilen eller bruker de store teleskopene på Mauna Kea, spiller han fele, samler klapperslanger, holder offentlige foredrag om regnbuer og skriver bøker (Color and Light in Nature, Cambridge University Press) og essays. Dr. Lynchs siste bok er feltguiden til San Andreas-feilen. Boken inneholder tolv en-dagers kjøreturer langs forskjellige deler av feilen, og inkluderer kilometer-for-mil-veilogger og GPS-koordinater for hundrevis av feilfunksjoner. Som det skjer, ble Daves-huset ødelagt i 1994 av Nordridge-jordskjelvet med en styrke på 6,7.