Een populair thema in de films is dat van een inkomende asteroïde die het leven op de planeet zou kunnen uitroeien, en onze helden worden de ruimte in gelanceerd om het op te blazen. Maar inkomende asteroïden zijn misschien moeilijker te doorbreken dan wetenschappers eerder dachten, vindt een Johns Hopkins-studie die een nieuw begrip van rotsbreuken en een nieuwe computermodelleringsmethode gebruikte om asteroïdebotsingen te simuleren.

De bevindingen, zal worden gepubliceerd in het gedrukte nummer van 15 maart van Icarus , kan helpen bij het creëren van asteroïde-impact- en afbuigingsstrategieën, het begrip van de vorming van het zonnestelsel vergroten en helpen bij het ontwerpen van mijninspanningen voor asteroïden.

"Vroeger geloofden we dat hoe groter het object, hoe gemakkelijker het zou breken, omdat grotere objecten vaker gebreken hebben. Onze bevindingen, echter, laten zien dat asteroïden sterker zijn dan we vroeger dachten en meer energie nodig hebben om volledig te worden verbrijzeld, " zegt Charles El Mir, een recente Ph.D-afgestudeerde van de Johns Hopkins University's Department of Mechanical Engineering en de eerste auteur van het artikel.

Onderzoekers begrijpen fysieke materialen zoals rotsen op laboratoriumschaal (ongeveer de grootte van je vuist), maar het was moeilijk om dit begrip te vertalen naar objecten van de grootte van een stad, zoals asteroïden. In het begin van de jaren 2000, een ander onderzoeksteam creëerde een computermodel waarin ze verschillende factoren invoerden, zoals massa, temperatuur, en materiële broosheid, en simuleerde een asteroïde met een diameter van ongeveer een kilometer die frontaal op een doelasteroïde met een diameter van 25 kilometer botste met een inslagsnelheid van vijf kilometer per seconde. Hun resultaten suggereerden dat de doelasteroïde volledig zou worden vernietigd door de inslag.

In de nieuwe studie El Mir en zijn collega's, KT Ramesj, directeur van het Hopkins Extreme Materials Institute en Derek Richardson, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Maryland, hetzelfde scenario ingevoerd in een nieuw computermodel, het Tonge-Ramesh-model, wat goed is voor de meer gedetailleerde, kleinere processen die plaatsvinden tijdens een asteroïdebotsing. Eerdere modellen hielden niet goed rekening met de beperkte snelheid van scheuren in de asteroïden.

"Onze vraag was hoeveel energie kost het om een ​​asteroïde daadwerkelijk te vernietigen en in stukken te breken?", zegt El Mir.

De simulatie was opgedeeld in twee fasen:een fragmentatiefase op korte tijdschaal en een fase van zwaartekrachtheraccumulatie op lange tijdschaal. De eerste fase beschouwde de processen die onmiddellijk beginnen nadat een asteroïde is geraakt, processen die binnen een fractie van een seconde plaatsvinden. De seconde, lange-tijdschaalfase houdt rekening met het effect van de zwaartekracht op de stukken die na de inslag van het oppervlak van de asteroïde vliegen, waarbij de zwaartekracht zich gedurende vele uren na de impact weer ophoopt.

In de eerste fase, nadat de asteroïde was geraakt, miljoenen scheuren gevormd en gerimpeld door de asteroïde, delen van de asteroïde stroomden als zand, en er ontstond een krater. Deze fase van het model onderzocht de individuele scheuren en voorspelde algemene patronen van hoe die scheuren zich voortplanten. Het nieuwe model toonde aan dat de hele asteroïde niet wordt gebroken door de inslag, in tegenstelling tot wat eerder werd gedacht. In plaats daarvan, de getroffen asteroïde had een grote beschadigde kern die vervolgens een sterke aantrekkingskracht uitoefende op de fragmenten in de tweede fase van de simulatie.

Het onderzoeksteam ontdekte dat het eindresultaat van de impact niet alleen een "puinhoop was - een verzameling zwakke fragmenten die losjes bij elkaar werden gehouden door de zwaartekracht. In plaats daarvan, de getroffen asteroïde behield aanzienlijke kracht omdat hij niet volledig was gebarsten, wat aangeeft dat er meer energie nodig zou zijn om asteroïden te vernietigen. In de tussentijd, de beschadigde fragmenten werden nu herverdeeld over de grote kern, begeleiding bieden aan degenen die misschien asteroïden willen mijnen tijdens toekomstige ruimtevaartondernemingen.

"Het klinkt misschien als sciencefiction, maar veel onderzoek houdt rekening met asteroïdebotsingen. als er een asteroïde op aarde komt, kunnen we het beter in kleine stukjes breken, of een duwtje in de rug geven om een ​​andere richting op te gaan? En als dat laatste met hoeveel kracht moeten we erop slaan om het weg te bewegen zonder dat het breekt? Dit zijn actuele vragen die in behandeling zijn, ", voegt El Mir toe.

"We worden vrij vaak getroffen door kleine asteroïden, zoals bij de gebeurtenis in Chelyabinsk een paar jaar geleden, "zegt Ramesh. "Het is slechts een kwestie van tijd voordat deze vragen van academische aard veranderen in het definiëren van onze reactie op een grote bedreiging. We moeten een goed idee hebben van wat we moeten doen als die tijd komt - en wetenschappelijke inspanningen zoals deze zijn van cruciaal belang om ons te helpen die beslissingen te nemen."