Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Een NASA-missie die in botsing kwam met een asteroïde liet niet alleen een deuk achter. Het hervormde de ruimterots

Credit:NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

Een vaak voorkomend idee in sciencefiction- en apocalyptische films is dat een asteroïde de aarde treft en wereldwijde verwoesting veroorzaakt. Hoewel de kansen dat dit soort massale uitsterving op onze planeet plaatsvindt ongelooflijk klein zijn, zijn ze niet nul.



De resultaten van NASA's Dart-missie naar de asteroïde Dimorphos zijn nu gepubliceerd in Nature Astronomy . Ze bevatten fascinerende details over de samenstelling van deze asteroïde en of we de aarde kunnen verdedigen tegen binnendringend ruimtegesteente.

De Double Asteroid Redirection Test (Dart) was een ruimtevaartuigmissie die in november 2021 werd gelanceerd. Hij werd naar een asteroïde genaamd Dimorphos gestuurd en kreeg het bevel om er in september 2022 frontaal mee in botsing te komen.

Dimorphos poseerde en vormt in de nabije toekomst geen bedreiging voor de aarde. Maar de missie was bedoeld om te kijken of het mogelijk was om een ​​asteroïde af te buigen van een ramkoers met de aarde door middel van 'kinetische' middelen, met andere woorden, een directe impact van een door de mens gemaakt object op het oppervlak.

Asteroïdemissies zijn nooit gemakkelijk. De relatief kleine omvang van deze objecten (vergeleken met planeten en manen) betekent dat er geen noemenswaardige zwaartekracht is die ruimtevaartuigen in staat stelt te landen en een monster te verzamelen.

Ruimtevaartorganisaties hebben de afgelopen tijd een aantal ruimtevaartuigen naar asteroïden gelanceerd. De Hayabusa-2-missie van de Japanse ruimtevaartorganisatie (Jaxa) bereikte bijvoorbeeld de asteroïde Ryugu in 2018, hetzelfde jaar dat NASA's Osiris-Rex-missie de asteroïde Bennu ontmoette.

De Japanse Hayabusa-missies (1 en 2) vuurden een klein projectiel af op het oppervlak toen ze het naderden. Vervolgens verzamelden ze het puin terwijl het voorbij vloog.

Botsing op hoge snelheid

De Dart-missie was echter bijzonder omdat deze niet was gestuurd om monsters van asteroïdemateriaal naar laboratoria op aarde te brengen. In plaats daarvan zou het met hoge snelheid de ruimterots in vliegen en daarbij vernietigd worden.

Een snelle botsing met een asteroïde vereist ongelooflijke precisie. Dart's doelwit Dimorphos maakte feitelijk deel uit van een dubbel asteroïdesysteem, bekend als een dubbelster, omdat het kleinere object in een baan om de grotere draait. Dit binaire bestand bevatte zowel Didymus (het grootste van de twee objecten) als Dimorphos, dat zich feitelijk als een maan gedraagt.

De simulaties van wat er met Dimorphos is gebeurd, laten zien dat hoewel we zouden verwachten een zeer grote krater op de asteroïde te zien als gevolg van de inslag van Dart, het waarschijnlijker is dat deze in plaats daarvan de vorm van de asteroïde heeft veranderd.

Dimorphos, zoals afgebeeld door het Dart-ruimtevaartuig. Krediet:NASA

Mier raakt twee bussen

De botsing had een massa van 580 kg en raakte een asteroïde van ongeveer 5 miljard kg. Ter vergelijking:dit komt overeen met een mier die twee bussen raakt. Maar het ruimtevaartuig reist ook ongeveer 6 kilometer per seconde.

De simulatieresultaten op basis van waarnemingen van de asteroïde Dimorphos hebben aangetoond dat de asteroïde nu 33 minuten langzamer dan voorheen rond zijn grotere metgezel Didymus draait. Zijn baan is van 11 uur en 55 minuten naar 11 uur en 22 minuten gegaan.

De momentumverandering in de kern van Dimorphos is ook groter dan je zou voorspellen op basis van de directe impact, wat in eerste instantie misschien onmogelijk lijkt. De asteroïde is echter vrij zwak geconstrueerd en bestaat uit los puin dat door de zwaartekracht bij elkaar wordt gehouden. Door de impact werd veel materiaal van Dimorphos weggeblazen.

Dit materiaal beweegt zich nu in de tegenovergestelde richting van de inslag. Dit werkt als een terugslag en vertraagt ​​de asteroïde.

Waarnemingen van al het sterk reflecterende materiaal dat door Dimorphos is uitgestort, stellen wetenschappers in staat in te schatten hoeveel ervan door de asteroïde verloren is gegaan. Het resultaat is grofweg 20 miljoen kilogram, wat overeenkomt met ongeveer zes Saturn V-raketten uit het Apollo-tijdperk, volledig geladen met brandstof.

Door alle parameters samen te voegen (massa, snelheid, hoek en hoeveelheid verloren materiaal) en de impact te simuleren, konden de onderzoekers redelijk zeker zijn van het antwoord. Niet alleen overtuigd van de korrelgrootte van het materiaal afkomstig van Dimorphos, maar ook van het feit dat de asteroïde een beperkte cohesie heeft en dat het oppervlak voortdurend moet worden veranderd of hervormd door kleine inslagen.

Maar wat vertelt dit ons over de bescherming van onszelf tegen een asteroïde-inslag? Belangrijke recente inslagen op aarde zijn onder meer de meteoor die in 2013 boven de stad Tsjeljabinsk in Rusland uitbrak, en de beruchte Tunguska-inslag boven een afgelegen deel van Siberië in 1908.

Hoewel dit niet het soort gebeurtenissen was dat massale uitstervingen kan veroorzaken – zoals het 10 kilometer lange object dat de dinosauriërs uitroeide toen het 66 miljoen jaar geleden onze planeet trof – is de kans op schade en verlies van mensenlevens bij kleinere objecten zoals die op de planeet Tsjeljabinsk en Toengoeska zijn erg hoog.

De Dart-missie kostte 324 miljoen dollar (255 miljoen pond), wat weinig is voor een ruimtemissie. Nu de ontwikkelingsfase voltooid is, zou een vergelijkbare missie om een ​​asteroïde die onze kant op komt, goedkoper te kunnen afbuigen.

De grote variabele hier is hoeveel waarschuwing we zullen hebben, omdat een verandering in de baan van 30 minuten – zoals werd waargenomen toen Dart Dimorphos trof – weinig verschil zal maken als de asteroïde al heel dicht bij de aarde is. Als we echter het pad van het object van verder weg kunnen voorspellen (bij voorkeur buiten het zonnestelsel) en kleine veranderingen kunnen aanbrengen, kan dit voldoende zijn om het pad van een asteroïde van onze planeet af te leiden.

We kunnen in de toekomst meer van deze missies verwachten, niet alleen vanwege de belangstelling voor de wetenschap rond asteroïden, maar omdat het gemak waarmee materiaal eruit kan worden verwijderd, betekent dat particuliere bedrijven hun ideeën over het delven van deze ruimterotsen zouden willen opvoeren. edele metalen.

Meer informatie: S. D. Raducan et al, Fysische eigenschappen van asteroïde Dimorphos zoals afgeleid van de DART-inslag, Natuurastronomie (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02200-3

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.