Nie tak łatwo jest zniszczyć planetoidę

Rozbicie planetoidy lecącej w stronę Ziemi może być znacznie trudniejsze niż dotąd zakładano. Nowy model, zaprezentowany przez badaczy z Johns Hopkins University, obrazujący sytuację, w której duża planetoida zderza się z mniejszym obiektem, uwzględnia coraz większą wiedzę, jaką mamy na temat obiektów znajdujących się w Układzie Słonecznym.

04.03.2019Aktualizacja: 04.03.2019Opublikował: RK

Planetoida zmierzająca w stronę Ziemi nie jest tylko okrutnym marzeniem hollywoodzkich filmowców. To zagadnienie, które naukowcy i inżynierowie zajmujący się przestrzenią kosmiczną traktują jako poważny temat badań. Nasze niebo jest nieustannie monitorowane i jeżeli kiedyś pojawi się na nim groźny obiekt – będziemy o tym wiedzieć (to jest – ktoś będzie o tym wiedzieć). Nie jest to z resztą nic nowego – ludzie patrzą „w gwiazdy” odkąd są ludźmi. W przeciwieństwie jednak do wszystkich poprzedzających nas czasów, wydaje nam się, że jeżeli kiedyś zobaczymy obiekt, którego trajektoria będzie zbieżna z naszą planetą, nie będzie to oznaczało końca ludzkości, a jedynie kolejną wielką przygodę naszego gatunku, z muzyką Aerosmith w tle.

Badania przeprowadzone na początku XXI wieku utwierdziły nas w tym przekonaniu. Model uwzględniający takie dane jak masa, temperatura, faktura powierzchni symulował zderzenie dwóch obiektów. Mniejszy, o średnicy około kilometra, uderzał we większy, o średnicy 25 kilometrów, z prędkością 5 km/s. Wynik modelowania pokazywał, że w wyniku zderzenia większy obiekt zostanie całkowicie rozbity. Stało się to podstawą do przewidywań na temat naszej zdolności do zniszczenia podobnego obiektu lecącego w stronę Ziemi. Niestety, nowy model, zaprezentowany przez badaczy z Johns Hopkins University, nie jest już tak optymistyczny.

– Dotąd uważano, że im większy obiekt, tym łatwiej będzie go zniszczyć, ponieważ duże obiekty mają zwykle słabe punkty. Nasze badania pokazały jednak, że planetoidy są mocniejsze niż sądziliśmy i do ich całkowitego rozbicia potrzebujemy więcej energii – mówi Charles El Mir, doktorant w Hopkins Extreme Materials Institute, specjalista „architektury planetoid”, pierwszy autor publikacji w czasopiśmie „Icarus”.

To samo badanie przeprowadzono teraz z zastosowaniem modelu, zwanego modelem Tonge-Ramesh. Nowy model jest znacznie bardziej precyzyjny, ponieważ uwzględnia procesy zachodzące w trakcie kolizji, na przykład ograniczoną prędkość, z jaką pęka dany materiał.

Przeprowadzona symulacja podzielona została na dwie fazy. Pierwsza, faza fragmentacji, następuje bezpośrednio po uderzeniu. Model pokazuje, jak podczas tej fazy części planetoidy odrywają się i powstaje krater. Cała planetoida nie zostaje jednak zniszczona – pozostaje duże, choć nadwyrężone jądro.

Druga faza, nazwana fazą reakumulacji zaczyna się około 30 sekund po uderzeniu i trwa już nie sekundy, ale wiele godzin od czas uderzenia, uwzględnia przede wszystkim oddziaływanie grawitacyjne. Po wyczerpaniu się siły odrzutu zaczyna być widoczny efekt siły grawitacyjnej pozostałego jądra. Okazuje się, że mniej więcej już 3 godziny po uderzeniu duża część rozrzuconego materiału powraca do jądra.

Badania pokazują, że aby zniszczyć planetoidę, wymagana będzie znacznie większa siła niż dotąd przypuszczano. Jeżeli siła odśrodkowa będzie za mała, to nawet wstępnie rozbity obiekt może dzięki oddziaływaniu grawitacyjnemu utrzymać większą część swojej masy. Warto o tym pamiętać, jeśli kiedyś planetoida lecąca w stronę Ziemi będzie czymś więcej niż tylko abstrakcyjnym problemem badawczym.

Opracowano na podstawie artykułu Asteroids are stronger, harder to destroy than previously thought opublikowanego na portal Phys.org

Badania opisano w marcowym numerze czasopisma Icarus. Charles El Mir et al, A new hybrid framework for simulating hypervelocity asteroid impacts and gravitational reaccumulation, Icarus (2018). DOI: 10.1016/j.icarus.2018.12.032