Siitä on tullut toimintaelokuvan klisee: asteroidi heittelee kohti Maata, sen törmäys aiheuttaa massasukupuuton, ja ainoa toivo ihmiskunnalle on astronauttien ja keskimääräisten Joe-joukkojen räjähdysmäinen ryhmä, joka lentää asteroidille ja puhaltaa sen palasiksi. käyttämällä ydinaseita. Hollywood on tutkinut ideaa niin monta kertaa, että näyttää siltä, että tämä on itse asiassa jotain avaruusjärjestöjen suunnittelemaa.
Ja itse asiassa ne ovatkin, vaikka toteutus saattaa olla hieman hienostuneempi. Avaruusjärjestöt ovat vuosikymmenten ajan harkinneet erilaisia menetelmiä Maata uhkaavien asteroidien tuhoamiseksi. Mutta a:n mukaan uusi tutkimus John Hopkinsin yliopiston tutkijoiden johdolla saapuvia asteroideja voi olla vaikeampi hajottaa kuin luulimme.
Tutkimus, joka ilmestyi äskettäin verkossa ja odottaa julkaisua 15. maaliskuuta ilmestyvässä numerossa Icarus ,johti Charles El Mir – äskettäin tohtoriksi valmistunut JHU:n konetekniikan laitokselta. Häneen liittyi K.T. Ramesh (johtaja Hopkins Extreme Materials Institute ) ja Derek Richardson, tähtitieteen professori Marylandin yliopistosta.
Kuva ruudulta, joka näyttää, kuinka painovoima saa asteroidin palaset kerääntymään uudelleen törmäyksen jälkeisinä tunteina. Luotto: Charles El Mir / Johns Hopkins University
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä luotti uuteen ymmärrykseen siitä, kuinka kivet murtuvat, yhdistettynä uuteen tietokonemallinnusmenetelmään asteroidien törmäysten simuloimiseksi. Kuten El Mir kuvaili hiljattain JHU:ssa Lehdistötiedote , mitä he löysivät, oli melko yllättävää:
”Uskoimme, että mitä suurempi esine, sitä helpommin se rikkoutuu, koska isommissa esineissä on todennäköisemmin puutteita. Löytömme kuitenkin osoittavat, että asteroidit ovat vahvempia kuin luulimme ja vaativat enemmän energiaa murtuakseen kokonaan.
Yksi ongelmista tietää, kuinka asteroidi reagoisi kaikkiin yrityksiin räjäyttää se, liittyy mittakaavaan. Tiedemiehet ymmärtävät, kuinka kivet käyttäytyvät pienemmässä mittakaavassa (kuten käden kokoisissa kivissä tai lohkareissa), kun taas kaupungin kokoiset kohteet, kuten Near-Earth Asteroid (NEA), asettavat aivan erilaisia haasteita.
2000-luvun alussa toinen tutkijaryhmä oli luonut tietokonemallin määrittääkseen, millaisia iskuja tarvitaan asteroidin tuhoamiseen. Massan, lämpötilan ja koostumuksen kaltaisten tekijöiden perusteella he päättelivät, että halkaisijaltaan 1 km:n (0,62 mailia) asteroidin tulisi iskeä halkaisijaltaan 25 km:n (15,5 mailia) asteroidiin nopeudella, joka on vähintään 500 km/ s (310 mps) tuhotaksesi sen.
Tutkimustaan varten El Mir ja hänen kollegansa sisällyttivät saman skenaarion uuteen tietokonemalliin, nimeltään Tonge-Ramesh-malli, joka on nimetty osittain toisen kirjoittajan K.T. Ramesh, joka auttoi luomaan sen. Tämä malli pystyy ottamaan huomioon yksityiskohtaisemmat, pienemmän mittakaavan prosessit, jotka tapahtuvat asteroidin törmäyksen aikana - kuten asteroidien halkeamien rajoitetun nopeuden
Simulaatio, jonka he suorittivat, tapahtui kahdessa vaiheessa – lyhytkestoisessa pirstoutumisvaiheessa, joka kattaa ensimmäiset sekuntit törmäyksen jälkeen, jota seurasi pitkäaikainen uudelleenabsorptiovaihe, jossa gravitaatiovoimat vetivät palaset takaisin yhteen tuntien kuluessa. He havaitsivat, että alkuperäinen törmäys muodosti kraatterin ja aiheutti miljoonien halkeamien muodostumisen ja leviämisen asteroidin läpi.
Toisin kuin aiemmin luultiin, törmäys ei kuitenkaan johtanut asteroidin tuhoutumiseen. Sen sijaan levinneet halkeamat ulottuivat ytimeen asti, mikä sitten kohdistaa voimakkaan painovoiman fragmentteihin simulaation toisessa vaiheessa. Lopulta asteroidi onnistui säilyttämään eheytensä ja irronneet palaset vain jakautuivat vaurioituneen ytimen päälle. Kuten El Mir selitti :
'Se saattaa kuulostaa tieteiskirjallisuudesta, mutta suuri osa tutkimuksista käsittelee asteroidien törmäyksiä. Jos esimerkiksi asteroidi on tulossa maan päälle, onko meidän parempi hajottaa se pieniksi paloiksi vai tönäistää sitä kulkemaan eri suuntaan? Ja jos jälkimmäinen, kuinka suurella voimalla meidän pitäisi lyödä sitä siirtääksemme sen pois ilman, että se rikkoutuu? Nämä ovat todellisia pohdittavana olevia kysymyksiä.'
Tämä tutkimus voi viedä paljon tietoa tulevista asteroidien vaikutusten lieventämisstrategioista. Kun tietävät, millaiset iskulaitteet ja voimat eivät riitä asteroidin rikkomiseen, tehtäväsuunnittelijoilla on tarkat parametrit käytettäväksi. Tällä tiedolla voi olla myös laajoja sovelluksia asteroidien louhinnassa, jolloin poraajat tietävät tarkasti, kuinka erikokoiset asteroidit reagoivat poraukseen ja louhintaan.
Ja Rameshina ilmoitettu , näillä tiedoilla on kaikenlaista käytännön hyötyä, joka ei voi tulla tarpeeksi pian:
'Pienet asteroidit törmäävät meihin melko usein, kuten Tšeljabinskin tapahtumassa muutama vuosi sitten. On vain ajan kysymys, milloin nämä kysymykset muuttuvat akateemisista kysymyksistä määrittelemään vastauksemme suureen uhkaan. Meillä on oltava hyvä käsitys siitä, mitä meidän pitäisi tehdä, kun se aika koittaa – ja tämän kaltaiset tieteelliset ponnistelut ovat ratkaisevan tärkeitä auttamaan meitä tekemään noita päätöksiä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että ihmiskunta ei ole tuomittu siinä tapauksessa, että asteroidi alkaa kiipeillä Maata kohti, vaan se on paremmin perillä. Ja se vie pitkälle sen varmistamisessa, että pysymme turvassa suurilta vaikutuksilta tulevaisuudessa. Lisäbonuksena nyt, kun Hollywood päättää tehdä toisen katastrofielokuvan, jossa on asteroidi, he voivat saada fysiikan oikein!
Lisälukemista: JHU