Asteroider er stærkere, sværere at ødelægge end hidtil antaget

Et populært tema i filmene er det om en indkommende asteroide, der kunne slukke liv på planeten, og vores helte bliver sendt ud i rummet for at sprænge det i luften. Men indkommende asteroider kan være sværere at bryde, end forskere tidligere troede, finder et Johns Hopkins-studie, der brugte en ny forståelse af klippebrud og en ny computermodelleringsmetode til at simulere asteroidekollisioner.

Fundene, udgives i det trykte nummer af 15. marts Icarus , kan hjælpe med at skabe asteroide-nedslags- og afbøjningsstrategier, øge forståelsen af ​​solsystemets dannelse og hjælpe med at designe asteroide minedrift.

"Vi plejede at tro, at jo større objektet er, jo lettere ville det gå i stykker, fordi større genstande er mere tilbøjelige til at have fejl. Vores resultater, imidlertid, viser, at asteroider er stærkere, end vi plejede at tro og kræver mere energi for at blive fuldstændig knust, " siger Charles El Mir, en nyligt ph.d.-uddannet fra Johns Hopkins University's Department of Mechanical Engineering og avisens første forfatter.

Forskere forstår fysiske materialer som sten i laboratorieskala (omtrent på størrelse med din knytnæve), men det har været svært at oversætte denne forståelse til objekter i bystørrelse som asteroider. I begyndelsen af ​​2000'erne, et andet forskerhold skabte en computermodel, hvori de indtaster forskellige faktorer såsom masse, temperatur, og materielle skørhed, og simulerede en asteroide omkring en kilometer i diameter, der rammer frontalt ind i en målasteroide med en diameter på 25 kilometer med en anslagshastighed på fem kilometer i sekundet. Deres resultater tydede på, at målasteroiden ville blive fuldstændig ødelagt af nedslaget.

I den nye undersøgelse, El Mir og hans kolleger, K.T. Ramesh, direktør for Hopkins Extreme Materials Institute og Derek Richardson, professor i astronomi ved University of Maryland, indgik det samme scenarie i en ny computermodel kaldet Tonge-Ramesh modellen, som forklarer de mere detaljerede, mindre processer, der opstår under en asteroidekollision. Tidligere modeller redegjorde ikke korrekt for den begrænsede hastighed af revner i asteroiderne.

"Vores spørgsmål var, hvor meget energi tager det at ødelægge en asteroide og bryde den i stykker?" siger El Mir.

Simuleringen blev opdelt i to faser:en kort tidsskala fragmenteringsfase og en langtidsskala gravitationsgenakkumulationsfase. Den første fase betragtede de processer, der begynder umiddelbart efter, at en asteroide er ramt, processer, der sker inden for brøkdele af et sekund. Sekundet, langtidsskalafase overvejer virkningen af ​​tyngdekraften på de stykker, der flyver fra asteroidens overflade efter nedslaget, med gravitationsgenakkumulering, der sker over mange timer efter sammenstødet.

I den første fase, efter asteroiden blev ramt, millioner af sprækker dannet og bølgede rundt i asteroiden, dele af asteroiden flød som sand, og et krater blev skabt. Denne fase af modellen undersøgte de individuelle revner og forudsagde overordnede mønstre for, hvordan disse revner forplanter sig. Den nye model viste, at hele asteroiden ikke er brudt af nedslaget, i modsætning til hvad man tidligere troede. I stedet, den ramte asteroide havde en stor beskadiget kerne, der derefter udøvede et stærkt gravitationstræk på fragmenterne i anden fase af simuleringen.

Forskerholdet fandt ud af, at slutresultatet af påvirkningen ikke blot var en "brokkerbunke - en samling af svage fragmenter løst holdt sammen af ​​tyngdekraften. I stedet, den ramte asteroide bevarede betydelig styrke, fordi den ikke var revnet fuldstændigt, tyder på, at mere energi ville være nødvendig for at ødelægge asteroider. I mellemtiden de beskadigede fragmenter blev nu omfordelt over den store kerne, give vejledning til dem, der måtte ønske at mine asteroider under fremtidige rumfart.

"Det lyder måske som science fiction, men en hel del forskning tager højde for asteroidekollisioner. F.eks. hvis der kommer en asteroide til jorden, er vi bedre til at bryde det i små stykker, eller skubbe det til at gå en anden retning? Og hvis sidstnævnte, hvor meget kraft skal vi slå den med for at flytte den væk uden at få den til at knække? Dette er faktiske spørgsmål, der er under overvejelse, " tilføjer El Mir.

"Vi bliver ret ofte ramt af små asteroider, som i Chelyabinsk-begivenheden for et par år siden, " siger Ramesh. "Det er kun et spørgsmål om tid, før disse spørgsmål går fra at være akademiske til at definere vores svar på en stor trussel. Vi skal have en god idé om, hvad vi skal gøre, når den tid kommer - og videnskabelige bestræbelser som denne er afgørende for at hjælpe os med at træffe disse beslutninger."