Vilka är dina alternativ när du bara har timmar eller dagar för att förhindra en asteroidpåverkan?
Föreställ dig ett scenario där vi upptäcker en asteroid på väg rakt mot jorden. Föreställ dig att den kommer om ett par dagar, eller ännu värre, bara några timmar. Vad kan man göra för att stoppa det?
Det kan vara möjligt att skydda oss själva och planeten med så kort varsel. Men vi måste testa och bygga rätt infrastruktur för att göra det.
När det kommer till asteroider är mänskligheten engagerad i en upptäcktsprocess. Vi skickar ut rymdfarkoster för att besöka dem, och ibland returnerar dessa rymdskepp prover till jorden. NASA:s Lucy-uppdrag precis lanserat, och dess uppdrag är att besöka totalt åtta asteroider – en i huvudasteroidbältet och sju Jupiter-trojaner. Vi är också upptagna med att katalogisera alla asteroider vi kan. Vi vill veta vilka som utgör ett hot mot jorden.
Men medan vi gör detta viktiga arbete, hur förbereder vi oss för en asteroid på väg mot oss? Det är mycket prat och mycket forskning om detta. Det finns till och med en tvåårskonferens som organiseras kring farliga asteroider som kallas Planetariskt försvarskonferens . Den senaste var i april 2021, och det är den sjunde som hålls.
Vid var och en av dessa Planetary Defense-konferenser genereras ett sken av asteroidhot, och under loppet av den fem dagar långa konferensen avslöjas mer detaljerade skenobservationer av asteroiden allt eftersom fiktiva månader går. Team av deltagare följer utvecklingen och kommer med begränsningsstrategier. Vid konferensen 2021 avslöjade de sista falska radarobservationerna att den inkommande asteroiden var 105 meter bred och skulle träffa ett område som gränsar till Tyskland, Tjeckien och Österrike. Vilka begränsningsstrategier kom deltagarna på?
Karta över de senaste 873 händelserna större än 0,073 Kt från 15 april 1988 till 29 september 2021 luftsprängningar från atmosfäriska infraljudssensorer. Händelsen Chelyabinsk 500 Kt den 15 februari 2013 syns tydligt över Ryssland. Det är viktigt att notera att energiomfånget för många av dessa händelser av asteroidangrepp ligger inom intervallet taktiska till strategiska kärnvapen. Vita färgade punkter saknar höjddata. Bildkredit: P. Lubin/Experimental Cosmology Group, UCSB. Data från Alan B. Chamberlin (JPL/Caltech) https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/.
Bekymmersamt, inte mycket. Det fanns inget som kunde göras för att mildra påverkan, utan istället riktades fokus mot civilförsvar och evakueringar. Är detta status quo tillräckligt bra? En 105 meter lång asteroid kommer inte att utplåna civilisationen, men den kommer fortfarande att orsaka mycket skada. En 105 meter lång asteroid kan träffa jorden med upp till 30 Mt (megaton TNT), energin från ett modernt, stort termonukleärt vapen.
I en tidning med titeln ' PI: Terminal Planetary Defense ', Philip Lubin beskriver vad som behövs för att skydda jorden från asteroider utan mycket ledtid. Lubin är fysikprofessor vid UC Santa Barbara och är den enda författaren till tidningen. PI:n i titeln står för 'Pulverize It.' Den är tillgänglig på pre-press-webbplatsen arxiv.org.
'Hittills har mänskligheten besparats från storskalig katastrof som besöktes av våra tidigare hyresgäster, men att räkna med att ha 'tur' är en dålig strategi på längre sikt.'
Philip Lubin
Vi vet att det finns några asteroider med planerade närträffar med jorden. Apophis var ett problem i december 2004 när det såg ut som att det hade 2,9 % chans att träffa jorden fredagen den 13 april 2029. Den är cirka 370 meter (1 210 fot) i diameter och kan göra enorma skador. Asteroid Bennu, som är 490 meter 1608 ft) i diameter, kommer också att göra en nära passning med jorden 2036.
Vi vet att de inte kommer att träffa jorden. Åtminstone inte den här gången.
Men problemet är att en asteroid som kommer så nära jorden kan passera genom vad som kallas ' gravitationsnyckelhål .” Dessa är områden där jordens gravitation kan knuffa en asteroid och skicka den på en direkt kollisionskurs med jorden.
'Om den går genom gravitationsnyckelhålet kommer den i allmänhet att träffa jorden i nästa omgång,' sa Lubin i en pressmeddelande .
Vi kan förbereda oss på detta, enligt Lubin. För någon gång kommer en asteroid att överraska oss.
I en nödsituation för asteroider, säger Lubin, kan vi fortfarande lita på jordens atmosfär för visst skydd. Problemet är att krossa en annalkande asteroid i tillräckligt små bitar för att de kommer att brinna upp i atmosfären utan att orsaka en massiv chockvåg eller utlösa ett 'nukleär vinter'-scenario.
För att göra det föreslår Lubin att man avlyssnar en inkommande asteroid med en anordning som slår mot asteroiden med en rad penetrerande stavar. Några av stavarna skulle vara fyllda med sprängämnen. Målet är att pulverisera boliden till små fragment som är 15 meter (ca 45 fot) i diameter eller mindre. Dessa fragment skulle bilda ett moln av skräp. Några av fragmenten kommer att träffa jorden, men förhoppningsvis kommer många inte att göra det. Det beror på tidpunkten för detektion, storleken på stötkroppen och vinklarna och hastigheterna.
I Pulverize It-scenariot skulle en asteroid på väg mot jorden träffas med en stötkropp som hade en rad stavar, några med sprängämnen. Asteroiden, eller kometen, skulle brytas upp i mindre bitar som utgör ett mindre hot. Bildkredit: Lubin/Experimental Cosmology Group, UCSB.
De fragment som träffar jordens atmosfär kommer att färdas med hypersoniska hastigheter; runt Mach 60 enligt Lubin. Vid den hastigheten skulle fragmenten värmas upp av extrem friktion och skulle börja brytas isär högt uppe i atmosfären, på cirka 30 km till 50 km (18 till 31 miles) på höjden.
Vart och ett av fragmenten bär fortfarande mycket energi. Var och en liknar ett modernt termonukleärt vapen, enligt Lubin. Men snarare än en enda luftsprängning eller nedslag skulle skuren av fragment likna flera åska och blixtar.
Denna siffra från studien visar två fragmentmoln som är resultatet av framgångsrika avlyssningar. Toppen är en mindre asteroid och botten är en större asteroid. Observera hur några av fragmenten skulle missa jorden helt med en större asteroid. Bildkredit: Lubin 2021.
Det skulle bli mycket ljud, men inte allt på en gång. Det skulle bli blixtar, men inte en enda stor blixt. Och det skulle finnas sprängvågor, men istället för en massiv explosion och destruktiv chockvåg skulle det finnas många mindre som inte överlappade varandra. Äntligen skulle det finnas damm. Men även mängden damm är sannolikt inte farlig.
Den här grafiken visar hur observatörer skulle känna sprängningarna separat istället för som en enda stor, destruktiv explosion. Bildkredit: Lubin/Experimental Cosmology Group, UCSB.
I sitt arbete uppmärksammar Lubin vår uppmärksamhet på asteroiden Apophis. Fredagen den 13 april 2029 kommer Apophis att passera väldigt nära jorden. Den kommer närmare jordens yta än vad geosynkrona satelliter gör, cirka 31 000 km (19 300 mi). Med en diameter på 370 meter kommer den att bära energi som ungefär motsvarar mänsklighetens hela kärnvapenarsenal. Hotet är verkligt.
De flesta förebyggande samtal om asteroidanfall handlar om förvarning. Med tillräckligt med varning, månader eller till och med år, kan en kinetisk projektil med en relativt liten massa skickas för att avlyssna en mötande asteroid. Om asteroiden är tillräckligt långt borta från jorden när projektilen träffar den, är ett litet knuff allt som behövs.
Men PI-metoden har simulerats med mycket kort ledtid. 'PI-programmet är anmärkningsvärt i de extremt korta svarstider som behövs för att lindra', skriver Lubin. Lubin och hans kollegor har gjort tusentals simuleringar för en rad olika asteroider och resultaten är lovande.
Lubin uppmanar till en proaktiv hållning mot asteroider, särskilt mot 'återfallsförbrytare' som Apophis och Bennu. Han menar att vi behöver både en formell beslutsprocess kring asteroidhot, såväl som en teknisk implementering av PI-metoden. Och det måste vara internationellt.
'Vi skulle kunna eliminera hot som Apophis och Bennu med PI genom att avlyssna dem på nära håll och eliminera dem som ett framtida hot. Det här är både ett policy- och ett tekniskt område som ska diskuteras”, skriver Lubin.
'Helst sett skulle området för planetariskt försvar överskrida nationella gränser eftersom hotet inte respekterar några gränser. Ett idealiskt scenario skulle vara att samla en internationell ansträngning för att försvara vår planet för kommande generationer.”
Apophis kommer, och Lubin tror att det kan vara ett bra, men kontroversiellt, tillfälle att testa PI-metoden.
Är det dags? Vad väntar vi på?
'Medan vi ofta säger att ingenting i livet är säkert utom döden och skatter, kan vi säkert också lägga till mänsklig utrotning till denna lista,' sa Lubin. 'Det finns en stor asteroid eller komet som lurar i vårt solsystem med 'Jorden' skrivet på den. Vi vet bara inte var den är eller när den kommer att träffas.'
Mer:
- Pressmeddelande: Är Planetary Defense PI in the Sky?
- Uppsats: PI: Terminal Planetary Defense
- UCSB Experimental Cosmology Group Blog: PI-Terminal Planetary Defense