Mi történne, ha egy hatalmas aszteroida közeledne a Föld felé, és mindössze néhány hét állna rendelkezésünkre a becsapódás megakadályozására? Amerikai kutatók új számítógépes szimulációi szerint ilyen helyzetben a nukleáris robbantás jelentheti az egyik utolsó védekezési lehetőséget. A tudósok azt vizsgálták, hogyan lehetne egy veszélyes égitestet atomrobbanással eltéríteni eredeti pályájáról, vagy olyan apró darabokra törni, amelyek már nem okoznának súlyos pusztítást bolygónkon, írja a POPULAR MECHANICS.
A Földet a késő kréta időszak óta nem érte olyan erejű aszteroidabecsapódás, mint amilyet a Chicxulub-aszteroida okozott. Ha azóta hasonló katasztrófa történt volna, elképzelhető, hogy az emberiség soha nem alakulhatott volna ki. A körülbelül 6–9 mérföld, vagyis 9,7–14,5 kilométer átmérőjű hatalmas égitest becsapódásának robbanási energiája mintegy 4,5 milliárdszorosa volt a Hirosimát elpusztító atombomba energiájának. A katasztrófa következtében a Föld élővilágának mintegy 75 százaléka kipusztult, köztük a legismertebb áldozatok, a madarakon kívüli dinoszauruszok is. A becsapódást követő időszakban vulkánok ontották a lávát és a hamut, miközben hatalmas szökőárak alakultak ki az óceánokban. A pusztítást visszafordíthatatlan éghajlati változások követték, és még azok az élőlények is rendkívül nehéz körülmények közé kerültek, amelyek túlélték a kezdeti katasztrófát.
Mindez 66 millió évvel ezelőtt történt.
Bár azóta nem következett be hasonló nagyságrendű esemény, egy újabb pusztító aszteroidabecsapódás lehetőségét nem lehet teljesen kizárni. Az űrben továbbra is elképesztő sebességgel mozognak különféle égitestek, amelyek közül egyesek pályája a jövőben veszélyesen közel vezethet a Földhöz. Éppen ezért a tudósok egyre komolyabban foglalkoznak az aszteroidabecsapódások megelőzésével.
Atomrobbanással térítenék el a Föld felé közeledő aszteroidát
A NASA 2022-ben sikeresen végrehajtotta a DART nevű küldetését, amelynek során egy űrszondát szándékosan a Dimorphos nevű kis égitestnek ütköztettek. A Dimorphos a Didymos aszteroida körül keringő kisebb égitest, amelynek pályáját az ütközés következtében sikerült megváltoztatni. A kísérlet bizonyította, hogy egy nagy sebességgel becsapódó űreszköz képes módosítani egy aszteroida mozgását. A Didymos rendszere azért volt megfelelő kísérleti célpont, mert viszonylag kis méretű, és nem jelentett veszélyt a Földre.
De mi történne akkor, ha egy ennél sokkal fenyegetőbb égitest közeledne bolygónk felé?
Egy Chicxulub méretű aszteroida esetében nem lenne célszerű vagy gyakorlatias nagyszámú becsapódó űreszközt indítani. Ezért a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium (LLNL) kutatócsoportja olyan számítógépes szimulációkat végzett, amelyek egy aszteroida elleni nukleáris robbantás hatásait vizsgálták. Egy közeledő égitest atomrobbanással történő megállítása korábban sem számított elképzelhetetlen megoldásnak.
Bár a módszer hatékonyságáról régóta vita folyik, egy hatalmas aszteroida időben történő felismerése és az azt követő fizikai beavatkozás akár a túlélés és a kihalás közötti különbséget is jelentheti. Az Isaiah Santisevan fizikus által vezetett LLNL-kutatócsoport olyan forgatókönyvekkel kísérletezett, amelyekben nagyobb égitestek tartanak közvetlenül a Föld felé, miközben a figyelmeztetési idő rendkívül rövid. A légkörbe belépő meteoritok többsége általában elég, mielőtt elérné a felszínt. Egy elméletileg hatalmas méretű kőzetdarab azonban elegendő tömeggel rendelkezhet ahhoz, hogy a légköri áthaladás során egyben maradjon. Ilyen esetben csak az akadályozhatná meg a súlyos becsapódást, ha sikerülne eltéríteni az égitestet, vagy olyan apró darabokra törni, amelyek már nem okoznának jelentős károkat. Egy megfelelően nagy energiájú nukleáris robbantás mindkét célra alkalmas lehet: megváltoztathatja a közeledő aszteroida pályáját, vagy akár szét is darabolhatja azt.
„Alternatív megközelítés a nukleáris veszélyelhárítás, amelynek során egy nukleáris robbanószerkezetet használnak az aszteroida eltérítésére vagy jelentős mértékű széttörésére” – magyarázta Santisevan a The Planetary Science Journal című tudományos folyóiratban nemrég megjelent tanulmányban.
A fizikus szerint egy nukleáris robbanószerkezet sokkal nagyobb energiát képes felszabadítani, mint egy hagyományos kinetikus becsapódó eszköz. Ez nagyobb sebességváltozást tehet lehetővé az eltérítés során, vagy elegendő energiát biztosíthat az aszteroida szándékos széttöréséhez akkor is, ha kevés idő áll rendelkezésre, illetve ha a célpont nagyobb méretű.
Hogyan működne az aszteroida elleni nukleáris robbantás?
A nukleáris védekezést vizsgáló szimulációk egyik leggyakrabban alkalmazott modellje az úgynevezett távolsági robbantás. Ennél a módszernél a nukleáris eszközt nem közvetlenül az aszteroida felszínén, hanem attól előre meghatározott távolságban robbantják fel. A robbantásnak a Földtől is megfelelő távolságban kell történnie, hogy bolygónkat és műholdjainkat ne veszélyeztesse a művelet, legfeljebb az esetlegesen keletkező kozmikus por jelenthessen következményt.
Mivel a nukleáris robbanás energiájának jelentős része röntgensugárzás formájában szabadul fel, ez az energia az aszteroida vékony felszíni rétegében nyelődik el. A sugárzás felhevíti, elpárologtatja és lepusztítja a felszíni anyag egy részét. Az elpárolgott anyag kitágul, majd elegendő energiával távozik ahhoz, hogy legyőzze az aszteroida gravitációs vonzását. A nagy sebességgel kiáramló anyag lendületváltozást idéz elő, amely megváltoztathatja az égitest sebességét és pályáját. A hatalmas energiafelszabadulás emellett lökéshullámot is létrehoz az aszteroida belsejében. Ez olyan erős lehet, hogy az egész égitestet apró darabokra törheti.
Több mint 1500 szimulációval vizsgálták az aszteroida széttörését
Santisevan a Spheral nevű számítógépes szimulációs rendszerrel különböző anyagokból álló virtuális aszteroidákat vizsgált. Az égitestek anyagi összetétele alapján határozták meg, hogy milyen magasságban kellene végrehajtani a nukleáris robbantást, és mekkora energiára lenne szükség a közeledő objektum széttöréséhez. A számítások során figyelembe vették az aszteroidák anyagát, tömegét és sebességét is.
A kutatók az LLNL Ares nevű szimulációs programját használták annak előrejelzésére, hogy milyen eredménnyel járna az égitest eltérítése. Miután 1500 egydimenziós szimulációt végeztek, háromdimenziós modellezésre tértek át. Ezekben a kísérletekben egy körülbelül 525 láb, vagyis 160 méter átmérőjű aszteroida nukleáris széttörését vizsgálták. Az egyes szimulációk során változtatták a robbantás távolságát és az égitest feldarabolódásának feltételeit.
A leghosszabb szimulációban az aszteroida darabokra esett szét, anyagának jelentős része pedig az eredeti mozgással ellentétes irányba haladt tovább az űrben. A keletkezett kőzettöredékek az aszteroida szökési sebességénél gyorsabban mozogtak. Ez azt jelenti, hogy képesek voltak legyőzni az égitest gravitációs vonzását, és eltávolodni tőle. A következő kutatások során a tudósok ezeknek a töredékeknek a pályáját szeretnék nyomon követni, hogy megállapítsák, végül hová jutnak el. Ez különösen fontos, hiszen egy veszélyes aszteroida széttörése önmagában még nem feltétlenül garantálja, hogy valamennyi darabja elkerüli a Földet.
„Ezek az eredmények egy lépést jelentenek afelé, hogy megoldjuk a bolygóvédelem egyik rendkívül nehéz problémáját: a nukleáris veszélyelhárítás átfogó modellezését” – fogalmaztak a kutatók.
Hozzátették, hogy az ilyen nagy pontosságú szimulációk lehetővé teszik annak további vizsgálatát, meddig terjeszthetők ki a technológia lehetőségei. A kutatás tehát nem azt bizonyítja, hogy az emberiség már biztosan képes lenne megállítani egy Föld felé tartó, hatalmas aszteroidát.
A számítógépes eredmények azonban arra utalnak, hogy a nukleáris robbantás fontos szerepet kaphat a jövő bolygóvédelmi stratégiáiban, különösen akkor, ha egy veszélyes égitest becsapódásáig már csak néhány hét maradna.
Ez is érdekelheti:
Adott a dátum, mikor csapódhat egy óriásmeteorit a Földbe
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Image by Norberto Navarro Valiente from Pixabay
