DART pokazał, jak zniszczyć asteroidę. Gdzie zatem podziały się śmieci kosmiczne?

Prawie rok temu NASA wystrzeliła sondę DART w stronę asteroidy Dimorphos z prędkością 22 000 kilometrów na godzinę. Był to pierwszy test mający na celu sprawdzenie, czy uda im się nieznacznie zmienić trajektorię kosmicznej skały za pomocą zderzenia z dużą prędkością. Jest to technika, którą można zastosować do ochrony Ziemi przed przyszłymi zabójczymi asteroidami. Zadziałało. Teraz jednak próbują poznać szczegóły wypadku. A jeśli ludzie będą musieli bronić życia ziemskiego przed potencjalnym uderzeniem asteroidy, te szczegóły z pewnością będą ważne.

Naukowcy zaczynają od zbadania wyrzutów, skał i różnych mniejszych kawałków uwolnionych w wyniku uderzenia. Przewidywali, że będą gruzy, ale nie wiedzieli dokładnie, czego się spodziewać. Przecież w porównaniu do gwiazd i galaktyk asteroidy są maleńkie i słabe, dlatego trudno określić ich gęstość i skład na odległość. Czy kiedy jednego uderzysz, po prostu się odbije? Czy sonda uderzy w nią i utworzy krater? A jeśli asteroida jest delikatna, czy zderzenie ze statkiem kosmicznym grozi powstaniem śmieci kosmicznych, które są wciąż wystarczająco duże, aby zagrozić Ziemi?

„Właśnie dlatego musieliśmy przetestować tę technologię w kosmosie. Ludzie wykonywali eksperymenty laboratoryjne i modele. Ale jak prawdziwa asteroida, której rozmiar dotyczy naszej obrony planetarnej, zareagowałaby na impaktor kinetyczny?” mówi Nancy Chabot, główna koordynatorka DART i planetolog w Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, która opracowała statek kosmiczny we współpracy z NASA.

Wiele asteroid wygląda na „stosy gruzu” – ziemię, skały i lód luźno połączonych ze sobą, a nie coś twardego i gęstego jak kula bilardowa. Asteroida Ryugu odwiedzona przez należącą do japońskiej agencji kosmicznej sondę Hayabusa2 w czerwcu 2018 r. oraz asteroidę Bennu, z której w 2020 r. pobrano próbki przez sondę OSIRIS-REx NASA, liczą się jako sterty gruzu. A nowe badanie opublikowany w lipcu Listy z dziennika astrofizycznego pokazuje, że Dimorphos również wydaje się być zbudowany w ten sposób, co oznacza, że ​​uderzenie prawdopodobnie spowoduje utworzenie krateru i wyrzucenie gruzu na powierzchnię asteroidy lub w jej pobliże.

Aby dowiedzieć się, co wydarzyło się po katastrofie, David Jewitt, astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles i jego współpracownicy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Hubble’a do wielokrotnego powiększania Dimorphos. Połączone głębokie obserwacje pozwoliły im dostrzec obiekty, które w przeciwnym razie byłyby zbyt słabe, aby je dostrzec. Kilka miesięcy po uderzeniu statku kosmicznego DART odkryli rój około trzech tuzinów nigdy wcześniej nie widzianych skał – z których największa ma średnicę 7 metrów – powoli oddalających się od asteroidy. „To chmura odłamków o niskiej prędkości, powstała w wyniku uderzenia, niosąca znaczną masę: około 5000 ton skał. To całkiem sporo, biorąc pod uwagę, że sam impaktor ważył zaledwie pół tony. Potem eksplodowała ogromna masa skał” – mówi Jewitt.

Inni badacze, w tym zespół DART, również badali chmurę skał wyrzuconą w wyniku szybkiego uderzenia sondy. Chabota i jego współpracowników opublikował badanie W Natura na początku tego roku, również korzystając ze zdjęć Hubble’a, fotografując wyrzutnię. Pokazali, że początkowo kawałki odleciały w postaci chmury w kształcie stożka, ale z czasem stożek ten zmienił się w ogon, podobny do ogona komety. Odkrycie to oznacza również, że modele zachowania komet można zastosować w przypadku impaktorów takich jak DART, mówi Chabot.

Dimorphos nigdy nie stanowił zagrożenia dla Ziemi, ale takie szczegóły byłyby ważne w prawdziwym scenariuszu odbicia asteroidy. Aby oszczędzić planetę, mniejsze głazy i wyrzucone elementy musiałyby zostać usunięte z drogi wraz z resztą asteroidy. Albo załóżmy, że asteroida została dostrzeżona dopiero, gdy znalazła się bardzo blisko Ziemi, a jej trajektorii nie można było zmienić na tyle, aby uniknąć upadku. Czy można by go przynajmniej sproszkować na skały wystarczająco małe, aby spalić się w ziemskiej atmosferze? „Czy lepiej dać się postrzelić z szybkostrzelnego karabinu, czy z serii pocisków ze strzelby?” – pyta Jewitt. „Odpowiedź brzmi: strzelba jest lepsza, ponieważ mniejsze kamienie są bardziej podatne na tłumienie lub rozpraszanie w wyniku uderzenia w atmosferę”.