Hvor farlige er de tusinder og millioner asteroider, der omgiver den tredje klippe fra Solen - Jorden? Da en asteroidepåvirkning repræsenterer en reel risiko for liv og ejendom, er dette et spørgsmål, der har tigget om svar i årtier. Men nu har forskere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory modtaget data fra en række amerikanske forsvarsdepartementers aktiver og planlagt et forbløffende sæt data, der strækker sig over 20 år.
Denne seneste samling af data understreger, hvor hyppigt nogle af disse større ildkugler er, hvor den største var Chelyabinsk-begivenheden den 15. februar 2013, der skadede tusinder i Rusland. De nye data vil forbedre vores forståelse af hyppigheden og tilstedeværelsen af små og store asteroider, der er farer for befolkede områder overalt på Jorden.
Dataene fra "regeringssensorer" - hvilket betyder "tidlig advarsel" -satellitter til overvågning af missil-lanceringer (fra potentielle fjender) såvel som infrasound-jordmonitorer - viser fordelingen af bolide (fireball) begivenheder. Dataene viser først, hvor ensartede fordelte begivenheder er rundt om i verden. Disse data frigives nu til offentligheden og forskere til mere detaljeret analyse.
De nyeste data frigivet af den amerikanske regering viser både hvor hyppige bolider er, og også hvor effektivt Jordens atmosfære beskytter overfladen. En undergruppe af disse data var blevet analyseret og rapporteret af Dr. Peter Brown fra University of Western Ontario, Canada og hans team i 2013, men omfattede kun 58 begivenheder. Dette nye datasæt indeholder 556 begivenheder.
De nyligt frigivne data viser også, hvordan Jordens atmosfære er en overlegen barriere, der forhindrer penetration og påvirkning af små asteroider på jordoverfladen. Selv den 20 meter store Chelyabinsk-asteroide eksploderede midt i luften og sprede kraften fra en atomeksplosion 29,7 km (18,4 miles, 97,400 fod) over overfladen. Ellers kunne denne asteroide have udslettet meget af en moderne by; Chelyabinsk blev også reddet på grund af ren held - asteroiden trådte ind i en lav vinkel, der førte til dens undergang; mere stejlt, og det ville have eksploderet meget tættere på overfladen. Mens mange eksploderer i den øvre atmosfære, forekommer ofte et bredt strøet felt af små fragmenter. I historiske tider har byer og landsbyer rapporteret, at de blev sprængt af sådanne sprays af sten fra himlen.
NASA og JPL understregede, at investeringerne i tidlig påvisning af asteroider er steget 10 gange i de sidste 5 år. Forskere som Dr. Jenniskens ved SETI Institute har udviklet et netværk af kameraer med alle himmel, der har bestemt bane for over 175.000 meteorer, der brændte op i atmosfæren. Og B612-stiftelsen har været den stærkeste talsmand for at opdage alle farlige asteroider. B612, ledet af tidligere astronauter Ed Lu og Rusty Schweikert, har designet et rumteleskop kaldet Sentinel, som ville finde farlige asteroider og hjælpe med at beskytte Jorden i århundreder ind i fremtiden.
Hastighed er alt. Mens Chelyabinsk kun havde 1/10 af massen af Nimitz-klasse supertransport, rejste den 1000 gange hurtigere. Dens kinetiske energi på grund af dens hastighed var 20 til 30 gange den frigivne af atomvåben, der blev brugt til at afslutte krigen mod Japan - ca. 320 til 480 kiloton TNT. Kort fortalt betragtes asteroider som en hvilken som helst rumgrund, der er større end 1 meter, og de mindre kaldes meteoroider.
To tidligere undersøgelser kan sammenlignes med disse nye data. En af Eugene Shoemaker i 1960'erne og en anden af Dr. Brown. Det oprindelige arbejde fra Shoemaker ved hjælp af tællinger af månekrater og det nyere arbejde fra Dr. Browns gruppe ved hjælp af sensorer fra Forsvarsdepartementet bestemte skøn over hyppigheden af asteroide påvirkninger (bolid) hastigheder kontra størrelsen på de små kroppe. Disse to undersøgelser adskiller sig med en faktor på ti, det vil sige, hvor Shoemaker's viser frekvenser i størrelsesordenen 10'erne eller 100'erne, Brown's er i størrelsesordenen 100'erne og 1000'erne af årene. De seneste data, der har justeret Browns tidligere arbejde, hæver nu hyppigheden af farlige begivenheder til Shoemaker-værkets.
Arbejdet for Dr. Brown og medundersøgere førte til følgende graf, der viser hyppigheden af kollisioner med jorden af asteroider i forskellige størrelser. Dette plot fra et brev til naturen af P. Brown et al. brugte 58 bolider fra data akkumuleret fra 1994 til 2014 fra regeringssensorer. Brown og andre vil forbedre deres analyse med dette mere detaljerede datasæt. Plottet viser, at en Chelyabinsk-type begivenhed kan forventes cirka hvert 30. år, selvom usikkerheden er stor. De nye data reducerer muligvis denne usikkerhed. Tungunska-begivenheder, der kunne ødelægge et hovedstadsområde på størrelse med Washington DC, forekommer sjældnere - cirka en gang århundrede.
Asteroider findes i alle størrelser. Mindre asteroider er meget mere almindelige, større mindre. En fælles distribution, der ses i naturen, er repræsenteret ved en klokkekurve eller "normal" distribution. Heldigvis er de større asteroider antallet af hundreder, mens de små "byknaller" tæller i 100'erne af tusinder, hvis ikke millioner. Og heldigvis er Jorden lille i forhold til rumvolumenet, selv bare det rum, der er besat af vores solsystem. Derudover er 69% af jordoverfladen dækket af hav. Mennesker krymper kun omkring 10% af jordens overfladeareal. Dette reducerer chancerne for, at enhver asteroidepåvirkning påvirker et befolket område med en faktor på ti.
I alt er risikoen for asteroider meget reel, da Chelyabinsk-begivenheden understregede. Siden Tugunska-tidens indvirkning i Sibirien i 1908 er den menneskelige befolkning firedoblet. Antallet af byer på over 1 million er steget fra 12 til 400. At indse, hvor mange og hvor hyppige disse asteroide påvirkninger forekommer plus væksten i den menneskelige befolkning i de sidste hundrede år rejser presserende spørgsmål om et asteroide-opdagelses-teleskop nær jorden, som B612's Sentinel, der kunne finde alle farlige genstande på mindre end 10 år, hvorimod jordbaserede observationer vil tage 100 år eller mere.
Reference:
Nyt kort viser hyppigheden af små asteroide effekter, giver ledetråde til større asteroide befolkning
Fuldtekst af det inkluderede plot fra BREV TIL NATUR, Chelyabinsk-luftrummet: Implikationer for Impact Hazard, P.G. Brown, et al.
Den anslåede kumulative strøm af påvirkninger på Jorden. Bolid-påvirkningsflux på Jorden (Bolide-flux 1994-2013 - sorte cirkler) baseret på ~ 20 års globale observationer fra amerikanske regerings sensorer og infrasound-luftbølgedata. Global dækning gennemsnit 80% blandt i alt 58 observerede bolider med E> 1 kt og inkluderer Chelyabinsk Chelyabinsk bolide (højre højre sort cirkel). Denne dækningskorrektion er omtrentlig, og bolidfluxkurven er sandsynligvis en nedre grænse. Den brunfarvede linje repræsenterer en tidligere powerlaw-pasning fra et mindre datasæt til bolider mellem 1 - 8 m i diameter15. Fejlbjælker repræsenterer kun tællestatistikker. Til sammenligning tegner vi de-partiske estimater af den næsten jordiske asteroide påvirkningsfrekvens baseret på alle asteroideundersøgelser teleskopiske søgedata gennem midten af 2012 (grønne firkanter) 8 og andre tidligere uafhængigt analyserede teleskopiske datasæt inklusive NEAT-opdagelser (lyserøde firkanter) og endelig fra Spacewatch (blå firkanter) -undersøgelsen, hvor diametre bestemmes under forudsætning af en albedo på 0,1. Energi til teleskopiske data beregnes under forudsætning af en gennemsnitlig massetæthed på 3000 kgm-3 og en gennemsnitlig slaghastighed på 20,3 kms-1. Den iboende påvirkningsfrekvens for disse teleskopdata blev fundet ved hjælp af en gennemsnitlig sandsynlighed for påvirkning for NEA'er som 2 × 10-9 pr. År for hele befolkningen. Månetkratertællinger konverteret til ækvivalent påvirkningsflux og under forudsætning af en geometrisk albedo på 0,25 (grå hellinie) er vist til sammenligning9, selvom vi bemærker, at forurening med sekundære kratere og moderne estimater af NEA-befolkningen, hvilket antyder lavere albedoer, vil have en tendens til at skifte denne kurve til højre og ned. Endelig viser vi estimeret tilstrømning fra globale luftbølgemålinger, der blev udført fra 1960-1974, og som detekterede større (5-20 m) bolid-påvirkere (opadgående røde trekanter) ved hjælp af en forbedret metode til energisk estimering sammenlignet med tidligere fortolkninger af disse samme data.
