• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Asteroider är starkare, svårare att förstöra än man tidigare trott

    Bildruta för bildruta som visar hur gravitationen får asteroidfragment att återackumuleras under timmarna efter nedslaget. Kredit:Charles El Mir/Johns Hopkins University

    Ett populärt tema i filmerna är det om en inkommande asteroid som kan släcka livet på planeten, och våra hjältar skjuts ut i rymden för att spränga den i luften. Men inkommande asteroider kan vara svårare att bryta än vad forskare tidigare trodde, finner en Johns Hopkins-studie som använde en ny förståelse av bergsprickor och en ny datormodelleringsmetod för att simulera asteroidkollisioner.

    Resultaten, kommer att publiceras i det tryckta numret av den 15 mars Ikaros , kan hjälpa till att skapa strategier för asteroidnedslag och avböjning, öka förståelsen för solsystemets bildande och hjälpa till att designa asteroidbrytning.

    "Vi brukade tro att ju större föremålet var, desto lättare skulle det gå sönder, eftersom större föremål är mer benägna att ha brister. Våra fynd, dock, visa att asteroider är starkare än vi brukade tro och kräver mer energi för att bli helt krossade, säger Charles El Mir, en nyligen doktorsexamen från Johns Hopkins Universitys Department of Mechanical Engineering och tidningens första författare.

    Forskare förstår fysiska material som stenar i laboratorieskala (ungefär lika stor som din knytnäve), men det har varit svårt att översätta denna förståelse till objekt i stadsstorlek som asteroider. I början av 2000-talet, ett annat forskarlag skapade en datormodell där de matar in olika faktorer som massa, temperatur, och materiell sprödhet, och simulerade en asteroid med en diameter på cirka en kilometer som slog rakt mot en målasteroid med en diameter på 25 kilometer med en anslagshastighet på fem kilometer per sekund. Deras resultat antydde att målasteroiden skulle förstöras helt av nedslaget.

    Den första fasen av en ny asteroidkollisionsmodell, som visar de processer som börjar omedelbart efter att en asteroid träffats -- processer som sker inom bråkdelar av en sekund. Kredit:Charles El Mir/Johns Hopkins University

    I den nya studien, El Mir och hans kollegor, K.T. Ramesh, direktör för Hopkins Extreme Materials Institute och Derek Richardson, professor i astronomi vid University of Maryland, skrev in samma scenario i en ny datormodell som heter Tonge-Ramesh-modellen, som står för de mer detaljerade, mindre skala processer som inträffar under en asteroidkollision. Tidigare modeller tog inte korrekt hänsyn till den begränsade hastigheten för sprickor i asteroiderna.

    "Vår fråga var, hur mycket energi tar det för att faktiskt förstöra en asteroid och bryta den i bitar?" säger El Mir.

    Simuleringen delades upp i två faser:en fragmenteringsfas i kort tid och en gravitationsåterackumuleringsfas i lång tid. Den första fasen betraktade processerna som börjar omedelbart efter att en asteroid träffats, processer som sker inom bråkdelar av en sekund. Den andra, långtidsskalig fas tar hänsyn till gravitationens inverkan på de bitar som flyger från asteroidens yta efter nedslaget, med gravitationell återackumulering som inträffar under många timmar efter nedslaget.

    I den första fasen, efter att asteroiden träffades, miljontals sprickor bildades och krusade i hela asteroiden, delar av asteroiden rann som sand, och en krater skapades. Denna fas av modellen undersökte de enskilda sprickorna och förutspådde övergripande mönster för hur dessa sprickor fortplantar sig. Den nya modellen visade att hela asteroiden inte bryts av nedslaget, till skillnad från vad man tidigare trott. Istället, den drabbade asteroiden hade en stor skadad kärna som sedan utövade en stark gravitationskraft på fragmenten i den andra fasen av simuleringen.

    Den andra fasen av en ny asteroidkollisionsmodell, som visar vilken effekt gravitationen har på de bitar som flyger från en asteroids yta efter nedslaget. Denna fas pågår under många timmar. Kredit:Charles El Mir/Johns Hopkins University

    Forskargruppen fann att slutresultatet av nedslaget inte bara var en "stenshög - en samling av svaga fragment som löst hålls samman av gravitationen. Istället, den drabbade asteroiden behöll betydande styrka eftersom den inte hade spruckit helt, vilket tyder på att mer energi skulle behövas för att förstöra asteroider. Under tiden, de skadade fragmenten omfördelades nu över den stora kärnan, ge vägledning till dem som kanske vill bryta asteroider under framtida rymdsatsningar.

    "Det kan låta som science fiction men en hel del forskning tar hänsyn till asteroidkollisioner. Till exempel, om det kommer en asteroid till jorden, är det bättre att dela upp det i små bitar, eller knuffa den till en annan riktning? Och om det senare, hur mycket kraft ska vi slå den med för att flytta bort den utan att få den att gå sönder? Det här är faktiska frågor som övervägs, ", tillägger El Mir.

    "Vi påverkas ganska ofta av små asteroider, som i Chelyabinsk-evenemanget för några år sedan, " säger Ramesh. "Det är bara en tidsfråga innan dessa frågor går från att vara akademiska till att definiera vårt svar på ett stort hot. Vi måste ha en bra uppfattning om vad vi ska göra när den tiden kommer - och vetenskapliga ansträngningar som denna är avgörande för att hjälpa oss att fatta dessa beslut."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com