Tvådimensionella skivor (tagna vid y =0 i x–z-planet) som visar möjliga asteroidmorfologier efter DART-liknande nedslag på initialt 150 m sfäriska kroppar med varierande kohesion (Y0 =0–50 Pa) och inre friktionskoefficienter (f =0,4–1,0). Nedslag i mål med Y0 större än ≈10 Pa skapar väldefinierade kratrar, medan nedslag i mål med Y0 ≲ 10 Pa skapar formdeformationen av asteroiden. Den totala töjningen visar mängden deformation som målet upplever. För en 150 m sfärisk asteroid (ρ ≈ 1600 kg m −3 ), är överbelastningstrycket i mitten av kroppen cirka 2 Pa. Bakgrundsgradienten visar övergången till den gravitationsdominerade regimen, där målets överbelastningstryck vid kraterdjupet överstiger kohesionen. Formningstiderna, T, för de stabila strukturerna efter anslag visas överst i figuren. Kredit:The Planetary Science Journal (2022). DOI:10.3847/PSJ/ac67a7
NASA:s Double Asteroid Redirection Test (DART)-uppdrag är världens första fullskaliga planetariska försvarstest mot potentiella asteroidnedslag på jorden. Forskare från University of Bern och National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS visar nu att istället för att lämna efter sig en relativt liten krater, kan DART-rymdfarkostens påverkan på sitt mål göra asteroiden nästan oigenkännlig.
För sextiosex miljoner år sedan orsakade sannolikt en gigantisk asteroidnedverkan på jorden dinosauriernas utrotning. För närvarande utgör ingen känd asteroid ett omedelbart hot. Men om en stor asteroid en dag skulle upptäckas på kollisionskurs med jorden, kan den behöva avböjas från sin bana för att förhindra katastrofala konsekvenser.
I november förra året lanserades rymdsonden DART från den amerikanska rymdorganisationen NASA som ett första fullskaligt experiment av en sådan manöver:Dess uppdrag är att kollidera med en asteroid och avleda den från sin omloppsbana, för att ge värdefull information för utvecklingen av ett sådant planetariskt försvarssystem.
I en ny studie publicerad i The Planetary Science Journal , har forskare vid universitetet i Bern och National Centre of Competence in Research (NCCR) PlanetS simulerat denna påverkan med en ny metod. Deras resultat indikerar att det kan deformera sitt mål mycket allvarligare än man tidigare trott.
Rubber istället för fast sten
"Tvärtemot vad man kan föreställa sig när man föreställer en asteroid, visar direkta bevis från rymduppdrag som den japanska rymdorganisationens (JAXA) Hayabusa2-sond att asteroiden kan ha en mycket lös inre struktur - liknande en hög med spillror - som hålls samman av gravitationsinteraktioner och små kohesiva krafter", säger studiens huvudförfattare Sabina Raducan från Institute of Physics och National Center of Competence in Research PlanetS vid universitetet i Bern.
Ändå antog tidigare simuleringar av DART-uppdragets påverkan mestadels ett mycket mer solid inre av dess asteroidmål Dimorphos. "Detta kan drastiskt förändra resultatet av kollisionen av DART och Dimorphos, som är planerad att äga rum i den kommande september," påpekar Raducan. Istället för att lämna en relativt liten krater på den 160 meter breda asteroiden, kan DART:s nedslag med en hastighet av 24 000 km/h helt deformera Dimorphos. Asteroiden skulle också kunna avböjas mycket kraftigare och större mängder material kunde kastas ut från nedslaget än vad de tidigare uppskattningarna förutspått.
"En av anledningarna till att detta scenario med en lös intern struktur hittills inte har studerats noggrant är att de nödvändiga metoderna inte var tillgängliga", säger studiens huvudförfattare Sabina Raducan. "Sådana anslagsförhållanden kan inte återskapas i laboratorieexperiment och den relativt långa och komplexa processen för kraterbildning efter en sådan påverkan - en fråga om timmar i fallet med DART - gjorde det omöjligt att realistiskt simulera dessa slagprocesser hittills," enligt till forskaren.
"Med vår nya modelleringsmetod, som tar hänsyn till utbredningen av stötvågorna, packningen och det efterföljande flödet av material, kunde vi för första gången modellera hela kraterprocessen som är resultatet av nedslag på små asteroider som Dimorphos, " rapporterar Raducan. För denna prestation belönades hon av ESA och av borgmästaren i Nice vid en workshop om DART-uppföljningsuppdraget HERA.
Utökad förväntningshorisont
År 2024 kommer Europeiska rymdorganisationen ESA att skicka en rymdsond till Dimorphos som en del av rymduppdraget HERA. Syftet är att visuellt undersöka efterdyningarna av DART-sondens påverkan. "För att få ut det mesta av HERA-uppdraget måste vi ha en god förståelse för potentiella resultat av DART-effekten", säger studiens medförfattare Martin Jutzi från Institute of Physics och National Center of Competence in Research PlanetS.
"Vårt arbete med nedslagssimuleringarna lägger till ett viktigt potentiellt scenario som kräver att vi vidgar våra förväntningar i detta avseende. Detta är inte bara relevant i samband med planetariskt försvar, utan lägger också till en viktig bit till pusslet för vår förståelse av asteroider i general", avslutar Jutzi. + Utforska vidare
