Medurs från övre vänster är tre av observatorierna som deltog i en planetförsvarsövning 2021:NASA:s Goldstone-planetradar, Mount Lemmon-teleskopet från Catalina Sky Survey och NASA:s NEOWISE-uppdrag. Längst ner till vänster är en illustration av vägen för Apophis nära inställning 2029. Kredit:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Att titta på himlen efter stora asteroider som kan utgöra en fara för jorden är en global strävan. Så, för att testa sin operativa beredskap, kommer det internationella planetariska försvarssamfundet ibland att använda en riktig asteroids nära inställning som ett skenmöte med en "ny" potentiellt farlig asteroid. Lärdomarna kan begränsa, eller till och med förhindra, global förödelse om scenariot skulle utspela sig på riktigt i framtiden.
För det ändamålet deltog mer än 100 astronomer från hela världen i en övning förra året där en stor, känd och potentiellt farlig asteroid i huvudsak togs bort från den planetära försvarsövervakningsdatabasen för att se om den kunde detekteras på nytt. Inte nog med att föremålet "upptäcktes" under övningen, dess chanser att träffa jorden omvärderades kontinuerligt när det spårades, och möjligheten till nedslag uteslöts.
Koordinerad av International Asteroid Warning Network (IAWN) och NASA:s Planetary Defense Coordination Office (PDCO), bekräftade övningen att från första upptäckt till uppföljningskarakterisering kan det internationella planetariska försvarssamfundet agera snabbt för att identifiera och bedöma faran som en ny jordnära upptäckt av asteroider. Resultaten av övningen beskrivs i en studie publicerad i The Planetary Science Journal tisdagen den 31 maj.
Övningen fokuserade på den riktiga asteroiden Apophis. En kort stund efter upptäckten 2004 bedömdes Apophis ha en betydande chans att påverka jorden 2029 eller senare. Men baserat på spårningsmätningar som tagits under flera närflygningar sedan asteroidens upptäckt, har astronomer förfinat Apophis omloppsbana och vet nu att den inte utgör någon som helst kollision på 100 år eller mer. Vetenskapliga observationer av Apophis senaste närgång, som inträffade mellan december 2020 och mars 2021, användes av planetariska försvarsgemenskapen för denna övning.
"Denna verkliga vetenskapliga indata stresstestade hela planetariska försvarsresponskedjan, från initial upptäckt till omloppsbestämning till att mäta asteroidens fysiska egenskaper och till och med bestämma om och var den kan träffa jorden", säger Vishnu Reddy, docent vid universitetet från Arizonas Lunar and Planetary Laboratory i Tucson, som ledde kampanjen.
Spåra ett "nytt" mål
Astronomer visste att Apophis skulle närma sig jorden i början av december 2020. Men för att göra övningen mer realistisk låtsades Minor Planet Center (MPC) – det internationellt erkända clearinghuset för positionsmätningar av små himlakroppar – att det var en okänd asteroid genom att förhindra nya observationer av Apophis från att vara kopplade till tidigare observationer av den. När asteroiden närmade sig hade astronomiska undersökningar inga tidigare uppgifter om Apophis.
Den 4 december 2020, när asteroiden började ljusna, gjorde den NASA-finansierade Catalina Sky Survey i Arizona den första upptäckten och rapporterade objektets astrometri (dess position på himlen) till Minor Planet Center. Eftersom det inte fanns några tidigare uppgifter om Apophis för syftet med denna övning, loggades asteroiden som en helt ny upptäckt. Andra upptäckter följde från det Hawaii-baserade, NASA-finansierade Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) och Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS).
När Apophis drev in i synfältet för NASA:s Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) uppdrag kopplade MPC sina observationer med de som gjorts av markbaserade undersökningsteleskop för att visa asteroidens rörelse genom himlen. Den 23 december tillkännagav MPC upptäckten av en "ny" jordnära asteroid. Övningsdeltagare samlade snabbt in ytterligare mätningar för att bedöma dess omloppsbana och om den kunde påverka jorden.
Dessa bilder av Apophis spelades in av radioantenner vid NASA:s Goldstone Deep Space Communications Complex i Kalifornien och Green Bank Telescope i West Virginia mellan den 8 och 10 mars 2021, under asteroidens närgång, när den var cirka 10,6 miljoner miles (17 miljoner miles) kilometer) bort. Kredit:NASA/JPL-Caltech och NSF/AUI/GBO
"Även om vi visste att Apophis i verkligheten inte påverkade jorden 2029, med början från ruta ett - med bara några dagars astrometriska data från undersökningsteleskop - fanns det stora osäkerheter i objektets omloppsbana som teoretiskt sett möjliggjorde ett nedslag det året, " sa Davide Farnocchia, en navigeringsingenjör vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien, som ledde beräkningarna av orbitalbestämning för JPL:s Center for Near Earth Object Studies (CNEOS).
During the asteroid's March 2021 close approach, JPL astronomers used NASA's 230-foot (70-meter) Goldstone Solar System Radar in California to image and precisely measure the asteroid's velocity and distance. These observations, combined with measurements from other observatories, enabled astronomers to refine Apophis's orbit and rule out a 2029 impact for the purpose of the exercise. (Beyond the exercise, they also were able to rule out any chance of impact for 100 years or more.)
NEOWISE homes In
Orbiting far above Earth's atmosphere, NEOWISE provided infrared observations of Apophis that would be not have been possible from the ground because moisture in the Earth's atmosphere absorbs light at these wavelengths.
"The independent infrared data collected from space greatly benefited the results from this exercise," said Akash Satpathy, an undergraduate student who led a second paper with NEOWISE Principal Investigator Amy Mainzer at the University of Arizona, describing the results with inclusion of their data in the exercise. "NEOWISE was able to confirm Apophis's rediscovery while also rapidly gathering valuable information that could be used in planetary defense assessments, such as its size, shape, and even clues as to its composition and surface properties."
By better understanding the asteroid's size, participating scientists at NASA's Ames Research Center in Silicon Valley, California, could also estimate the impact energy that an asteroid like Apophis would deliver. And the participants simulated a swath of realistic impact locations on Earth's surface that in a real situation would help disaster agencies with possible evacuation efforts.
"Seeing the planetary defense community come together during the latest close approach of Apophis was impressive," said Michael Kelley, a program scientist with PDCO, within NASA's Planetary Science Division at NASA Headquarters in Washington, who provided guidance to the exercise participants. "Even during a pandemic, when many of the exercise participants were forced to work remotely, we were able to detect, track, and learn more about a potential hazard with great efficiency. The exercise was a resounding success."
Additional key planetary defense exercise working group leads included Jessie Dotson at NASA Ames, Nicholas Erasmus at the South African Astronomical Observatory, David Polishook at the Weizmann Institute in Israel, Joseph Masiero at Caltech-IPAC in Pasadena, and Lance Benner at JPL, a division of Caltech.
NEOWISE's successor, the next-generation NEO Surveyor, is scheduled to launch no earlier than 2026 and will greatly expand the knowledge NEOWISE has amassed about the near-Earth asteroids that populate our solar system. + Utforska vidare
