NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
Een veelvoorkomend idee in sciencefiction en apocalyptische films is dat van een asteroïde
die de aarde treft en wereldwijde verwoesting veroorzaakt. Hoewel de kans dat dit soort massa-extinctie op onze planeet plaatsvindt ongelooflijk klein is, is het niet nul.
De resultaten van Nasa’s Dart missie naar de asteroïde Dimorphos zijn nu gepubliceerd. Ze bevatten fascinerende details over de samenstelling van deze asteroïde en of we de aarde kunnen verdedigen tegen inkomende ruimtestenen.
De Double Asteroid Redirection Test (Dart) was een missie van een ruimtevaartuig die in november 2021 werd gelanceerd. Het werd naar een asteroïde met de naam Dimorphos gestuurd en kreeg de opdracht om er in september 2022 frontaal op te botsen.
Dimorphos vormde en vormt in de nabije toekomst geen bedreiging voor de aarde. Maar de missie was ontworpen om te zien of het mogelijk was om een asteroïde af te buigen van een ramkoers met de aarde door middel van “kinetische” middelen – met andere woorden, een directe inslag van een door mensen gemaakt object op het oppervlak.
Asteroïdemissies zijn nooit gemakkelijk. De relatief kleine omvang van deze objecten (vergeleken met planeten en manen) betekent dat er geen noemenswaardige zwaartekracht is waardoor ruimtevaartuigen kunnen landen en een monster kunnen verzamelen.
Ruimtevaartorganisaties hebben de afgelopen tijd een aantal ruimtevaartuigen naar asteroïden gelanceerd. Zo bereikte de Hayabusa-2-missie van het Japanse ruimteagentschap (Jaxa) in 2018 de asteroïde Ryugu, in hetzelfde jaar dat de Osiris-Rex-missie van Nasa een rendez-vous had met de asteroïde Bennu.
De Japanse Hayabusa-missies (1 en 2) vuurden een klein projectiel af op het oppervlak toen ze het naderden. Vervolgens verzamelden ze de brokstukken terwijl ze voorbij vlogen.
Botsing met hoge snelheid
De Dart missie was echter speciaal omdat hij niet werd gestuurd om monsters van asteroïde materiaal af te leveren aan laboratoria op aarde. In plaats daarvan zou het met hoge snelheid in de ruimtesteen vliegen en daarbij vernietigd worden.
Een botsing met hoge snelheid met een asteroïde vereist een ongelooflijke precisie. Dimorphos, het doelwit van Dart, maakte eigenlijk deel uit van een dubbel asteroïdensysteem, een binaire asteroïde omdat het kleinere object in een baan om de grotere draait. Deze binaire asteroïde bevatte zowel Didymus – de grootste van de twee objecten – als Dimorphos, die zich feitelijk gedraagt als een maan.
De simulaties van wat er met Dimorphos is gebeurd, laten zien dat we misschien een hele grote krater op de asteroïde verwachten als gevolg van de inslag van Dart, maar dat het waarschijnlijker is dat de asteroïde in plaats daarvan een andere vorm heeft gekregen.
Dimorphos, zoals afgebeeld door het Dart ruimtevaartuig.
NASA
Mier die twee bussen raakt
De botsing was van een massa van 580 kg tegen een asteroïde van ruwweg 5 miljard kg. Ter vergelijking, dit komt overeen met een mier die twee bussen raakt. Maar het ruimteschip reist ook ongeveer 6 kilometer per seconde.
De simulatieresultaten gebaseerd op waarnemingen van de asteroïde Dimorphos hebben aangetoond dat de asteroïde nu 33 minuten langzamer dan voorheen rond zijn grotere metgezel, Didymus, draait. Zijn baan is van 11 uur en 55 minuten naar 11 uur en 22 minuten gegaan.
De impulsverandering in de kern van Dimorphos is ook groter dan je zou verwachten bij een directe inslag, wat op het eerste gezicht onmogelijk lijkt. De asteroïde is echter vrij zwak gebouwd en bestaat uit los puin dat bijeengehouden wordt door de zwaartekracht. Door de inslag is er veel materiaal van Dimorphos afgeblazen.
Dit materiaal reist nu in de tegenovergestelde richting van de inslag. Dit werkt als een terugslag en vertraagt de asteroïde.
Aan de hand van waarnemingen van al het sterk reflecterende materiaal dat van Dimorphos is afgeworpen, kunnen wetenschappers schatten hoeveel er van de asteroïde verloren is gegaan. Hun resultaat is ruwweg 20 miljoen kilogram – gelijk aan ongeveer zes van de Saturnus V-raketten uit het Apollo-tijdperk volgeladen met brandstof.
Door alle parameters te combineren (massa, snelheid, hoek en hoeveelheid verloren materiaal) en de inslag te simuleren, konden de onderzoekers vrij zeker zijn van het antwoord. Niet alleen met betrekking tot de korrelgrootte van het materiaal dat van Dimorphos afkomstig is, maar ook met betrekking tot het feit dat de asteroïde een beperkte cohesie heeft en dat het oppervlak voortdurend moet worden veranderd, of opnieuw gevormd, door kleine inslagen.
De dinosauriërs werden uitgeroeid door een 10 km brede asteroïde die 66 miljoen jaar geleden de aarde trof.
Buradaki / Shutterstock
Maar wat zegt dit ons over hoe we ons kunnen beschermen tegen een inslag van een asteroïde? Belangrijke recente inslagen op Aarde waren onder andere de meteoor die in 2013 in de lucht boven de stad Chelyabinsk, Rusland, uit elkaar brak en de beruchte Tunguska
inslag boven een afgelegen deel van Siberië in 1908.
Hoewel dit niet het soort gebeurtenissen waren die in staat zijn om massale uitstervingen te veroorzaken – zoals het 10 km object dat de dinosauriërs uitroeide toen het 66 miljoen jaar geleden onze planeet trof – is het potentieel voor schade en verlies van mensenlevens met kleinere objecten zoals die van Chelyabinsk en Tunguska zeer hoog.
De Dart missie kostte US€324 miljoen (£255 miljoen), wat laag is voor een ruimtemissie, en nu de ontwikkelingsfase voltooid is, zou een soortgelijke missie om een asteroïde die onze kant op komt af te buigen goedkoper gelanceerd kunnen worden.
De grote variabele hier is hoeveel waarschuwing we zullen hebben, omdat een verandering in baan van 30 minuten – zoals werd waargenomen toen Dart Dimorphos trof – weinig verschil zal maken als de asteroïde al heel dicht bij de aarde is. Als we echter het pad van het object van verder weg kunnen voorspellen – bij voorkeur buiten het zonnestelsel – en kleine veranderingen kunnen aanbrengen, zou dit genoeg kunnen zijn om het pad van een asteroïde van onze planeet af te leiden.
We kunnen in de toekomst meer van dit soort missies verwachten, niet alleen vanwege de interesse in de wetenschap rondom asteroïden, maar ook omdat het gemak waarmee materiaal van deze asteroïden verwijderd kan worden, betekent dat particuliere bedrijven hun ideeën om deze ruimterotsen te ontginnen voor edele metalen misschien willen opvoeren.
Ian Whittaker werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel en heeft geen relevante banden buiten zijn academische aanstelling bekendgemaakt.
