Разрушать астероиды может быть сложнее, чем считалось раньше

В одном известном научно-фантастическом фильме показан астероид, несущийся на всех парах к Земле, чтобы уничтожить на ней всё живое. Его должен взорвать экипаж смельчаков.

Однако в реальности разнести астероид в куски может оказаться сложнее, чем считалось раньше. В новом исследовании, проведённом в университете Джонса Хопкинса, применялось новое понимание того, как идёт разлом породы и новый вычислительный метод для симуляции столкновений с астероидом.

Результаты исследования опубликованы 15 марта в печатной версии издания Icarus. Они могут помочь при создании в будущем технологий изменения траектории астероидов, опасных для Земли, а также углубить наши знания об эпохе формирования Солнечной системы. Помимо этого новые данные могут пригодиться и в деле добычи полезных ископаемых из астероидов.

«Раньше считалось, что чем больше объект, тем проще его расколоть на куски, поскольку больше вероятность найти трещины в крупном теле. Однако мы пришли к выводу, что астероиды на самом деле прочнее, чем думали раньше, и требуется больше энергии, чтобы разрушить их», — объясняет ведущий автор работы Чарльз Эль Мир (Charles El Mir), PhD.

Наука сегодня имеет хорошее понимание физических свойств геологических пород в лабораторных масштабах (то есть, когда образец примерно размером с кулак), однако эти знания непросто перевести в масштаб объекта размером с город, как, например, астероид.

В начале 2000-х годов другая группа исследователей создала свою компьютерную модель разрушения астероида. Они ввели в неё такие факторы, как масса, температура, хрупкость материала и смоделировали лобовое столкновение астероида диаметром примерно 1 километр с астероидом диаметром 25 километров со скоростью в момент удара 5 километров в секунду.

В результате астероид-цель полностью разрушился.

В новой работе Эль Мир с коллегами К.Т. Рамешем (K.T.Ramesh) и Дереком Ричардсоном (Derek Richardson) «прогнали» тот же сценарий, но уже на новой модели. Модель, названная моделью Тонга-Рамеша, была разработана при участии Рамеша.

В отличие от старой модели, новая учитывает больше процессов малых масштабов, происходящих во время столкновения с астероидом. Предыдущие модели не учитывали должным образом незначительную скорость образования трещин в теле астероида.

«Нас интересовало, сколько требуется энергии, чтобы полностью уничтожить астероид, расколов его на обломки», – говорит Эль Мир.

Моделирование было разделено на две фазы: во-первых, краткосрочная фаза фрагментации, во-вторых, долгосрочная фаза гравитационной реаккумуляции (обратного притягивания обломков силой притяжения).

В первой фазе были смоделированы те процессы, которые происходят непосредственно после столкновения с астероидом в течение долей секунды.

Во второй фазе моделировалось влияние силы притяжения на обломки, отлетающие с поверхности астероида после удара. При этом гравитационная реаккумуляция длится в течение многих часов после удара.

Оказалось, что во время первой фазы, после удара, в теле астероида образовались миллионы трещин, разбежавшихся, словно волны, по всей его поверхности. Часть вещества астероида стала сыпучей, как песок, а в месте удара образовался кратер.

Во время этой фазы учёные рассматривали отдельные трещины и пытались понять в общих чертах, как сеть трещин будет распространяться по поверхности.

Оказалось, что весь астероид не раскололся при ударе, как показывали предыдущие модели. Вместо этого, от астероида-цели осталось крупное ядро со следами повреждений, которое во время второй фазы начало оказывать сильное гравитационное влияние на обломки.

Конечный результат такого столкновения представлял собой не «кучу щебня», а осколки, едва удерживаемые вместе силой притяжения.

Астероид-цель сохранил достаточную прочность и не раскололся полностью. Таким образом, потребовалось бы больше энергии для разрушения астероидного тела.

В дальнейшем процессе симуляции повреждённые фрагменты перераспределились вокруг крупного ядра. Эти данные могут пригодиться компаниям, планирующим заниматься добычей полезных ископаемых из астероидов.

«Это может походить на научную фантастику, однако значительный объём исследований в этой области посвящён именно столкновениям астероидов. Например, интересно понять: если Земле угрожает астероид, стоит ли его разбить на мелкие обломки, или же просто слегка подтолкнуть в сторону, направив по другой траектории? И если второй вариант, то какой силы должен быть удар по нему, чтобы отвернуть его в сторону, но не расколоть его на части? Именно этими вопросами мы и занимаемся», – добавляет Эль Мир.

«Небольшие астероиды довольно часто сталкиваются с нашей планетой. Недавний пример – Челябинский метеорит», – говорит Рамеш.

«Однажды наступит переломный момент, когда эта проблема превратится из чисто умозрительной в практическую задачу предотвращения угрозы. И нам нужно иметь чёткое понимание того, как действовать в такой ситуации».

Источник: hub.jhu.edu/201…

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *