26 maart 2019

Computer simulaties tonen weerbarstige aard asteroïde

Nieuw onderzoek toont aan dat asteroïden weerbarstiger objecten zijn dan tot nu toe werd gedacht. Een team van wetenschappers van de John Hopkins Universiteit te Baltimore, onder leiding van Dr. Charles El Mir heeft met computersimulaties inslagen en explosies op asteroïden bestudeerd en daaruit bleek dat het destructie proces van het planetair object toch anders verloopt dan men tot nu toe voor ogen had. Het onderzoek werpt meer licht in de processen bij deze inslagen en de aard en verspreiding van de daarbij ontstane scheuren, dit is o.a. van belang voor toekomstige asteroïde ontginningsactiviteiten alsook voor meer kennis over de vorming van zonnestelsels in zijn algemeen.

Asteroïde deeltjes herschikken zich na inslag credits; Charles El Mir / John Hopkins Universiteit, Baltimore

In 1998 was er de film Armageddon waarin een asteroïde van koers moest wijzigen om uit te wijken voor de aarde, het bleek een kaskraker. Ook Deep Impact, een film met een soortgelijk thema die enkele maanden later uitkwam was mateloos populair. Ging het in de eerste film om een asteroïde, bij Deep Impact kwam het gevaar van een komeet. Maar ook bij deze dreigde de aarde of een deel hiervan weggevaagd te worden. Helden aan boord van een shuttle die wapens meenemen om de koers van de asteroïde te wijzigen of te vernietigen offeren zichzelf op, de asteroïde wordt opgeblazen en valt in stukken uiteen. De films kregen kritiek vanwege wetenschappelijke inconsistenties. Dit gold met name wat het idee betreft dat een op ramkoers met de aarde zijnde asteroïde compleet vernietigd kan worden door een grote explosie. Tot op heden is het voor onderzoekers nog altijd lastig gebleken om een goed inzicht te krijgen in de processen die zich voordoen na een explosie of inslag bij gesteente van zeer grote omvang zoals bv een asteroïde van tientallen kilometers lang. Begin deze eeuw hebben onderzoekers een computer model ontworpen waarin ze een asteroïde met een diameter van 1 km in lieten slaan op een doelobject, een asteroïde met een diameter van 25 km, met een inslag snelheid van 5 km/s. Deze resultaten toonden toentertijd aan dat het doelobject compleet vernietigd zou worden. Een gegeven dat reeds in films dankbaar aangegrepen werd voor een spannend scenario.

Maar nu is er dan deze nieuwe studie, hiermee repliceerden jaren later Dr. El Mir, K.T. Ramesh, directeur van het Hopkins Instituut voor extreme materialen en astronomie professor Derek Richardson, een soortgelijk scenario in een nieuw computer model, genoemd het Tonge-Ramesh model. Dit model is vele malen verfijnder dan het bijna 20 jaar oude model en toont op een gedetailleerd niveau de processen die er zich voordoen tijdens zo een asteroïde botsing. “Onze vraag was hoeveel energie er voor nodig zou zijn om daadwerkelijk een asteroïde in stukken te breken,”, aldus El Mir. En nu bleek dat het toch iets anders lag. De onderzoekers deelden de simulatie op in twee fasen; een fragmentatie fase op een zeer korte tijdschaal en een tweede fase op een langere tijdschaal die men de zwaartekracht re-accumulatie fase noemde. De eerste fase beschouwde de processen die direct aanvingen nadat een asteroïde getroffen wordt, binnen een fractie van een seconde. Er vormden zich miljoenen scheuren en deze kronkelden zich een weg door de asteroïde heen, delen veranderden in een soort los zand en een krater werd gevormd. De tweede fase beschouwde het effect van zwaartekracht werking vanuit de kern van de asteroïde op de delen die van het oppervlak af vlogen na de inslag, er vond een soort herschikking plaats van de rondslingerende deeltjes enkele uren na de inslag.

“Tot nu toe ging men ervan uit dat hoe groter het object is hoe makkelijker ze te breken zijn daar het bij grotere delen waarschijnlijker is dat ze over zwakke plekken bezitten waardoor ze een voorkeur vertonen voor bepaalde breuklijnen, ” aldus El Mir. “Ons onderzoek toont daarentegen aan dat asteroïden weerbarstige objecten zijn en een grotere hoeveelheid energie nodig hebben om ze tot kruimels te reduceren dan tot nu toe werd aangenomen. ” Samengevat, de simulatie toont dat na de inslag (of explosie) een krater op de asteroïde wordt geproduceerd en miljoenen kleine deeltjes worden gevormd, echter het planetair object wordt niet volledig vernietigd (tenzij men uiteraard een enorme hoeveelheid energie gebruikt). Wat overblijft na de inslag of explosie blijft zwaartekracht uitoefenen die, hoewel bescheiden, in staat is om de microdeeltjes aan te trekken die door de explosie zijn gecreëerd om vervolgens snel weer een planetair object te vormen van min of meer dezelfde afmetingen als het origineel.” El Mir voegt eraan toe dat er momenteel veel onderzoek gedaan wordt naar asteroïde botsingen, en dit uiteraard ook met het oog op botsingen met de aarde. Wat te doen in zo een geval en hoe sterk moet een explosief zijn om effect te hebben voor koerswijziging of vernietiging? Dit onderzoek is weer een stapje vooruit en kan hopelijk van dienst zijn om t.z.t. in geval van een dreiging voor de aarde de juist beslissingen te nemen over wat te doen. Het artikel over deze computer simulaties zal 15 maart verschijnen in het wetenschappelijk tijdschrift Icarus. Bron; Phys.org / John Hopkins Universiteit C. El Mir

Charles El Mir et al, A new hybrid framework for simulating hypervelocity asteroid impacts and gravitational reaccumulation, Icarus (2018). DOI: 10.1016/ DOI: 10.1016/j.icarus.2018.12.032

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.