De inslag van een gigantische asteroïde wordt beschouwd als de waarschijnlijke oorzaak van het massale uitsterven van de dinosauriërs, bijna 66 miljoen jaar geleden.

Hoewel er op dit moment geen potentiële schade door een asteroïde op aarde is, is het toch belangrijk om ons afweersysteem paraat te houden om catastrofale gevolgen te voorkomen, zoals inslagen door het afbuigen van banen van asteroïden als er ooit een wordt ontdekt.

Met dit doel, NASA lanceerde afgelopen november de Double Asteroid Redirection Test (DART) missie, 's werelds eerste planetaire verdedigingstestmissie. DART is de allereerste missie die is gewijd aan het onderzoeken en demonstreren van één methode van asteroïde-afbuiging door de beweging van een asteroïde in de ruimte te veranderen door middel van kinetische impact. Samengevat, het is om in botsing te komen met een asteroïde en deze van zijn baan af te leiden om waardevolle informatie te verschaffen voor de ontwikkeling van een dergelijk planetair verdedigingssysteem.

De fractie van de asteroïdenpopulatie die het heeft overleefd sinds de vorming van het zonnestelsel heeft talloze botsingen, dynamische en thermische gebeurtenissen meegemaakt die hun structuren en orbitale eigenschappen hebben gevormd.

Vanwege het onvermogen om inslagomstandigheden in laboratoriumexperimenten na te bootsen, is het waargenomen regime van inslagen met een lage zwaartekracht en een lage sterkte tot nu toe grotendeels onontgonnen gebleven. Bovendien hebben de zeer grote tijdschalen die betrokken zijn bij de kratergroei (meer dan een paar uur in het geval van DART) het tot nu toe onmogelijk gemaakt om deze impactprocessen numeriek te simuleren.

In een nieuwe studie gepubliceerd in The Planetary Science Journal, hebben onderzoekers van de Universiteit van Bern en het National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS hebben deze impact gesimuleerd met een nieuwe methode. Hun resultaten geven aan dat het zijn doelwit veel ernstiger kan vervormen dan eerder werd gedacht.

"Het bestuderen van dit nog te begrijpen kraterregime is niet alleen belangrijk in de context van het afbuigen van toekomstige bedreigende asteroïden, het is ook cruciaal voor het bepalen van de levensduur van de algemene asteroïdevormen en oppervlakteleeftijden." Studie vermeldt.

Onlangs heeft het kunstmatige-impactexperiment van JAXA's Hayabusa2-missie op het oppervlak van asteroïde Ryugu een krater gecreëerd met een diameter van ongeveer 14 m. Deze onverwacht grote krater suggereert dat in ieder geval het nabije oppervlak van de asteroïde voor een groot deel wordt beheerst door zijn zwakke zwaartekracht in plaats van kracht.

Deze missies toonden aan dat een asteroïde een zeer losse interne structuur kan hebben. Deze structuur wordt bij elkaar gehouden door zwaartekrachtinteracties en een kleine cohesiekracht. Het lijkt op een puinhoop.

Maar eerdere simulaties van de impact van de DART-missie gingen uit van een solide interieur van zijn asteroïde doel Dimorphos.

"Dit zou de uitkomst van de botsing van DART en Dimorphos, die gepland staat voor komende september, drastisch kunnen veranderen", benadrukt hoofdauteur Sabina Raducan van het Institute of Physics en het National Center of Competence in Research PlanetS.

In plaats van een relatief kleine krater achter te laten op de 160 meter brede asteroïde, zou de inslag van DART met een snelheid van ongeveer 24 km/u Dimorphos volledig kunnen vervormen. De asteroïde zou ook veel sterker kunnen worden afgebogen en grotere hoeveelheden materiaal zouden door de inslag kunnen worden uitgeworpen dan de eerdere schattingen voorspelden.

In een nieuwe benadering die rekening houdt met de voortplanting van de schokgolven, de verdichting en de daaropvolgende materiaalstroom, waren onderzoekers voor het eerst in staat om het hele kraterproces te modelleren dat het gevolg is van inslagen op kleine asteroïden zoals Dimorphos.

Voor deze aanpak werd onderzoeker Sabina Raducan onderscheiden door ESA en door de burgemeester van Nice tijdens een workshop over de DART-vervolgmissie HERA.

In 2024 zal het Europees Ruimteagentschap ESA zal een ruimtesonde naar Dimorphos sturen als onderdeel van de ruimtemissie HERA. Het doel is om de nasleep van de DART-sonde-impact visueel te onderzoeken.

Volgens onderzoekers zou een goed begrip van de mogelijke uitkomsten van de DART-impact hen kunnen helpen om het grootste deel van de HERA-missie te behalen.

“Ons werk aan de impactsimulaties voegt een belangrijk potentieel scenario toe dat ons dwingt onze verwachtingen in dit opzicht te verbreden. Dit is niet alleen relevant in de context van planetaire verdediging, maar voegt ook een belangrijk stuk toe aan de puzzel van ons begrip van asteroïden in het algemeen,” studeerde co-auteur Martin Jutzi van het Institute of Physics en het National Center of Competence in Research PlanetSconcludeert .

Journal Reference

1. Sabina D. Raducan en Martin Jutzi. Hervormen en opnieuw opduiken van asteroïden op wereldschaal door kleinschalige inslagen, met toepassingen voor de DART- en Hera-missies. Het planetaire wetenschappelijke tijdschrift, Deel 3, Nummer 6. DOI: 10.3847/PSJ/ac67a7