🤞🏽 🧔🏾 👵🏿 Astéroïdes et nous 🕴🏽 🤥 🔽

Pas tout à fait un article thématique pour moi, mais il m'a semblé intéressant de parler d'un danger d'astéroïde. En principe, c'est un sujet galvaudé, mais ces dernières années, il a progressivement acquis un contenu différent, donc je pense qu'il sera intéressant.

Impact

Simulation d'une explosion atmosphérique de la météorite Tunguska . Les estimations actuelles donnent une puissance d'impact de 5..15 mégatonnes.

L'impact est le coup d'un astéroïde (en principe de toute taille) dans la Terre, avec la libération subséquente de son énergie cinétique dans l'atmosphère ou à la surface. Plus l'impact sur l'énergie est faible, plus il se produit souvent. L'énergie d'impact est un bon moyen de déterminer si un corps cosmique est dangereux pour la terre ou non. Le premier de ces seuils se situe autour de 100 kilotonnes d'équivalent TNT de libération d'énergie, lorsque l'astéroïde arrivant (qui à l'entrée de l'atmosphère commence à s'appeler une météorite) cesse d'être limité à tomber sur YouTube et commence à créer des problèmes. Un bon exemple d'un tel événement seuil est la météorite de Tcheliabinsk de 2014 - un petit corps avec des dimensions caractéristiques de 15 ... 20 mètres et une masse de ~ 10 mille tonnes avec son onde de choc a causé des dommages à un milliard de roubles et blessé ~ 300 personnes.

Une sélection de vidéos de la chute de la météorite de Tcheliabinsk.

Cependant, la météorite de Chelyabinsk visait très bien et, dans l’ensemble, elle n’a pas particulièrement perturbé la vie de Chelyabinsk, sans parler de la Terre entière. La probabilité d'entrer accidentellement dans un territoire densément peuplé lors d'une collision avec notre planète est d'environ quelques pour cent.Par conséquent, le seuil réel d'objets dangereux commence par une puissance 1000 fois supérieure - environ des centaines de mégatonnes, l'énergie d'impact caractéristique des corps de calibre 140-170 mètres.

Contrairement aux armes nucléaires, l'énergie libérée par les météorites est plus étalée dans l'espace et le temps, et est donc légèrement moins meurtrière. Sur la photo - l'explosion de l'installation nucléaire Ivy Mike, 10 mégatonnes.

Un tel météore a un rayon de destruction d'une centaine de kilomètres et, avec un atterrissage réussi, il peut mettre fin à des millions de vies. Bien sûr, il y a des pierres dans l'espace et une plus grande - un astéroïde de 500 mètres provoquera une catastrophe régionale, affectant le terrain à des milliers de kilomètres du lieu de sa chute, un kilomètre et demi peut effacer la vie d'un quart de la surface de la planète, et un kilomètre 10 organisera une nouvelle extinction de masse et détruira définitivement la civilisation.

Maintenant que nous avons calibré le niveau d'Armageddon à partir de la taille, nous pouvons passer à la science.

Astéroïdes proches de la Terre

Bien sûr, seul un astéroïde dont l'orbite à l'avenir croise la trajectoire de la Terre peut devenir un impacteur. Le problème est que vous devez d'abord voir un tel astéroïde, puis mesurer sa trajectoire avec une précision suffisante et le modéliser à l'avenir. Jusque dans les années 80, le nombre d'astéroïdes connus qui traversaient l'orbite de la Terre était de l'ordre de dizaines, et aucun d'entre eux n'était dangereux (il ne s'est pas approché de plus de 7,5 millions de kilomètres de l'orbite de la Terre lors de la modélisation de la dynamique, disons, 1000 ans plus tôt). Par conséquent, l'étude du danger des astéroïdes s'est principalement concentrée sur le calcul probabiliste - combien de corps plus grands que 140 mètres peuvent être sur des orbites traversant la Terre? À quelle fréquence les impacts se produisent-ils? Le danger a été estimé de manière probabiliste "au cours de la prochaine décennie pour avoir un impact avec une capacité de plus de 100 mégatonnes soit 10 ^ -5",mais la probabilité ne signifie pas que nous n'obtiendrons pas une catastrophe mondiale demain.

Calcul de la fréquence d'impact probable en fonction de l'énergie. Sur l'axe vertical, la fréquence des «cas par an», sur l'axe horizontal, est la puissance d'impact en kilotonnes. Bandes horizontales - tolérances pour la taille. Marques rouges - observations d'impacts réels avec une erreur.

Cependant, la croissance qualitative et quantitative conduit à une augmentation rapide du nombre d'objets détectés près de la Terre. L'apparition dans les années 90 de capteurs CCD par des télescopes (qui ont augmenté leur sensibilité de 1 à 1,5 ordre de grandeur) et en même temps des algorithmes automatiques de traitement des images du ciel nocturne ont conduit à une augmentation du taux de détection des astéroïdes (y compris près de la Terre) de deux ordres de grandeur au tournant du siècle.

Bonne animation de la détection et du mouvement des astéroïdes de 1982 à 2012. Les astéroïdes géocroiseurs sont marqués en rouge.

En 1998-1999, le projet LINEAR est entré en service - deux télescopes-robots avec une ouverture de seulement 1 mètre, équipés de seulement 5 mégapixels (vous comprendrez plus tard d'où il vient de «tout»), avec pour tâche de détecter autant d'astéroïdes et de comètes que possible, dans .h. près de la Terre. Ce n'était pas le premier projet de cette orientation (quelques années plus tôt était encore assez réussi NEAT), mais le premier, spécialement conçu pour cette tâche. Le télescope se distingue par les caractéristiques suivantes, qui deviendront alors la norme:

Une matrice astronomique CCD spéciale avec rétro-éclairage pixel, qui a augmenté son efficacité quantique (le nombre de photons incidents enregistrés) à près de 100%, contre 30% pour les non-astronomiques standard.
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— 5 28 . 10 , .
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( 5 28 ) LINEAR . — , — .

Le télescope LINEAR lui-même, situé à White Sands, au Nouveau-Mexique.

LINEAR deviendra une star de la première ampleur d'une recherche d'astéroïdes, ayant découvert au cours des 12 prochaines années 230 mille astéroïdes, dont 2300 traversant l'orbite de la Terre. Grâce à un autre projet MPC ( Minor Planet Center ) , les informations sur les candidats trouvés pour les astéroïdes sont diffusées à travers différents observatoires pour des mesures supplémentaires des orbites. Dans les années 2000, un levé du ciel automatisé similaire de Catalina est entré en service (qui visera davantage à rechercher des objets proches de la Terre et les trouvera des centaines en un an).

Le nombre d'astéroïdes proches de la Terre découverts par différents projets par an

Progressivement, les estimations de la probabilité d'Armageddon commencent généralement à céder le pas aux estimations de la probabilité de décès d'un astéroïde particulier. Parmi les premiers centaines, puis des milliers d'astéroïdes proches de la Terre, environ 10% se distinguent dont les orbites sont à moins de 0,05 unité astronomique de l'orbite terrestre (environ 7,5 millions de km), tandis que la taille de l'astéroïde devrait dépasser 100-150 mètres (la magnitude absolue du corps). système solaire H> 22).

Fin 2004, la NASA a annoncé au monde que l'astéroïde Apophis 99942 découvert au début de l'année avec une probabilité de 1 sur 233 toucherait la Terre en 2029. L'astéroïde, selon les mesures modernes, a un diamètre d'environ 330 mètres et une masse estimée à 40 millions de tonnes, ce qui donne environ 800 mégatonnes d'énergie d'explosion.

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Cependant, sur l'exemple d'Apophis, la probabilité même qu'un corps particulier refasse surface est devenue un impacteur. Connaissant l'orbite de l'astéroïde avec une précision finie et réintégrant sa trajectoire avec une précision finie, seule une ellipse peut être estimée au moment d'une collision potentielle, dans laquelle, disons, 95% des trajectoires possibles tomberont. Au fur et à mesure que les paramètres de l'orbite d'Apophis ont été affinés, l'ellipse a diminué jusqu'à ce que la planète Terre en soit finalement tombée, et on sait maintenant que le 13 avril 2029, l'astéroïde passera à une distance d'au moins 31200 km de la surface de la Terre (mais encore une fois, c'est le bord le plus proche de l'ellipse d'erreur).

Illustration de la compression du tube des orbites possibles de l'astéroïde Apophis au moment d'une éventuelle collision alors que les paramètres de l'orbite sont affinés. En conséquence, la Terre n'a pas été affectée.

Une autre illustration intéressante d'Apophis est le calcul des points de collision possibles (en tenant compte de l'incertitude) pour une collision en 2036. On peut voir, en passant, que la trajectoire est passée près du site de la chute de la météorite Tunguska.

Soit dit en passant, pour évaluer rapidement le danger comparatif des astéroïdes proches de la Terre, deux échelles ont été développées - le Turin simple et le Palerme plus complexe . Turinskaya multiplie simplement la probabilité de collision et la taille du corps estimé, en lui affectant une valeur de 0 à 10 (par exemple, Apophis au sommet de la probabilité de collision avait 4 points), et Palermskaya calcule le logarithme du rapport de la probabilité d'impact d'un corps particulier avec la probabilité d'arrière-plan d'impact d'une telle énergie d'aujourd'hui au moment du possible collisions.

Dans le même temps, des valeurs positives à l'échelle de Palerme signifient qu'un seul corps devient une source potentielle de catastrophe plus importante que tous les autres - combinés, ouverts et non découverts. Un autre point important de l'échelle de Palerme est la convolution de la probabilité d'impact et de son énergie, qui donne une courbe plutôt contre-intuitive du degré de risque en fonction de la taille de l'astéroïde - oui, les pierres de 100 mètres semblent incapables de causer des dommages importants, mais elles chutent beaucoup et elles relativement souvent, généralement transportant plus de victimes potentielles que de «tueurs de civilisations» sur 1,5 km.

Revenons cependant à l'histoire de la détection des astéroïdes géocroiseurs et des objets dangereux à potentiel moyen. En 2010, le premier télescope Pan-STARRS est entré en service, avec un télescope à champ ultra large de 1,8 mètre d'ouverture, équipé d'un capteur de 1400 mégapixels!

Une photographie de la galaxie d'Andromède prise par le télescope Pan-STARRS 1, nous permettant d'évaluer son grand angle. A titre de comparaison, la pleine lune et les carrés colorés sont dessinés sur le terrain - le champ de vision «habituel» des grands télescopes astronomiques.

Contrairement à LINEAR, il prend des photos de 30 secondes avec une profondeur de vision de 22 profondeurs. (par exemple, pourrait détecter un astéroïde de 100 à 150 mètres à une distance d'une unité astronomique, contre la limite de kilomètre à cette distance pour LINEAR), et un serveur hautes performances (1480 cœurs et 2,5 pétaoctets de disques durs) tourne à 10 chaque nuit téraoctets à la liste des phénomènes transitoires. Il convient de noter que l'objectif principal de Pan-STARRS n'est pas la recherche d'objets proches de la Terre, mais l'astronomie stellaire et galactique - la recherche de changements dans le ciel, par exemple des supernovae éloignées, ou des événements catastrophiques dans des systèmes binaires proches. Cependant, des centaines de nouveaux astéroïdes proches de la Terre ont été découverts dans ce télescope non-sens au cours de l'année.

Serveur Pan-STARRS. De manière générale, la photo est déjà en 2012, aujourd'hui le projet s'est beaucoup développé, un deuxième télescope a été ajouté, deux autres sont en construction.

Il est nécessaire de mentionner une autre mission - le télescope spatial NASA WISE et son extension NEOWISE. Cet appareil a pris des photos dans l'infrarouge lointain, détectant les astéroïdes par leur lueur infrarouge. D'une manière générale, il visait initialement à rechercher des astéroïdes au-delà de l'orbite de Neptune - objets de la ceinture de Kuiper, disque dispersé et naines brunes, mais dans la mission d'extension, après que le télescope a manqué de réfrigérant et que sa température est devenue trop élevée pour la tâche initiale, ce Environ 200 corps proches de la Terre ont été trouvés avec un télescope.

En conséquence, au cours des 30 dernières années, le nombre d'astéroïdes géocroiseurs connus est passé de ~ 50 à 15 000. Aujourd'hui, 1763 d'entre eux sont répertoriés comme des objets potentiellement dangereux, dont aucun n'a plus de 0 notes sur les échelles de Turin et de Palerme.

De nombreux astéroïdes

Est-ce beaucoup ou peu? Après la mission NEOWISE, la NASA a réévalué le numéro de modèle des astéroïdes comme suit:

Ici, l'image ombrée montre les astéroïdes proches de la Terre connus (non seulement des objets dangereux), les contours sont une estimation de l'existant, mais pas encore trouvé. La situation pour 2012.

Désormais, des estimations de la proportion d'astéroïdes détectés sont effectuées grâce à un modèle de synthèse de la population et au calcul de la visibilité des corps de cette population depuis la Terre. Cette approche permet une bonne estimation de la proportion de corps détectés, non seulement par extrapolation de la fonction «taille-nombre de corps», mais également en tenant compte de la visibilité.

Les courbes rouge et noire sont des estimations du modèle du nombre de corps de tailles différentes sur des orbites proches de la Terre. Les lignes pointillées bleues et vertes représentent la quantité détectée.

La courbe noire de l'image précédente est sous forme de tableau.

Ici, dans le tableau, les tailles des astéroïdes sont données en unités de H - magnitudes stellaires absolues pour les objets du système solaire. Un recalcul approximatif des dimensions est effectué selon cette formule et nous pouvons en conclure que nous connaissons plus de 90% des objets proches de la Terre de plus de 500 mètres et environ la moitié de la taille d'Apophis. Pour les corps de 100 à 150 mètres, seulement 35% environ sont connus.

Cependant, nous pouvons nous rappeler qu'environ 0,1% des objets dangereux étaient connus pour être pathétiques il y a 30 ans, les progrès sont donc impressionnants.

Une autre estimation de la proportion d'astéroïdes détectés en fonction de la taille. Pour les corps de 100 mètres, quelques pour cent de la quantité totale sont détectés aujourd'hui.

Cependant, ce n'est pas la fin de l'histoire. Aujourd'hui, le télescope LSST est en construction au Chili - un autre télescope d'observation de monstre qui sera équipé d'une optique de 8 mètres et d'une caméra de 3,2 gigapixels. Dans quelques années, à partir de 2020, après avoir supprimé environ 50 pétaoctets (en général, la devise du projet «transformer le ciel en une base de données) d'images LSST, je trouverai~ 100 000 astéroïdes proches de la Terre, déterminant les orbites de près de 100% des corps de tailles dangereuses. Soit dit en passant, en plus des astéroïdes, le télescope devrait également produire plusieurs milliards d'objets et d'événements, et la base de données elle-même devrait totaliser 30 billions de lignes, ce qui est une certaine complexité pour les SGBD modernes.

Pour accomplir sa tâche, le LSST a une conception optique très inhabituelle, où le troisième miroir est placé au centre du premier.

L'appareil photo de 3,2 gigapixels refroidi à -110 ° C avec une pupille de 63 cm - l'outil de travail LSST.

L'humanité est-elle sauvée? Pas vraiment. Il existe une classe de pierres situées sur des orbites internes à la Terre à une résonance de 1: 1, qui sont très difficiles à voir depuis la Terre, il y a des comètes à longue période - généralement des corps relativement grands, avec des vitesses très élevées par rapport à la Terre (c'est-à-dire potentiellement très puissantes impacteurs), que nous pouvons remarquer aujourd'hui pas plus de 2-3 ans avant la collision. Cependant, en fait, pour la première fois au cours des trois derniers siècles, depuis que l'idée de la collision de la Terre avec un corps céleste est née, nous disposerons dans quelques années d'une base de données des trajectoires de la grande majorité des corps dangereux transportant la Terre.

Dans la partie suivante, je décrirai le point de vue de la science sur les méthodes pour influencer les astéroïdes dangereux.

Astéroïdes et nous

Impact

Astéroïdes proches de la Terre

De nombreux astéroïdes

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