Asteróides e nós
Não é um artigo temático para mim, mas me pareceu interessante falar sobre um risco de asteróide. Em princípio, este é um tópico banal, mas nos últimos anos ele adquiriu gradualmente um conteúdo diferente, então acho que será interessante.Impacto
Simulação de uma explosão atmosférica do meteorito de Tunguska . As estimativas atuais fornecem o poder de impacto de 5..15 megatons.O impacto é o impacto de um asteróide (em princípio de qualquer tamanho) na Terra, com a liberação subsequente de sua energia cinética na atmosfera ou na superfície. Quanto menor o impacto na energia, mais frequentemente ocorre. A energia de impacto é uma boa maneira de determinar se um corpo cósmico é perigoso para a Terra ou não. O primeiro limiar desse tipo está em torno de 100 quilotons de TNT equivalente a liberação de energia, quando um asteróide que chega (que na entrada da atmosfera começa a ser chamado de meteorito) deixa de se limitar a cair no YouTube e começa a trazer problemas. Um bom exemplo desse evento limiar é o meteorito de Chelyabinsk de 2014 - um corpo pequeno com dimensões características de 15 a 20 metros e uma massa de ~ 10 mil toneladas com sua onda de choque causou danos a um bilhão de rublos e feriu ~ 300 pessoas.Uma seleção de vídeos da queda do meteorito de Chelyabinsk.No entanto, o meteorito de Chelyabinsk estava mirando muito bem e, no geral, não perturbou particularmente a vida de Chelyabinsk, sem mencionar a Terra inteira. A probabilidade de entrar acidentalmente em um território densamente povoado durante uma colisão com o nosso planeta é de cerca de alguns por cento; portanto, o limiar real de objetos perigosos começa com uma potência de 1000 vezes mais - cerca de centenas de megatons, a energia de impacto característica para corpos de calibre 140-170 metros.
Ao contrário das armas nucleares, a energia liberada pelos meteoritos é mais manchada no espaço e no tempo e, portanto, é um pouco menos mortal. Na foto - a explosão da instalação nuclear Ivy Mike, 10 megatons.Um meteoro desse tipo tem um raio de destruição de cem quilômetros e, com sucesso, pode acabar com muitos milhões de vidas. É claro que existem pedras no espaço sideral e uma maior - um asteróide de 500 metros causará uma catástrofe regional, afetando o terreno a milhares de quilômetros do local de sua queda, um quilômetro e meio pode eliminar a vida de um quarto da superfície do planeta e 10 quilômetros organizarão uma nova extinção em massa e definitivamente destruirão a civilização.Agora que calibramos o nível do Armageddon de tamanho, podemos avançar para a ciência.Perto de asteróides da terra
Obviamente, apenas um asteróide cuja órbita no futuro atravessa a trajetória da Terra pode se tornar um impactador. O problema é que você deve primeiro ver um asteróide, depois medir sua trajetória com precisão suficiente e modelá-lo no futuro. Até os anos 80, o número de asteróides conhecidos que cruzavam a órbita da Terra era de dezenas, e nenhum deles era perigoso (não estava a menos de 7,5 milhões de quilômetros da órbita da Terra ao modelar a dinâmica, digamos, 1000 anos à frente). Portanto, o estudo do perigo de asteróides se concentrou principalmente no cálculo probabilístico - quantos corpos maiores que 140 metros podem estar em órbitas que cruzam a Terra? Com que frequência ocorrem impactos? O perigo foi estimado probabilisticamente "na próxima década para obter um impacto com uma capacidade superior a 100 megatons é 10 ^ -5",mas a probabilidade não significa que não teremos uma catástrofe global amanhã.
Cálculo da provável frequência de impacto em função da energia. No eixo vertical, a frequência de "casos por ano", no eixo horizontal, é a potência de impacto em quilotons. Listras horizontais - tolerâncias de tamanho. Marcas vermelhas - observações de impactos reais com erro.No entanto, o crescimento qualitativo e quantitativo leva a um rápido aumento no número de objetos próximos à Terra detectados. A aparição nos anos 90 dos CCDs por telescópios (que aumentaram sua sensibilidade em 1-1,5 ordens de magnitude) e ao mesmo tempo algoritmos automáticos para processamento de imagens do céu noturno levaram a um aumento na taxa de detecção de asteróides (incluindo a Terra próxima) em duas ordens de magnitude na virada do século.Boa animação da detecção e movimento de asteróides de 1982 a 2012. Asteróides próximos à Terra estão marcados em vermelho.Em 1998-1999, o projeto LINEAR entrou em operação - dois telescópios-robôs com uma abertura de apenas 1 metro, equipados com apenas 5 megapixels (mais tarde você entenderá de onde vem a origem de "tudo"), com a tarefa de detectar o maior número possível de asteróides e cometas, em .h. perto da terra. Este não foi o primeiro projeto dessa orientação (alguns anos antes ainda era bastante bem-sucedido, o NEAT), mas o primeiro, especialmente projetado para esta tarefa. O telescópio foi distinguido pelos seguintes recursos, que se tornarão o padrão:- Uma matriz astronômica especial do CCD com luz de fundo em pixel, que aumentou sua eficiência quântica (o número de fótons registrados) para quase 100%, contra 30% dos não-astronômicos padrão.
- , .
- — 5 28 . 10 , .
- , ( ) .
( 5 28 ) LINEAR . — , — .
O próprio telescópio LINEAR, localizado em White Sands, Novo México.O LINEAR se tornará uma estrela da primeira magnitude de uma pesquisa de asteróides, tendo descoberto nos próximos 12 anos 230 mil asteróides, incluindo 2300 cruzando a órbita da Terra. Graças a outro projeto do MPC ( Minor Planet Center ) , as informações sobre os candidatos encontrados para asteróides são distribuídas por vários observatórios para medições adicionais de órbitas. Na década de 2000, entrou em operação uma pesquisa automatizada similar do céu de Catalina (que será mais voltada para a pesquisa de objetos próximos à Terra e os encontrará centenas em um ano).
O número de asteróides próximos à Terra descobertos por diferentes projetos por anoGradualmente, as estimativas da probabilidade do Armagedom geralmente começam a ceder a estimativas da probabilidade de morte de um asteróide em particular. Entre as primeiras centenas e, em seguida, milhares de asteróides próximos à Terra, cerca de 10% se destacam cujas órbitas estão a menos de 0,05 unidades astronômicas da órbita da Terra (cerca de 7,5 milhões de km), enquanto o tamanho do asteróide deve exceder 100-150 metros (a magnitude absoluta do corpo sistema solar H> 22).No final de 2004, a NASA disse ao mundo que o asteróide Apophis 99942 descoberto no início do ano com uma probabilidade de 1 em 233 atingiria a Terra em 2029. O asteróide, de acordo com medições modernas, tem um diâmetro de cerca de 330 metros e uma massa estimada de 40 milhões de toneladas, o que fornece cerca de 800 megatons de energia de explosão.
. .No entanto, no exemplo de Apophis, a própria probabilidade de um determinado corpo surgir tornou-se um impactador. Conhecendo a órbita do asteróide com precisão finita e integrando sua trajetória novamente com precisão finita, apenas uma elipse pode ser estimada no momento de uma colisão em potencial, na qual, digamos, 95% das trajetórias possíveis cairão. À medida que os parâmetros da órbita de Apophis foram refinados, a elipse diminuiu até o planeta Terra finalmente cair dela, e agora é sabido que em 13 de abril de 2029, o asteróide passará a uma distância de pelo menos 31.200 km da superfície da Terra (mas, novamente, este é o limite mais próximo da elipse de erro).
Ilustração de como o tubo das possíveis órbitas do asteróide Apophis foi comprimido no momento de uma possível colisão, à medida que os parâmetros da órbita são refinados. Como resultado, a Terra não foi afetada.
Outra ilustração interessante de Apophis é o cálculo de possíveis pontos de colisão (levando em consideração a incerteza) de uma colisão em 2036. A propósito, pode-se ver que a trajetória passou perto do local da queda do meteorito de Tunguska.A propósito, para avaliar rapidamente o risco comparativo de asteróides próximos da Terra, duas escalas foram desenvolvidas - o Turim simples e o Palermo mais complexo . Turinskaya simplesmente multiplica a probabilidade de colisão e o tamanho do corpo estimado, atribuindo-lhe um valor de 0 a 10 (por exemplo, Apophis no pico da probabilidade de colisão tinha 4 pontos) e Palermskaya calcula o logaritmo da razão da probabilidade de impacto de um determinado corpo com a probabilidade de impacto dessa energia atual de hoje para o momento da possível energia. colisões.
Ao mesmo tempo, valores positivos na escala de Palermo significam que um único corpo se torna uma fonte potencial de desastre mais significativa do que todos os outros - abertos e desconhecidos combinados. Outro ponto importante da escala de Palermo é a convolução da probabilidade de impacto e de sua energia, que dão uma curva contra-intuitiva do grau de risco, dependendo do tamanho do asteróide - sim, pedras de 100 metros parecem incapazes de causar danos significativos, mas caem muito e geralmente caem, geralmente carregando mais vítimas em potencial do que 1,5 km de “matadores de civilizações”.No entanto, voltemos à história da detecção de asteróides próximos à Terra e de objetos perigosos com potencial médio. Em 2010, o primeiro telescópio Pan-STARRS entrou em operação, com um telescópio de campo ultra amplo de 1,8 metros de abertura, equipado com um sensor de 1400 megapixels!
Uma fotografia da galáxia de Andrômeda do telescópio Pan-STARRS 1, permitindo avaliar o seu grande angular. Para comparação, a lua cheia e os quadrados coloridos são desenhados no campo - o campo de visão “usual” dos grandes telescópios astronômicos.Ao contrário do LINEAR, ele tira fotos de 30 segundos com uma profundidade de visualização de 22 profundidades. valores (ou seja, pode detectar um asteróide de 100 a 150 metros de tamanho a uma distância de 1 unidade astronômica, contra o limite de quilômetros nessa distância para LINEAR) e um servidor de alto desempenho (1480 núcleos e 2,5 petabytes de discos rígidos) gira 10 todas as noites terabytes à lista de fenômenos transitórios. Deve-se notar que o principal objetivo do Pan-STARRS não é a busca de objetos próximos à Terra, mas a astronomia estelar e galáctica - a busca de mudanças no céu, por exemplo, supernovas distantes ou eventos catastróficos em sistemas binários próximos. No entanto, centenas de novos asteróides próximos da Terra foram descobertos neste telescópio sem sentido durante o ano.
Servidor Pan-STARRS. De um modo geral, a foto já está em 2012, hoje o projeto se expandiu bastante, um segundo telescópio foi adicionado e mais dois estão sendo construídos.É necessário mencionar mais uma missão - o telescópio espacial NASA WISE e sua extensão NEOWISE. Este dispositivo tirou fotos no infravermelho distante, detectando asteróides pelo brilho infravermelho. De um modo geral, inicialmente ele buscava asteróides além da órbita de Netuno - objetos do cinturão de Kuiper, disco disperso e anãs marrons, mas na missão de extensão, depois que o telescópio ficou sem refrigerante e sua temperatura ficou muito alta para a tarefa inicial, isso Cerca de 200 corpos próximos à Terra foram encontrados com um telescópio.Como resultado, nos últimos 30 anos, o número conhecido de asteróides próximos da Terra aumentou de ~ 50 para 15.000. Hoje, 1763 deles estão listados como objetos potencialmente perigosos, dos quais nenhum tem uma classificação superior a 0 nas escalas de Turim e Palermo.Muitos asteróides
É muito ou pouco? Após a missão NEOWISE, a NASA reavaliou o número do modelo de asteróides da seguinte forma:
Aqui, a imagem sombreada mostra os asteróides conhecidos próximos à Terra (não apenas objetos perigosos), os contornos são uma estimativa dos existentes, mas ainda não foram encontrados. A situação para 2012.Agora, estimativas da proporção de asteróides detectados são feitas através de uma síntese modelo da população e cálculo da visibilidade dos corpos dessa população a partir da Terra. Essa abordagem permite uma boa estimativa da proporção de corpos detectados, não apenas através da extrapolação da função “tamanho-número de corpos”, mas também levando em consideração a visibilidade.As curvas vermelha e preta são estimativas modelo do número de corpos de tamanhos diferentes em órbitas próximas à Terra. Linhas tracejadas azuis e verdes são a quantidade detectada.
A curva preta da imagem anterior está em forma de tabela.Aqui na tabela, os tamanhos dos asteróides são dados em unidades de H - magnitudes estelares absolutas para objetos do sistema solar. Um recálculo aproximado em dimensões é feito de acordo com esta fórmula e a partir dela podemos concluir que conhecemos mais de 90% dos objetos próximos à Terra com mais de 500 metros e cerca da metade do tamanho de Apophis. Para corpos de 100 a 150 metros, apenas cerca de 35% é conhecido.No entanto, podemos lembrar que cerca de 0,1% dos objetos perigosos eram patéticos há 30 anos, portanto, o progresso é impressionante.Outra estimativa da proporção de asteróides detectados, dependendo do tamanho. Para corpos com 100 metros de tamanho, uma pequena porcentagem da quantidade total é detectada hoje.No entanto, este não é o fim da história. Hoje, o telescópio LSST está em construção no Chile - outro telescópio monstro de observação que será equipado com óptica de 8 metros e uma câmera de 3,2 gigapixel. Dentro de alguns anos, a partir de 2020, depois de remover cerca de 50 petabytes (em geral, o lema do projeto "transformar o céu em um banco de dados) de imagens LSST, encontrarei~ 100.000 asteróides próximos à Terra, determinando as órbitas de quase 100% dos corpos de tamanhos perigosos. A propósito, além dos asteróides, o telescópio também deve produzir vários bilhões de objetos e eventos, e o próprio banco de dados deve totalizar 30 trilhões de linhas, o que é uma certa complexidade para os SGBDs modernos.
Para realizar sua tarefa, o LSST possui um design óptico muito incomum, onde o terceiro espelho é colocado no centro do primeiro.
A câmera de 3,2 gigapixels foi resfriada a -110 C com uma pupila de 63 cm - a ferramenta de trabalho LSST.A humanidade está salva? Na verdade não. Há uma classe de pedras localizadas em órbitas internas da Terra com uma ressonância de 1: 1, que é muito difícil de ver da Terra, existem cometas de longo período - geralmente corpos relativamente grandes, com velocidades muito altas em relação à Terra (ou seja, potencialmente muito poderosas) impactadores), que podemos observar hoje não mais que 2-3 anos antes da colisão. No entanto, de fato, pela primeira vez nos últimos três séculos, desde que nasceu a idéia da colisão da Terra com um corpo celeste, em poucos anos teremos um banco de dados de trajetórias da grande maioria dos corpos perigosos que carregam a Terra.Na próxima parte, descreverei o ponto de vista da ciência sobre métodos para influenciar asteróides perigosos. Source: https://habr.com/ru/post/pt400317/
All Articles