NASAMisja DART w 2022 roku radykalnie zmieniła orbitę asteroidy, potencjalnie wysyłając szczątki w stronę Ziemi Marstworząc obserwowalne meteoryty.
Nadchodząca misja ESA Hera ma na celu dokładne zbadanie tych uderzeń, udoskonalenie naszych technik obrony planetarnej i być może doprowadzenie do obserwacji pierwszego stworzonego przez człowieka roju meteorów.
Wpływ historyczny i trajektoria gruzu
W 2022 roku należąca do NASA sonda kosmiczna DART przeszła do historii i na zawsze zmieniła Układ Słoneczny, uderzając w asteroidę Dimorphos i wymiernie zmieniając jej orbitę wokół większej asteroidy Didymos. W trakcie tego procesu w przestrzeń kosmiczną wyrzucono pióropusz gruzu.
Najnowszy model, przyjęty do publikacji we wrześniowym tomie Dziennik nauk planetarnychpokazuje, jak małe meteoroidy z tych szczątków mogą ostatecznie dotrzeć zarówno do Marsa, jak i do Ziemi – potencjalnie w obserwowalny (choć całkiem bezpieczny) sposób.
26 września 2022 roku około półtonowa sonda kosmiczna Double Asteroid Redirect Test (DART) należąca do NASA uderzyła w asteroidę Dimorphos o średnicy 151 m z prędkością około 6,1 km/s, skracając jej orbitę wokół Didymos o ponad pół godziny podczas pierwszej częścią międzynarodowej współpracy w zakresie obrony planetarnej.
Analiza misji i wyrzutów ESA
Należąca do ESA sonda kosmiczna Hera zostanie wystrzelona w październiku tego roku, aby dotrzeć do Dimorphos i przeprowadzić z bliska „badanie miejsca katastrofy”, zbierając dane na temat masy, struktury i składu asteroidy, aby przekształcić tę metodę obrony planetarnej przed uderzeniem kinetycznym w dobrze poznaną metodę i powtarzalna technika.
„Uderzenie DART daje rzadką okazję do zbadania dostarczania wyrzutów do innych ciał niebieskich, dzięki temu, że znamy miejsce uderzenia i że uderzenie to zostało zaobserwowane przez włoską LICIACube wysłaną z DART, a także przez obserwatorów naziemnych ”, wyjaśnia współautor i naukowiec misji ESA Hera, Michael Kueppers.
„Symulowaliśmy wyrzut, aby dopasować go do obserwacji LICIACube, używając trzech milionów cząstek pogrupowanych w populacje o trzech rozmiarach – 10 cm, 0,5 cm i 30 µm, czyli tysięcznych części milimetra – poruszających się z prędkością od 1 do 1000 m/s lub większą szybkością do 2 km/s.”
Trajektorie wyrzutów i prognozy uderzenia w Ziemię
Główny autor badania, Eloy Peña-Asensio z Wydziału Nauk i Technologii Lotnictwa i Kosmonautyki Politechniki w Mediolanie, wyjaśnia: „Zidentyfikowaliśmy orbity wyrzutowe zgodne z dostarczaniem cząstek wytwarzających meteoryty zarówno na Marsa, jak i na Ziemię. Nasze wyniki wskazują na możliwość dotarcia wyrzutni do pola grawitacyjnego Marsa w ciągu 13 lat dla prędkości startu około 450 m/s, podczas gdy szybsze wyrzutnie wystrzelone z prędkością 770 m/s mogłyby dotrzeć w jego okolice w ciągu zaledwie siedmiu lat. Cząsteczki poruszające się z prędkością powyżej 1,5 km/s mogą dotrzeć do układu Ziemia-Księżyc w podobnej skali czasu.”
Eloy dodaje: „W nadchodzących dziesięcioleciach kampanie obserwacji meteorów będą miały kluczowe znaczenie dla ustalenia, czy fragmenty Dimorphos powstałe w wyniku uderzenia DART dotrą do naszej planety”.
„Jeśli tak się stanie, będziemy świadkami pierwszego stworzonego przez człowieka roju meteorów”.
Możliwości roju meteorów i analiza wpływu
Josep M. Trigo-Rodríguez z Hiszpańskiego Instytutu Nauk Kosmicznych (CSIC/IEEC) wsparł badania dynamicznej ewolucji śmieci powstałych w wyniku uderzenia DART w ramach swojego wkładu w misję DART, dodając: „Byliśmy zdumieni, odkryli, że możliwe jest, że niektóre centymetrowe cząstki dotrą do układu Ziemia-Księżyc i wyprodukują nowy rój meteorów.”
To, czy meteoroidy kierują się w stronę Ziemi, czy Marsa, będzie zależeć od ich pozycji w stożkowym pióropuszu uderzeniowym DART – materia po jego północnej stronie z większym prawdopodobieństwem skieruje się w stronę Marsa, podczas gdy materiał z południowo-zachodniego zachodu z większym prawdopodobieństwem dotrze do Ziemi.
Największy z tych meteoroidów miałby wielkość jedynie piłki do softballu. Z pewnością spłoną w atmosferze ziemskiej, choć być może uda im się przedostać przez rzadszą atmosferę marsjańską.
Obserwacje długoterminowe i konsekwencje oddziaływania
W każdym razie wydaje się, że do Ziemi prawdopodobnie dotrą tylko mniejsze cząstki, ponieważ to one zostałyby wystrzelone z największą prędkością. Nie możemy jeszcze określić, czy cząstki te będą wystarczająco duże, aby wytworzyć obserwowalne meteoryty, dlatego niezbędne będzie ciągłe monitorowanie nocnego nieba.
Michael dodaje: „Nasza dokładna wiedza na temat miejsca uderzenia i właściwości impaktora pod względem rozmiaru, masy i prędkości, a także obserwacje wyrzutu pozwoliły nam oszacować długoterminowe losy materiału opuszczającego system Didymos”.
„W połączeniu ze zbliżającym się badaniem docelowej asteroidy, prowadzonego przez Herę, znajdziemy się w wyjątkowej sytuacji, w której będziemy mieć pełne informacje o impaktorze, docelowej asteroidzie i wyrzuconym z niej materiale”.
Znaczenie astronomiczne meteoroidów DART
Istnieje ponad 1000 znanych strumieni meteoroidów przecinających orbitę Ziemi, powiązanych ze słynnymi corocznymi rojami meteorytów, takimi jak niedawne Perseidy i jesienne Taurydy.
Astronomowie nabyli umiejętność śledzenia pochodzenia meteorów do poszczególnych strumieni meteoroidów, komet macierzystych lub ciał asteroid. Badanie to obejmuje ten sam rodzaj obliczeń, ale w odwrotnej kolejności, aby przewidzieć prawdopodobną charakterystykę i czas pojawienia się meteorów w związku z uderzeniem DART.
Michael wyjaśnia: „Ekscytującą rzeczą jest perspektywa identyfikacji i obserwacji meteorów powiązanych z uderzeniem DART na Ziemi, a może pewnego dnia nawet na Marsa, a ich jasność i kolor ujawniają szczegóły ich budowy”.
„Nasze badanie uwzględnia wyraźne cechy orbit, które odróżniają te meteoryty od porównywalnych. Potencjalne meteory stworzone przez DART będą wolno poruszające się, widoczne głównie z półkuli południowej i najprawdopodobniej pojawią się w maju.”
Przygotowanie do misji Hery
Hera została niedawno przetransportowana z Europy do Cape Canaveral w USA w celu wystrzelenia SpaceX Falcon 9 w październiku. Ma dotrzeć do asteroidy Dimorphos i rozpocząć badania pod koniec 2026 roku.
Odniesienie: „Delivery of DART Impact Ejecta to Mars and Earth: Opportunity for Meteor Observations” Eloy Peña-Asensio, Michael Küppers, Josep M. Trigo-Rodríguez i Albert Rimola, wrzesień 2024 r., Dziennik nauk planetarnych.
DOI: 10.3847/PSJ/ad6b0f
