Jos iso asteroidi törmäisi Maan pinnalle, jälki olisi todella pahaa ja tuhot suuret.
Scifi-elokuvat lietsovat pelkoa asteroidien uhasta, mutta todellisuudessa avaruusjärjestöt ovat kartoittaneet 90 % kaikista suurista planeettamme lähettyvillä sinkoilevista asteroideista.
Isot asteroidit tunnetaan parhaiten, mutta ongelmana ovat pienemmät asteroidit, joista tunnetaan vain noin puolet. Ne muodostavatkin riskitekijän, sillä kaikki yli 150 metrin kokoiset asteroidit ovat Nasan mukaan Maalle potentiaalinen uhka.
Planettamme puolustusta testatakseen Nasa käynnisti DART-tutkimushankkeen.
Törmäytyksen kohteeksi valittiin kaksoisasteroidi Didymos, ja sitä kiertävä kuu Dimorphos, jonka halkaisija on noin 160 metriä. Nasa korostaa, että kyseinen asteroidipari ei aiheuttanut uhkaa Maalle, vaan se toimi testin koekenttänä.
Helsingin yliopiston tutkijat Mikael Granvik, Tomas Kohout ja Antti Penttilä ovat mukana DART-tutkimushankkeessa Euroopan avaruusjärjestön, ESAn, HERA-mission kautta. HERA-luotain on osa DART-hanketta, ja se lähetetään tutkimaan törmäyksen seurauksia vuonna 2024.
Mallinnuksia törmäytyksestä oli tehty jo vuosia, mutta kaikista ennakkoon tehdyistä laskelmista huolimatta ei voitu olla varmoja, kuinka kaukainen taivaankappale todellisuudessa iskun voimasta käyttäytyisi. Haasteena oli myös se, kuinka luotain löytäisi suunnattoman kaukana, 11 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta liitelevän murikan, joka on avaruuden mittakaavassa mitättömän pieni.
Kuinka luotain saataisiin lukkiutumaan ja ohjautumaan kohti pientä asteroidia kiertävää vielä pienempää asteroidikuuta? Kuinka niiden kulkusuunnat saataisiin törmäämään juuri oikealla hetkellä? Kuinka suuren luotaimen liike-energia riittäisi töytäisemään taivaankappaletta?
DART-luotain rakennettiin Johns Hopkins -yliopiston sovelletun fysiikan laboratoriossa. Se lähetettiin kohti asteroidiparia 24. marraskuuta 2021 Kaliforniasta, ja matka kesti 10 kuukautta.
Vain pienen henkilöauton kokoinen ja noin 600-kiloinen DART-avaruusalus tulisi tuhoutumaan törmäyksessä, joten sen varustuksen oli oltava niukka, mutta fiksu.
Tutkijat olivat päätyneet niin kutsuttuun autonomiseen optiseen ohjausjärjestelmään. Ohjaus perustui luotaimen mukana kulkevan korkearesoluutioisen DRACO-kameran ottamaan kuvaan.
Kameran etsimeen asteroidi tosin ilmaantui vasta noin tuntia ennen iskua.
Syyskuussa 2022 DART törmäsi Dimorphokseen 21 960 km/h häkellyttävällä vauhdilla.
Vauhti käy hyvin ilmi yllä olevasta videosta: kun DART on viiden minuutin päässä kohteestaan, niin matkaa on vielä 1 800 km.
DRACO-kamera otti kuvaa hieman ennen törmäystä ja tuhoutumistaan.
Alla oleva kuva on DRACO-kameran viimeinen, kaksi sekuntia ennen törmäystä ottama kuva.
Viimeisessä kuvassa näkyy noin 30 x 30 metrin alue asteroidin pinnalta. Se näyttää asteroidin pinnan olevan hyvin lohkareista; irtonaista soraa ja pölyä on runsaasti. Materiaalia voi verrata moreeniin, mutta toisin kuin maassa missä vesi on pyöristänyt muotoja, niin asteroidin pinnalla on vain törmäysrakenteita. Siksi kivet ovat teräviä.
Asteroideja havainnoivan ATLAS-teleskoopin kuvista on koostettu animaatio Didymos-asteroidiparista DART-luotaimen törmäyshetkellä.
Animaation keskellä näkyvä valopiste on Didymoksen ja Dimorphoksen kaksoisasteroidi. Kuvasarja alkaa hetkestä ennen DART-luotaimen törmäystä. Puolivälissä sarjaa näkyy, miten valopiste alkaa suurentua. Tämä johtuu iskusta ja siitä lentäneestä sorasta ja pölystä, jota aurinko valaisee. Animaation loppua kohti näkyy, miten pölypilvi laajenee ja karkaa asteroidiparin läheisyydestä avaruuteen.
Törmäys synnytti yllättävän ison pölypilven, mikä kertoo siitä että pinta oli löyhää materiaalia.
tutkija Antti Penttilä Helsingin yliopisto
Hubblen kuvassa näkyy erinomaisesti, kuinka pinnan materiaali sinkoutui avaruuteen ja miltä tilanne näytti 12 päivää iskun jälkeen.
Pölystä muodostunut kaksoispyrstö lähtee kuvassa asteroideista oikealle, joka on samalla suunta Auringosta poispäin. Auringon säteily työntää hitaasti pientä pölyä kauemmas alkuperäisestä pilvestä.
Tutkijoiden mukaan tämä niin sanottu heittelepilven suuruus oli merkittävä siksi, että sen aiheuttama niin sanottu rekyyli paransi liikemäärän siirtymistä DART-luotaimesta asteroidikuuhun. Toisin sanoen törmäyksen nostattaman suuren pölypilven ansiosta isku oli tehokkaampi ja kiertoaika muuttui enemmän, kuin mitä oli ajateltu.
DART-koetta, jossa luotain törmäsi asteroidiin, voi sanoa menestykseksi.
Antti Penttilä
Tutkijat olivat ennakkoon arvelleet asteroidikuun kiertoajan pääasteroidin ympäri pienenevän 10 minuutilla. Törmäys kuitenkin lyhensi Dimorphoksen kiertoaikaa peräti 33 minuutilla.
Tässä videossa, näkyy Dimorphos-kuun alkuperäinen rata sekä törmäyksen seurauksena muuttunut rata. Kuu siirtyi lähemmäs Didymosta.
Kiertoajan muutos saatiin laskettua sen perusteella, miten Auringon valon ja Dimorphos-kuun luoman varjon esiintymisajat muuttuivat. Didymoksen kirkkaus pystyttiin havaitsemaan maasta käsin.
Kun Dimorphos on Auringon ja pääasteroidin välissä, se luo varjon pääasteroidiin. Toisin sanoen pääasteroidin kirkkaus laskee, kun kuu varjostaa sitä.
DART-testin perusteella maata uhkaavan asteroidin rataa pystytään poikkeuttamaan riittävästi – mikäli asteroidi on oikeassa kokoluokassa, läpimitaltaan korkeintaan puolen kilometrin luokkaa.
Antti Penttilä
Tutkijoiden mukaan DARTin merkitys on huomattavasti laajempi kuin saattaisi ajatella. Tältä osin planetaarisen puolustuksen ensimmäistä testiä voidaan pitää todellakin onnistuneena.
Monia kysymyksiä jäi kuitenkin vielä auki. Ja kun HERA-luotain saapuu kaksoisasteroidille vuonna 2027, on iskun jälkeinen pöly laskeutunut. Silloin se pääsee tutkimaan DARTin törmäyksen seurauksia ja sen vaikutuksia. Muun muassa asteroidi Dimorphoksen massa selviää. HERA-mission myötä selviää myös tarkemmin se, millaisen törmäyskraatterin DART-luotain asteroidikuuhun aiheutti.
Videoiden lähteet: ATLAS South Africa Telescope, Havaijin yliopisto, Johns Hopkins University, NASA, ESA, Jian-Yang Li (PSI), Alyssa Pagan (STScI)