Palec boży zrobi w ziemi krater, to będzie koniec

Asteroidy mogą dostarczyć fundamentalnych informacji na temat początków Układu Słonecznego, ale nie z tego powodu fascynują opinię publiczną, lecz dlatego, że mogą uderzyć w Ziemię i spowodować niewyobrażalną katastrofę. Drżeć przed nimi czy z nich korzystać?

Aktualizacja: 11.03.2016 14:45 Publikacja: 11.03.2016 00:59

Palec boży zrobi w ziemi krater, to będzie koniec

Foto: Science Photo Library/Getty Images

Wszystko potoczyło się błyskawicznie: 31 sierpnia 2014 roku teleskop Catalina Sky Survey pracujący w Arizonie wykrył asteroidę o średnicy 20 m. Dwa dni później obserwację tę potwierdził teleskop Pan-STARRS zainstalowany na Hawajach. Następnego dnia dane o tym obiekcie zostały przekazane do Minor Planet Center Uniwersytetu w Cambridge w stanie Massachusetts, prowadzącego ewidencję tego rodzaju obiektów. 7 września 2014 roku asteroida przemknęła zaledwie 40 tys. km od naszej planety.

Czytaj także:

Co by było, gdyby ich trajektorie się przecinały? Dwa lata wcześniej komisja nauki Kongresu USA zadała podobne pytanie szefowi NASA i byłemu astronaucie Charlesowi Boldenowi: „Co można zrobić, jeśli astronomowie wykryją taką asteroidę na trzy tygodnie, zanim uderzy w Ziemię?" – chcieli wiedzieć senatorowie. „Modlić się" – odpowiedział Bolden.

Obiektu, który eksplodował nad Czelabińskiem, raniąc ponad 1200 osób, astronomowie w ogóle nie zauważyli. Zdawanie się w tej materii na opatrzność nie jest najlepszym pomysłem, dlatego Kongres USA zobowiązał NASA do lokalizowania asteroid o średnicy ponad 140 m, mogących w razie zderzenia z Ziemią unicestwić wielką aglomerację miejską, taką jak Londyn, Nowy Jork czy Pekin. To swoiste kosmiczne polowanie pochłonęło już około 100 mln dol., przy czym obecnie roczny budżet na te łowy wynosi 40 mln dol. Jakie są rezultaty?

Aktualnie astronomowie namierzyli w Układzie Słonecznym 390 tys. asteroid. W połowie XX wieku nazywano je, zgodnie z ówczesnymi zapatrywaniami, śmieciami kosmicznymi. Z czasem okazało się, że te śmiecie dostarczają podstawowych wiadomości o planetach Układu Słonecznego, ale to opinii publicznej specjalnie nie kręci.

Zaczęło się niepozornie

1 stycznia 1801 roku Giuseppe Piazzi odkrywa obiekt, o którym sądzi, że to kometa. Gdy orbita tego obiektu staje się bardziej czytelna, wyjaśnia się, że to nie kometa, ale raczej coś w rodzaju małej planety. Giuseppe Piazzi nazywa ją Ceres na cześć czczonej w starożytności na Sycylii bogini, opiekunki rolnictwa. Od tej daty astronomowie liczą epokę badań nad populacją asteroid.

Kometa, meteor, asteroida, spadająca gwiazda – laicy mają trudności z definiowaniem i rozróżnianiem tych obiektów. Termin „asteroida" ukuł w 1776 r. William Herschel, niemiecki astronom, konstruktor teleskopów, znany z wielu odkryć astronomicznych, a szczególnie z odkrycia Urana. Asteroida pochodzi od greckiego „asteroeides", co znaczy „taki jak gwiazda", ponieważ w teleskopie te obiekty wydawały się małymi punkcikami, słabo świecącymi – tak jak gwiazdy (aster – gwiazda). W rzeczywistości asteroida jest niewielkim, nieregularnego kształtu skalnym ciałem o średnicy nieprzekraczającej kilkuset kilometrów.

Asteroidy nie powstawały w wyniku procesów geologicznych, termicznych czy działania sił grawitacji. Właśnie z tego powodu tak bardzo interesują astrofizyków. Ze względu na małe rozmiary bardzo prędko traciły ciepłotę po uformowaniu się z protogwiezdnych obłoków pyłu. Tym samym zachowały swój oryginalny skład, pierwotną kompozycję – taką jak macierzysty obłok. Badanie tych karzełków mówi bardzo wiele o początkowych warunkach, jakie panowały w rodzącym się Układzie Słonecznym.

Wielkość asteroid jest skrajnie zróżnicowana, waha się od kilkudziesięciu metrów do ponad tysiąca kilometrów. Im większa asteroida, tym jej kształt bardziej przypomina kulę. Poniżej 160 km średnicy przybierają one kształt wydłużony i nieregularny.

Większość asteroid znajduje się w pasie oddalonym od Słońca o około 400 mln km, pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Jednak niektóre asteroidy znalazły się poza tym pasem. Ich orbity, bardzo wydłużone, pozwalają im na zbliżanie się do Ziemi, Marsa i innych planet. Te błądzące ciała znalazły się poza swoim macierzystym pasem na skutek kolizji z jakimś obiektem, który nadleciał z zewnątrz, spoza macierzystego pasa.

Istnieją także asteroidy bardzo oddalone od Słońca, okrążające go poza orbitą Neptuna – tworzą one tzw. Pas Kuipera oddalony od Słońca od 4,5 do 7,5 mld km.

Czy stanowią zagrożenie dla Ziemi? Tak, ale badacze zdają sobie z tego sprawę od niedawna. Pierwszą asteroidę zagrażającą Ziemi zaobserwowano w 1898 roku. W następnym stuleciu przybyło ich około 500. Określa się je jako Near Earth Asteroid (NEA).– Gdy zacząłem zajmować się inwentaryzowaniem asteroid i komet w 1992 roku, odkrycie obiektu NEA było rzadkim wydarzeniem. Teraz nie ma miesiąca bez takich odkryć. Osiągnięcia w tej dziedzinie są spektakularne, a jednak niewystarczające – uważa Tim Spahr, dyrektor Minor Planet Center.

Naukowcy z  Universidad de Valladolid w Hiszpanii, Jet Propulsion Laboratory (NASA) i Instituto di Astrofisica Spatiale e Fisica Cosmica w Rzymie przygotowali raport, w którym podali potencjalne ryzyko kolizji Ziemi z asteroidą do 2200 roku. Wynosi ono 1 do 1000. Przewidywania oparli na metodach matematycznych, m.in na metodzie opracowanej przez polskiego matematyka Stanisława Ulama.

Trafi czy nie trafi?

Jednak nie asteroida Apophis, którą zachłystują się media, spędza sen z powiek astrofizykom. Apophis odkryty w 2004 roku ma średnicę 270 m i masę 27 mln ton, leci z prędkością 30 km/s. W 2029, a potem w 2036 roku, znajdzie się w odległości 38 tys. km od Ziemi. Według specjalistów z NASA prawdopodobieństwo zderzenia, choć nie jest równe zeru, jednak będzie wynosiło zaledwie 1 do 43 milionów. Z raportu wynika, że katastrofę raczej może spowodować w roku 2182 asteroida 1999 RQ36 odkryta przed 17 laty. Ma ona 560 m średnicy, obiega Słońce w ciągu roku i 71 dni. W swej drodze przecina orbitę Ziemi. Rezultatem kolizji z takim obiektem może być zagłada cywilizacji.

W tej kwestii nie ma jednomyślności wśród badaczy. Na przykład Steven Ostro z NASA szacuje, że istnieje około 2 tys. asteroid, których rozmiary przekraczają kilometr, kilkaset tysięcy stumetrowych oraz ponad 150 mln kilkunastometrowych.

Na początku lat 70. ubiegłego stulecia astronomowie znali zaledwie 13 asteroid, których trajektorie są zbieżne z trajektorią Ziemi, dlatego wówczas uważano, że ryzyko kolizji jest niezwykle małe. Jednak podczas realizacji programu Apollo, fotografowania powierzchni Księżyca w poszukiwaniu dogodnego miejsca do lądowania, okazało się, że Srebrny Glob usiany jest kraterami powstałymi po upadku asteroid. Ten fakt zjeżył astronomom włosy na głowach. Jeśli on jest ofiarą takiego bombardowania, asteroidy muszą trafiać także w Ziemię. Co prawda chroni ją atmosfera, ale...

No właśnie, na naszej matce Ziemi nie ma wielu poasteroidowych kraterów. Jednak to nie uspokaja naukowców, bardzo prędko odkryli, że nie ma ich, bo znikają pod wpływem erozji, czynników geologicznych i klimatycznych niwelujących powierzchnię naszego globu. Swego rodzaju memento mori, ostrzeżeniem przed lekceważeniem zagrożenia, jest krater w Arizonie o średnicy 1200 m i głębokości 170 m, który powstał na skutek upadku naprawdę małego obiektu, średnicy 15 m.

66,038 mln lat temu o półwysep Jukatan roztrzaskała się asteroida o średnicy 9–10 km, powstał krater Chicxulub o średnicy 150 km; teraz ta atrakcja turystyczna Meksyku ma kilometr głębokości, ale pierwotnie jego głębokość wynosiła 30 km. Asteroida ta zbliżyła się do Ziemi z prędkością 30–50 km/sek. Uderzenie miało moc odpowiadającą wybuchowi miliona bomb atomowych, powstała fala tsunami, która wdarła się 2 tys. km w głąb lądów, skutkiem tego uderzenia było wyginięcie mnóstwa gatunków zwierząt, między innymi dinozaurów.

Michel Grenon, astrofizyk ze szwajcarskiego obserwatorium w Sauverny, ostrzega, że upadek asteroidy średnicy kilku kilometrów spowoduje gigantyczny wstrząs sejsmiczny, wybuchy wulkanów, monstrualne fale tsunami, niebo zasłonią chmury pyłu niedopuszczająca do powierzchni Ziemi promieni słonecznych – nastąpi ochłodzenie takie jak po ogólnoświatowej wojnie nuklearnej, a po nim zagłada ziemskiej cywilizacji.

Farba zamiast rakiety

Trzy lata temu NASA poprosiła o pomoc w wykrywaniu zagrażających nam asteroid. Apel skierowany jest do obserwatoriów astronomicznych, naukowców zajmujących się tą tematyką i do astronomów amatorów. Tuż po ogłoszeniu apelu naukowcy z Uniwersytetu Hawajskiego odkryli potencjalnie niebezpieczną asteroidę o średnicy 300 m. Apel NASA trafił na podatny grunt. Uniwersytet Hawajski rozpoczął prace nad stworzeniem programu ATLAS (Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System). W przypadku możliwej kolizji z obiektem o średnicy 45 m ATLAS będzie ostrzegał tydzień wcześniej, w przypadku średnicy 150 m – trzy tygodnie. Te mniejsze obiekty nazywane są niszczycielami miast, większe – niszczycielami regionów.

Z podobną inicjatywą wystąpiła grupa naukowców pracujących w swoim czasie dla NASA. Założyli oni fundację B612. Jej celem jest zbudowanie prywatnego teleskopu kosmicznego przeznaczonego do ochrony ludzkości. Ale jak zapobiec katastrofie po wykryciu NEA?

Naukowcy proponowali zdetonowanie na groźnym obiekcie ładunku nuklearnego. Model komputerowy takiego wybuchu wykazał jednak, że powstanie wiele mniejszych obiektów, których toru nie sposób przewidzieć, a które też będą groźne w przypadku kolizji z Ziemią. Rozważano zepchnięcie obiektu z jego trajektorii za pomocą silników rakietowych, ale pomysł ten przekracza dziś techniczne możliwości naszej cywilizacji.

Rozważano wystrzelenie w kierunku asteroidy wielkiej rakiety, która z ogromną prędkością uderzyłaby w nią i zmieniła jej trajektorię, ale na razie nie ma na Ziemi technologii, która pozwoliłaby stworzyć taką rakietę.

Duże zainteresowanie wzbudził sponsorowany przez ONZ konkurs na metodę obrony przed niebezpiecznymi asteroidami: „Move an Asteroide Technical Paper Competition". Zwyciężył Sung Wook Peak z Massachusetts Institute of Technology. Przedstawił projekt, według którego biała farba i tzw. efekt Jarkowskiego wystarczą do zapobieżenia kosmicznej katastrofie. Pod koniec XIX wieku ten rosyjski inżynier polskiego pochodzenia dowiódł, że trajektoria małego obiektu kosmicznego zmienia się pod wpływem promieniowania termicznego wywołanego ciepłem powstającym na powierzchni tego obiektu – pod wpływem promieni słonecznych. Jeśli taki obiekt obraca się wokół własnej osi, emisja ciepła sprawia, że powstaje bardzo małe ciśnienie promieniowania słonecznego w jakimś kierunku. Taki efekt proponuje wykorzystać Sung Wook Peak. Asteroidę trzeba pokryć białą farbą w postaci maleńkich kuleczek – warstewką grubości 5 mikrometrów (pięciu milionowych metra). Jak to zrobić – to już zmartwienie inżynierów.

Teoretycznie możliwe jest umieszczenie koło asteroidy obiektu na tyle masywnego, że stałby się grawitacyjnym traktorem, poruszałby się w pobliżu i powoli zmieniał jej tor. Takie rozwiązanie proponują analitycy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Jednak jest faktem, że na razie nikt nie jest w stanie spowodować „dewiacji" asteroidy.

NASA i ESA w ramach projektu AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment) wystrzelą sondę do małej asteroidy Didymoon, średnicy 170 m. Orbituje ona wokół 800-metrowej asteroidy Didymos. W 2022 roku oba obiekty zbliżą się do Ziemi na 11 mln km. Sonda uderzy w Didymoon z prędkością 6 km/s. Ten eksperyment pozwoli – podobno – na planowanie obrony.

Górnictwo kosmiczne

Gdy już przestaniemy panicznie bać się asteroid, w kosmosie wybuchnie gorączka złota. Pochodzenie całego złota wszechświata zostało odkryte, powstaje ono ze zderzania gwiazd neutronowych. Naukowcy z Harvard Smithsonian Center of Astrophysics dokonali symulacji komputerowej, z której wynika, że po takim zderzeniu ilość złota wyrzucanego w kosmos dorównuje dziesięciu masom Księżyca. Dla porównania, według szacunków World Gold Council ziemskie zasoby złota w złożach wynoszą ok. 300 tys. ton, z czego w ciągu całych dziejów ludzkości wydobyto ok. 174 tys. ton. Gdyby wydobyte dotychczas złoto scalić w jeden kawałek, byłby to sześcian o boku 21 m.

Astrofizycy z Uniwersytetu Wisconsin-Madison odkryli, że na Saturnie padają diamentowe deszcze, w jego atmosferze formują się diamenty średnicy jednego centymetra. Podobnie dzieje się na Jowiszu. Symulacja komputerowa dokonana przez specjalistów z California Speciality Engineering wskazuje, że także Neptun i Uran rodzą diamenty. Według obliczeń dokonanych w Massachusetts Institute of Technology planetoida zbudowana z niklu i żelaza może mieć wartość rzędu 20 bln dol.

Takie są perspektywy kosmicznego górnictwa. Dlatego specjaliści z NASA studiują możliwość sprowadzenia „surowcowej" asteroidy na orbitę księżycową. Przewidują, że poradzą sobie z obiektem średnicy 7 m ważącym 500 t. Manipulowanie asteroidą odbyłoby się za pomocą sondy wystrzelonej rakietą Atlas. Plan przewiduje włożenie asteroidy w pojemnik o średnicy 10–15 m, połączenie go linami z sondą i holowanie w stronę Srebrnego Globu.

Niewykluczone, że projekt tego rodzaju, szybciej i na większą skalę, zrealizują prywatne firmy. Do tego celu powołano Planetary Resources. Stoją za nią wielkie nazwiska i miliardy dolarów: Larry Page (Google), Charles Simonyi (kosmiczny turysta, założyciel Intentional Software) czy filmowiec James Cameron. Celem firmy jest pozyskiwanie z asteroid minerałów i wody niezbędnej do funkcjonowania pojazdów kosmicznych i baz księżycowych.

– Kosmiczne górnictwo nastawione będzie na pierwiastki niezbędne dla zaawansowanych technologii. Zapotrzebowanie na pierwiastek dysproz wzrośnie o 2600 proc., a na neodym o 700 proc. Ziemskie zasoby go nie zaspokoją, ratunkiem będzie kosmiczne górnictwo – wyjaśnia Peter Diamandis, współzałożyciel Planetary Resources.

Według szacunków NASA w pobliżu naszego globu krąży 1500 asteroid łatwo dostępnych, 10 proc. spośród nich to obiekty zbudowane z poszukiwanych minerałów. Ich eksploatacja odciążyłaby Ziemię.

Być może wykorzystywanie zasobów w przestrzeni jest jedynym sposobem zapewnienia stałej ekspansji poza Ziemię. Asteroidy mogą być równie ważne dla aktywności w kosmosie w XXI czy XXII wieku jak złoża żelaza w Minnesocie dla przemysłu samochodowego w Detroit w XX wieku.

Wszystko potoczyło się błyskawicznie: 31 sierpnia 2014 roku teleskop Catalina Sky Survey pracujący w Arizonie wykrył asteroidę o średnicy 20 m. Dwa dni później obserwację tę potwierdził teleskop Pan-STARRS zainstalowany na Hawajach. Następnego dnia dane o tym obiekcie zostały przekazane do Minor Planet Center Uniwersytetu w Cambridge w stanie Massachusetts, prowadzącego ewidencję tego rodzaju obiektów. 7 września 2014 roku asteroida przemknęła zaledwie 40 tys. km od naszej planety.

Czytaj także:

Pozostało 97% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Kup teraz
Plus Minus
Inwazja chwastów Stalina
Plus Minus
Piotr Zaremba: Reedukowanie Polaków czas zacząć
Plus Minus
Bogusław Chrabota: Putin skończy źle. Nie mam wątpliwości
Plus Minus
Michał Szułdrzyński: Elon Musk na Wielkanoc
Plus Minus
Kobiety i walec historii