研究人员模拟地球对小行星撞击的防御

-3),天体中心的覆盖压力约为 2 Pa。背景梯度显示了向重力主导状态的过渡,弹坑深度处目标的覆盖压力超过内聚力。 冲击后稳定结构的形成时间 T 显示在图的顶部。 图片来源:行星科学杂志(2022 年)。 DOI: 10.3847/PSJ/ac67a7″ width=”800″ height=”530″>
二维切片(在 x-z 平面中的 y = 0 处拍摄)显示在 DART 类撞击最初 150 m 球体后可能的小行星形态,具有不同的内聚力(Y0 = 0-50 Pa)和内摩擦系数(f = 0.4–1.0)。 撞击 Y0 大于 ≈10 Pa 的目标会产生明确定义的陨石坑,而撞击 Y0 ≲ 10 Pa 的目标会造成小行星的形状变形。 总应变显示目标经历的变形量。 对于 150 m 球形小行星 (ρ ≈ 1600 kg m-3),天体中心的覆盖压力约为 2 Pa。背景梯度显示了向重力主导状态的过渡,其中目标的覆盖压力在陨石坑深度超过凝聚力。 冲击后稳定结构的形成时间 T 显示在图的顶部。 图片来源:行星科学杂志(2022 年)。 DOI: 10.3847/PSJ/ac67a7

NASA 的双小行星重定向测试 (DART) 任务是世界上第一个针对潜在小行星撞击地球的全面行星防御测试。 伯尔尼大学和国家研究能力中心 (NCCR) PlanetS 的研究人员现在表明,DART 航天器对其目标的撞击可能会使这颗小行星几乎无法辨认,而不是留下一个相对较小的陨石坑。

六千六百万年前,一颗巨大的小行星撞击地球可能导致恐龙灭绝。 目前还没有已知的小行星构成直接威胁。 但是,如果有一天在与地球的碰撞过程中发现了一颗大型小行星,它可能不得不偏离其轨道以防止灾难性后果。

去年 11 月,美国宇航局 NASA 的 DART 太空探测器作为此类机动的第一次全面实验发射:它的任务是与小行星相撞并使其偏离轨道,以便为人类提供有价值的信息。这种行星防御系统的发展。

学分:美国宇航局/约翰霍普金斯 APL/史蒂夫格里本/杰西卡托泽

在《行星科学杂志》上发表的一项新研究中,伯尔尼大学和国家研究能力中心 (NCCR) PlanetS 的研究人员用一种新方法模拟了这种影响。 他们的结果表明,它的目标变形可能比以前想象的要严重得多。

瓦砾而不是坚硬的岩石

“与想象小行星时的想象相反,来自日本航天局 (JAXA) 隼鸟 2 号探测器等太空任务的直接证据表明,小行星的内部结构可能非常松散——类似于一堆瓦砾——由引力相互作用和小内聚力,”该研究的主要作者、伯尔尼大学物理研究所和国家研究行星能力中心的萨宾娜·拉杜坎说。

然而,之前对 DART 任务影响的模拟大多假设其小行星目标 Dimorphos 的内部更加坚固。 “这可能会极大地改变 DART 和 Dimorphos 碰撞的结果,预计将在即将到来的 9 月发生,”拉杜坎指出。 DART 不会在 160 米宽的小行星上留下一个相对较小的陨石坑,而是以 24,000 公里/小时的速度撞击可以使 Dimorphos 完全变形。 与先前的估计相比,小行星的偏转也可能更加强烈,并且可能会从撞击中喷射出更多的物质。

研究的主要作者 Sabina Raducan 说:“迄今为止,尚未彻底研究这种松散内部结构的情况的原因之一是没有必要的方法。” “这种撞击条件无法在实验室实验中重现,而且在这种撞击之后相对漫长而复杂的陨石坑形成过程——在 DART 的情况下大约需要几个小时——使得到目前为止无法真实地模拟这些撞击过程,”根据给研究人员。

“通过我们新颖的建模方法,该方法考虑了冲击波的传播、压实和随后的材料流动,我们第一次能够对像 Dimorphos 这样的小型小行星撞击造成的整个陨石坑过程进行建模, ”拉杜肯报道。 对于这一成就,她在 DART 后续任务 HERA 的研讨会上获得了 ESA 和尼斯市长的奖励。

拓宽期望的视野

2024 年,欧洲航天局 ESA 将向 Dimorphos 发送一个太空探测器,作为 HERA 太空任务的一部分。 目的是直观地调查 DART 探测器撞击的后果。 “为了充分利用 HERA 任务,我们需要很好地了解 DART 撞击的潜在结果,”该研究的合著者、物理研究所和国家研究行星能力中心的 Martin Jutzi 说。

“我们在撞击模拟方面的工作增加了一个重要的潜在情景,需要我们扩大在这方面的期望。这不仅与行星防御有关,而且还为我们理解小行星的难题增加了重要的一块。一般,”Jutzi 总结道。