Hoe gevaarlijk zijn de duizenden en miljoenen asteroïden die de derde rots van de zon - aarde omringen? Aangezien een asteroïde-inslag een reëel risico vormt voor leven en eigendom, is dit een vraag die al tientallen jaren om antwoorden vraagt. Maar nu hebben wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory van NASA gegevens ontvangen van verschillende Amerikaanse activa van het Amerikaanse ministerie van Defensie en hebben ze een verrassende reeks gegevens uitgezet van 20 jaar.
Deze nieuwste compilatie van gegevens onderstreept hoe vaak sommige van deze grotere vuurballen voorkomen, met als grootste het Tsjeljabinsk-evenement op 15 februari 2013, waarbij duizenden in Rusland gewond raakten. De nieuwe gegevens zullen ons begrip van de frequentie en aanwezigheid van kleine en grote asteroïden vergroten die een gevaar vormen voor bevolkte gebieden overal op aarde.
De gegevens van "overheidssensoren" - wat betekent "satellieten voor vroegtijdige waarschuwing" om raketlanceringen (van potentiële vijanden) en infrageluidsgrondmonitors te volgen - tonen de verdeling van bolide (vuurbal) -gebeurtenissen. De gegevens laten eerst zien hoe uniform de evenementen over de hele wereld zijn verdeeld. Deze gegevens worden nu vrijgegeven aan het publiek en onderzoekers voor een meer gedetailleerde analyse.
De nieuwste gegevens die door de Amerikaanse regering zijn vrijgegeven, laten zien hoe vaak bolides voorkomen en hoe effectief de atmosfeer van de aarde het oppervlak beschermt. Een deel van deze gegevens was in 2013 geanalyseerd en gerapporteerd door Dr. Peter Brown van de University of Western Ontario, Canada en zijn team, maar omvatte slechts 58 evenementen. Deze nieuwe dataset bevat 556 evenementen.
De nieuw vrijgegeven gegevens laten ook zien hoe de atmosfeer van de aarde een superieure barrière is die de penetratie en inslag van kleine asteroïden op het aardoppervlak voorkomt. Zelfs de 20 meter (65 voet) Chelyabinsk-asteroïde explodeerde in de lucht, waardoor de kracht van een nucleaire explosie 29,7 km (18,4 mijl, 97.400 voet) boven het oppervlak verdween. Anders had deze asteroïde een groot deel van een moderne stad kunnen vernietigen; Chelyabinsk werd ook gered door puur geluk - de asteroïde kwam binnen in een ondiepe hoek die leidde tot zijn ondergang; steiler, en het zou veel dichter bij de oppervlakte zijn ontploft. Velen ontploffen weliswaar in de bovenste atmosfeer, maar er ontstaat vaak een breed veld met kleine fragmenten. In historische tijden hebben steden en dorpen gemeld dat ze bekogeld werden door zulke sprays van stenen uit de lucht.
NASA en JPL benadrukten dat de investeringen in vroege detectie van asteroïden de afgelopen vijf jaar verviervoudigd zijn. Onderzoekers zoals Dr. Jenniskens van het SETI Institute hebben een netwerk van all-sky camera's ontwikkeld die de banen hebben bepaald van meer dan 175.000 meteoren die in de atmosfeer zijn opgebrand. En de B612 Foundation was de sterkste voorstander van het ontdekken van alle gevaarlijke asteroïden. B612, geleid door voormalige astronauten Ed Lu en Rusty Schweikert, heeft een ruimtetelescoop genaamd Sentinel ontworpen die gevaarlijke asteroïden zou vinden en de aarde eeuwenlang in de toekomst zou helpen beschermen.
Snelheid is alles. Terwijl Chelyabinsk slechts 1/10 van de massa van de Nimitz-klasse supercarrier had, reisde het 1000 keer sneller. Zijn kinetische energie was vanwege zijn snelheid 20 tot 30 keer zo groot als die welke vrijkwam bij de kernwapens die werden gebruikt om de oorlog tegen Japan te beëindigen - ongeveer 320 tot 480 kiloton TNT. Kortom, asteroïden worden beschouwd als elk ruimtesteen dat groter is dan 1 meter en die kleiner worden meteoroïden genoemd.
Twee eerdere onderzoeken kunnen worden vergeleken met deze nieuwe gegevens. Een van Eugene Shoemaker in de jaren zestig en een andere van Dr. Brown. Het eerste werk van Shoemaker met het gebruik van maankratertellingen en het meer recente werk van de groep van Dr. Brown, met behulp van sensoren van het ministerie van Defensie, bepaalden schattingen van de frequentie van asteroïde inslagen (bolide) -snelheden versus de grootte van de kleine lichamen. Die twee onderzoeken verschillen met een factor tien, dat wil zeggen, waar Shoemaker's frequenties laat zien in de orde van 10 of 100 jaar, die van Brown in de orde van 100 en 1000 jaar. De meest recente gegevens, die het eerdere werk van Brown hebben aangepast, verhogen nu de frequentie van gevaarlijke gebeurtenissen tot die van het werk van Shoemaker.
Het werk van Dr. Brown en mede-onderzoekers leidde tot de volgende grafiek die de frequentie van botsingen met de aarde van asteroïden van verschillende afmetingen laat zien. Deze plot uit een brief aan de natuur door P. Brown et al. 58 bolides gebruikt uit gegevens die zijn verzameld van 1994 tot 2014 van overheidssensoren. Brown en anderen zullen hun analyse verbeteren met deze meer gedetailleerde dataset. De plot laat zien dat een Chelyabinsk-type evenement ongeveer elke 30 jaar kan worden verwacht, hoewel de onzekerheid groot is. De nieuwe gegevens kunnen deze onzekerheid verminderen. Tungunska-gebeurtenissen die een grootstedelijk gebied ter grootte van Washington DC zouden kunnen vernietigen, komen minder vaak voor - ongeveer eens per eeuw.
Asteroïden zijn er in alle maten. Kleinere asteroïden komen veel vaker voor, grotere minder. Een veel voorkomende verdeling in de natuur wordt weergegeven door een belcurve of "normale" verdeling. Gelukkig zijn er in de honderden meer asteroïden, terwijl in de honderdtallen duizenden, zo niet miljoenen, de kleine 'stadsbrekers' tellen. En gelukkig is de aarde klein in verhouding tot het volume van de ruimte, zelfs alleen de ruimte die wordt ingenomen door ons zonnestelsel. Bovendien wordt 69% van het aardoppervlak bedekt door oceanen. Mensen kruipen op slechts ongeveer 10% van het oppervlak van de aarde. Dit verkleint de kans dat een asteroïde-impact een bevolkt gebied met een factor tien vermindert.
Al met al is het risico van asteroïden zeer reëel, zoals het Tsjeljabinsk-evenement onderstreept. Sinds de tijd van de impact van Tugunska in Siberië in 1908 is de menselijke bevolking verviervoudigd. Het aantal steden met meer dan 1 miljoen is gestegen van 12 naar 400. Het besef hoeveel en hoe vaak deze asteroïde-inslagen plaatsvinden, plus de groei van de menselijke bevolking in de afgelopen honderd jaar, verhoogt de urgentie voor een nabije-aarde asteroïde-ontdekkingstelescoop zoals als B612's Sentinel die alle gevaarlijke objecten in minder dan 10 jaar zou kunnen vinden, terwijl observaties vanaf de grond 100 jaar of langer zullen duren.
Referentie:
Nieuwe kaart toont frequentie van kleine asteroïde-inslagen en geeft aanwijzingen voor grotere asteroïdenpopulatie
Volledige beschrijving van het opgenomen plot van LETTERS TO NATURE, The Chelyabinsk airburst: Implications for the Impact Hazard, P.G. Brown et al.
De geschatte cumulatieve flux van impactors op de aarde. De bolide-impactorflux op aarde (Bolide-flux 1994-2013 - zwarte cirkels) gebaseerd op ~ 20 jaar wereldwijde waarnemingen van sensoren van de Amerikaanse overheid en infrageluidsgolven. De wereldwijde dekking is gemiddeld 80% van de in totaal 58 waargenomen bolides met E> 1 kt en omvat de Chelyabinsk Chelyabinsk bolide (uiterst rechtse zwarte cirkel). Deze dekkingscorrectie is bij benadering en de bolidefluxcurve is waarschijnlijk een ondergrens. De bruin gekleurde lijn vertegenwoordigt een eerdere powerlaw-fit uit een kleinere dataset voor bolides met een diameter van 1-8 m15. Foutbalken vertegenwoordigen alleen telstatistieken. Ter vergelijking plotten we de-biased schattingen van de inslagfrequentie van de asteroïde nabij de aarde op basis van alle telescopische zoekgegevens van de asteroïde-enquête tot medio 2012 (groene vierkanten) 8 en andere eerder onafhankelijk geanalyseerde telescopische datasets, waaronder NEAT-ontdekkingen (roze vierkanten) en tenslotte uit het Spacewatch-onderzoek (blauwe vierkanten), waarbij diameters worden bepaald uitgaande van een albedo van 0,1. Energie voor telescopische gegevens wordt berekend uitgaande van een gemiddelde bulkdichtheid van 3000 kgm-3 en een gemiddelde botssnelheid van 20,3 kms-1. De intrinsieke impactfrequentie voor deze telescopische gegevens werd gevonden met een gemiddelde kans op impact voor NEA's als 2 × 10-9 per jaar voor de hele populatie. Maankratertellingen omgezet in equivalente impactorflux en uitgaande van een geometrisch albedo van 0,25 (grijze ononderbroken lijn) worden ter vergelijking getoond9, hoewel we opmerken dat besmetting door secundaire kraters en moderne schattingen van de NEA-populatie die suggereren dat lagere albedo's deze kromme zullen verschuiven naar rechts en naar beneden. Ten slotte laten we de geschatte instroom zien van wereldwijde metingen van de luchtgolven, uitgevoerd in de periode 1960-1974, waarbij grotere (5-20 m) bolide-impactors (opwaartse rode driehoeken) werden gedetecteerd met behulp van een verbeterde methode voor energieschatting in vergelijking met eerdere interpretaties van dezelfde gegevens.
