Forskere simulerer en vellykket nuklear eksplosion af en asteroide i laboratoriet

Forskere simulerer en vellykket nuklear eksplosion af en asteroide i laboratoriet

Et udbrud af røntgenstråler fra en atomeksplosion kan være nok til at beskytte Jorden mod en nærgående asteroide. Dette fremgår af resultaterne af et førstegangseksperiment.

Resultaterne, offentliggjort 23. september i Nature Physics, viser "virkelig forbløffende direkte eksperimentelle beviser for, hvor effektiv denne teknik kan være," ifølge Dawn Graninger, en fysiker ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. "Det er meget imponerende arbejde."

Nathan Moore, en fysiker ved Sandia National Laboratories i Albuquerque, New Mexico, og hans team designede eksperimentet for at simulere, hvad der kunne ske, hvis en atombombe blev detoneret nær en asteroide. Hidtil har videnskabsmænd studeret dynamikken i en bombes trykbølge, som skabes ved udvidelse af gas og skubber mod en asteroide. Moore og hans team mener dog, at den store mængde røntgenstråler, der produceres i eksplosionen, kan have en større effekt på at ændre en asteroides bane.

Holdet brugte Sandias enorme Z-maskine, som bruger magnetiske felter til at generere høje temperaturer og kraftige røntgenstråler. De affyrede røntgenstråler mod to testasteroider, der var omtrent på størrelse med kaffebønner. "Omkring 80 billioner watt strøm strømmer gennem maskinen i omkring 100 milliardtedele af et sekund," siger Moore. "Denne intense elektriske ladning komprimerer argongas til et meget varmt plasma med temperaturer på millioner af grader, hvilket skaber en boble af røntgenstråler."

De to testasteroider var omkring 12 millimeter i diameter og var lavet af kvarts og silicagel for at afspejle forskellige sammensætninger af asteroider i solsystemet. Hver blev suspenderet fra et tyndt stykke folie i et vakuum. Da røntgenboblen ramte, skar den folien som en saks, og sendte asteroiderne i frit fald. Dette gjorde det muligt at observere den faktiske virkning af røntgenstrålerne under forhold svarende til rummets vakuum. "Det her er helt nyt," siger Graninger. "Jeg har aldrig hørt om noget lignende, der er blevet gjort før."

Resultaterne af eksperimentet, som varede kun 20 milliontedele af et sekund, viste, at kvarts- og silicaprøverne accelererede til 69,5 meter i sekundet og 70,3 meter i sekundet, før de fordampede. Årsagen til accelerationen var røntgenstrålerne, der fordampede overfladen af ​​asteroiderne og skabte et fremstød, da gassen udvidede sig fra deres overflader.

Moore siger, at resultaterne viser, at teknikken kan skaleres op til meget større asteroider, der måler omkring 4 kilometer på tværs, for at styre dem væk fra en kollisionskurs med Jorden. "Vi er især interesserede i de største asteroider med en kort advarselstid," siger han. I disse tilfælde kan andre tilgange, såsom at ramme et rumfartøj ind i en asteroide - som det blev gjort i NASAs Double Asteroid Redirection Test, eller DART, i 2022 - "ikke have nok energi til at slå det ud af kurs."

Mary Burkey, en fysiker ved Lawrence Livermore National Laboratory i Livermore, Californien, beskriver undersøgelsen som "en af ​​de første store blockbuster-publikationer, der forsøger at finde ud af, hvordan vi på Jorden kan genskabe en nuklear afbøjning af en asteroide." Hun fremhæver, at andre eksperimenter undersøger muligheden, herunder dem, der bruger meteoritprøver til mere nøjagtigt at simulere sammensætningen af ​​asteroider. "Planetbeskyttelse har meget mere tid i søgelyset," siger hun.

Moore håber at udføre yderligere eksperimentel afprøvning af røntgenafbøjningsteknikken for at forbedre dens effektivitet. En dag kunne der også være en test i rummet, svarende til DART-missionen, for at observere effekten på en rigtig asteroide. "Der er intet, der stopper os, undtagen viljen til at gøre det," siger han.

1. Moore, N.W. et al. Natur Phys. https://doi.org/10.1038/s41567-024-02633-7 (2024).

Download referencer