Οι επιστήμονες προσομοιώνουν την επιτυχημένη πυρηνική έκρηξη ενός αστεροειδούς στο εργαστήριο

Οι επιστήμονες προσομοιώνουν την επιτυχημένη πυρηνική έκρηξη ενός αστεροειδούς στο εργαστήριο

Μια έκρηξη ακτίνων Χ από μια πυρηνική έκρηξη θα μπορούσε να είναι αρκετή για να προστατεύσει τη Γη από έναν αστεροειδή που πλησιάζει. Αυτό προκύπτει από τα αποτελέσματα ενός πειράματος για πρώτη φορά.

Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στις 23 Σεπτεμβρίου στο Nature Physics, δείχνουν «πραγματικά εκπληκτικά άμεσα πειραματικά στοιχεία για το πόσο αποτελεσματική μπορεί να είναι αυτή η τεχνική», σύμφωνα με την Dawn Graninger, φυσικό στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στο Laurel του Μέριλαντ. «Είναι πολύ εντυπωσιακή δουλειά».

Ο Nathan Moore, ένας φυσικός στα Εθνικά Εργαστήρια Sandia στο Αλμπουκέρκη του Νέου Μεξικού, και η ομάδα του σχεδίασαν το πείραμα για να προσομοιώσουν τι θα μπορούσε να συμβεί εάν μια πυρηνική βόμβα εκραγεί κοντά σε έναν αστεροειδή. Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν μελετήσει τη δυναμική του κύματος πίεσης μιας βόμβας, το οποίο δημιουργείται από τη διαστολή αερίου και ωθεί έναν αστεροειδή. Ωστόσο, ο Μουρ και η ομάδα του πιστεύουν ότι η μεγάλη ποσότητα ακτίνων Χ που παράγονται στην έκρηξη θα μπορούσε να έχει μεγαλύτερη επίδραση στην αλλαγή της τροχιάς ενός αστεροειδούς.

Η ομάδα χρησιμοποίησε την τεράστια μηχανή Z της Sandia, η οποία χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για να παράγει υψηλές θερμοκρασίες και ισχυρές ακτίνες Χ. Εκτόξευσαν ακτίνες Χ σε δύο δοκιμαστικούς αστεροειδείς που είχαν περίπου το μέγεθος των κόκκων καφέ. «Περίπου 80 τρισεκατομμύρια watt ηλεκτρικής ενέργειας ρέει μέσα από το μηχάνημα για περίπου 100 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου», λέει ο Moore. «Αυτό το έντονο ηλεκτρικό φορτίο συμπιέζει το αέριο αργό σε ένα πολύ καυτό πλάσμα με θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών, το οποίο δημιουργεί μια φυσαλίδα ακτίνων Χ».

Οι δύο δοκιμαστικοί αστεροειδείς είχαν διάμετρο περίπου 12 χιλιοστά και ήταν κατασκευασμένοι από χαλαζία και πυριτική γέλη για να αντανακλούν διαφορετικές συνθέσεις αστεροειδών στο ηλιακό σύστημα. Το καθένα αιωρήθηκε από ένα λεπτό κομμάτι φύλλου σε κενό. Όταν η φυσαλίδα ακτίνων Χ χτύπησε, έκοψε το φύλλο σαν ψαλίδι, στέλνοντας τους αστεροειδείς σε ελεύθερη πτώση. Αυτό κατέστησε δυνατή την παρατήρηση της πραγματικής επίδρασης των ακτίνων Χ υπό συνθήκες παρόμοιες με το κενό του χώρου. «Αυτό είναι εντελώς νέο», λέει ο Graninger. «Δεν έχω ξανακούσει να έχει γίνει κάτι τέτοιο».

Τα αποτελέσματα του πειράματος, που διήρκεσε μόλις 20 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, έδειξαν ότι τα δείγματα χαλαζία και πυριτίου επιταχύνθηκαν στα 69,5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο και 70,3 μέτρα το δευτερόλεπτο πριν εξατμιστούν. Η αιτία της επιτάχυνσης ήταν οι ακτίνες Χ που εξάτμισαν την επιφάνεια των αστεροειδών, δημιουργώντας μια ώθηση καθώς το αέριο διαστέλλεται από τις επιφάνειές τους.

Ο Μουρ λέει ότι τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η τεχνική θα μπορούσε να κλιμακωθεί σε πολύ μεγαλύτερους αστεροειδείς, με διάμετρο περίπου 4 χιλιομέτρων, για να τους απομακρύνει από μια πορεία σύγκρουσης με τη Γη. «Ενδιαφερόμαστε ιδιαίτερα για τους μεγαλύτερους αστεροειδείς με σύντομο χρόνο προειδοποίησης», λέει. Σε αυτές τις περιπτώσεις, άλλες προσεγγίσεις, όπως η εμπλοκή ενός διαστημικού σκάφους σε έναν αστεροειδή - όπως έγινε στη δοκιμή διπλής ανακατεύθυνσης αστεροειδών της NASA, ή DART, το 2022 - «μπορεί να μην έχουν αρκετή ενέργεια για να το βγάλουν από την πορεία τους».

Η Mary Burkey, φυσικός στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στο Λίβερμορ της Καλιφόρνια, περιγράφει τη μελέτη ως «μία από τις πρώτες μεγάλες υπερπαραγωγικές δημοσιεύσεις που προσπαθούν να καταλάβουν πώς εμείς στη Γη μπορούμε να αναδημιουργήσουμε μια πυρηνική εκτροπή ενός αστεροειδούς». Τονίζει ότι άλλα πειράματα διερευνούν την πιθανότητα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούν δείγματα μετεωριτών για την ακριβέστερη προσομοίωση της σύνθεσης των αστεροειδών. «Η πλανητική προστασία έχει πολύ περισσότερο χρόνο στο προσκήνιο», λέει.

Ο Μουρ ελπίζει να πραγματοποιήσει περαιτέρω πειραματικές δοκιμές της τεχνικής εκτροπής ακτίνων Χ για να βελτιώσει την αποτελεσματικότητά της. Μια μέρα θα μπορούσε επίσης να γίνει μια δοκιμή στο διάστημα, παρόμοια με την αποστολή DART, για να παρατηρηθεί η επίδραση σε έναν πραγματικό αστεροειδή. «Δεν μας σταματά τίποτα εκτός από τη θέληση να το κάνουμε», λέει.

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

Λήψη παραπομπών