Forskere simulerer vellykket atomeksplosjon av en asteroide i laboratoriet

Forskere simulerer vellykket atomeksplosjon av en asteroide i laboratoriet

Et utbrudd av røntgenstråler fra en atomeksplosjon kan være nok til å beskytte jorden mot en asteroide som nærmer seg. Dette kommer frem av resultatene fra et førstegangseksperiment.

Resultatene, publisert 23. september i Nature Physics, viser "virkelig slående direkte eksperimentelle bevis på hvor effektiv denne teknikken kan være," ifølge Dawn Graninger, en fysiker ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. – Det er veldig imponerende arbeid.

Nathan Moore, en fysiker ved Sandia National Laboratories i Albuquerque, New Mexico, og teamet hans designet eksperimentet for å simulere hva som kan skje hvis en atombombe ble detonert nær en asteroide. Så langt har forskere studert dynamikken til en bombes trykkbølge, som skapes ved utvidelse av gass og skyver mot en asteroide. Moore og teamet hans tror imidlertid at den store mengden røntgenstråler som ble produsert i eksplosjonen kan ha større effekt på å endre en asteroides bane.

Teamet brukte Sandias enorme Z-maskin, som bruker magnetiske felt til å generere høye temperaturer og kraftige røntgenstråler. De avfyrte røntgenstråler mot to testasteroider som var omtrent på størrelse med kaffebønner. "Omtrent 80 billioner watt strøm strømmer gjennom maskinen i omtrent 100 milliarddels sekund," sier Moore. "Denne intense elektriske ladningen komprimerer argongass til et veldig varmt plasma med temperaturer på millioner av grader, som skaper en boble av røntgenstråler."

De to testasteroidene var omtrent 12 millimeter i diameter og var laget av kvarts og silikagel for å reflektere ulike sammensetninger av asteroider i solsystemet. Hver ble suspendert fra et tynt stykke folie i et vakuum. Når røntgenboblen traff, kuttet den folien som en saks, og sendte asteroidene i fritt fall. Dette gjorde det mulig å observere den faktiske effekten av røntgenstrålene under forhold som ligner på rommets vakuum. "Dette er helt nytt," sier Graninger. "Jeg har aldri hørt om noe lignende som dette før."

Resultatene av eksperimentet, som varte i bare 20 milliondeler av et sekund, viste at kvarts- og silikaprøvene akselererte til 69,5 meter per sekund og 70,3 meter per sekund før de fordampet. Årsaken til akselerasjonen var røntgenstrålene som fordampet overflaten til asteroidene, og skapte et skyv da gassen ekspanderte fra overflatene deres.

Moore sier at resultatene viser at teknikken kan skaleres opp til mye større asteroider, som måler rundt 4 kilometer på tvers, for å styre dem bort fra en kollisjonskurs med jorden. "Vi er spesielt interessert i de største asteroidene med kort varslingstid," sier han. I disse tilfellene kan det hende at andre tilnærminger, som å ramme et romfartøy inn i en asteroide – som ble gjort i NASAs Double Asteroid Redirection Test, eller DART, i 2022 – "ikke har nok energi til å slå den ut av kurs."

Mary Burkey, en fysiker ved Lawrence Livermore National Laboratory i Livermore, California, beskriver studien som "en av de første store storfilmpublikasjonene som prøver å finne ut hvordan vi på jorden kan gjenskape en kjernefysisk avbøyning av en asteroide." Hun fremhever at andre eksperimenter utforsker muligheten, inkludert de som bruker meteorittprøver for mer nøyaktig å simulere sammensetningen av asteroider. "Planetbeskyttelse har mye mer tid i søkelyset," sier hun.

Moore håper å gjennomføre ytterligere eksperimentell testing av røntgenavbøyningsteknikken for å forbedre effektiviteten. En dag kan det også bli en test i verdensrommet, lik DART-oppdraget, for å observere effekten på en ekte asteroide. "Det er ingenting som stopper oss bortsett fra viljen til å gjøre det," sier han.

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

Last ned referanser