Znanstveniki simulirajo uspešno jedrsko eksplozijo asteroida v laboratoriju

Znanstveniki simulirajo uspešno jedrsko eksplozijo asteroida v laboratoriju

Izbruh rentgenskih žarkov zaradi jedrske eksplozije bi lahko zadostoval za zaščito Zemlje pred bližajočim se asteroidom. To izhaja iz rezultatov prvega poskusa.

Rezultati, objavljeni 23. septembra v Nature Physics, kažejo "resnično osupljive neposredne eksperimentalne dokaze o tem, kako učinkovita je lahko ta tehnika," pravi Dawn Graninger, fizik iz Laboratorija za uporabno fiziko Univerze Johns Hopkins v Laurelu v Marylandu. "To je zelo impresivno delo."

Nathan Moore, fizik iz Sandia National Laboratories v Albuquerqueju v Novi Mehiki, in njegova ekipa so zasnovali poskus za simulacijo, kaj bi se lahko zgodilo, če bi jedrska bomba eksplodirala blizu asteroida. Doslej so znanstveniki preučevali dinamiko tlačnega vala bombe, ki nastane zaradi širjenja plina in pritisne na asteroid. Vendar pa Moore in njegova ekipa verjamejo, da bi lahko velika količina rentgenskih žarkov, ki nastanejo pri eksploziji, imela večji učinek na spremembo poti asteroida.

Ekipa je uporabila Sandiin ogromen stroj Z, ki uporablja magnetna polja za ustvarjanje visokih temperatur in močnih rentgenskih žarkov. Z rentgenskimi žarki so izstrelili dva testna asteroida, ki sta bila približno velika kot kavna zrna. "Okoli 80 trilijonov vatov električne energije teče skozi stroj za približno 100 milijard sekunde," pravi Moore. "Ta močan električni naboj stisne plin argon v zelo vročo plazmo s temperaturami milijonov stopinj, kar ustvari mehurček rentgenskih žarkov."

Testna asteroida sta imela premer približno 12 milimetrov in sta bila narejena iz kremena in silikagela, da sta odražala različne sestave asteroidov v sončnem sistemu. Vsak je bil obešen na tanek kos folije v vakuumu. Ko je rentgenski mehurček zadel, je prerezal folijo kot škarje in poslal asteroide v prosti pad. To je omogočilo opazovanje dejanskega učinka rentgenskih žarkov v pogojih, podobnih vakuumu v vesolju. "To je popolnoma novo," pravi Graninger. "Nikoli prej nisem slišal za kaj takega."

Rezultati poskusa, ki je trajal le 20 milijonink sekunde, so pokazali, da so vzorci kremena in silicijevega dioksida pospešili na 69,5 metra na sekundo in 70,3 metra na sekundo, preden so izhlapeli. Vzrok za pospešek so bili rentgenski žarki, ki so uparili površino asteroidov in ustvarili sunek, ko se je plin razširil z njihovih površin.

Moore pravi, da rezultati kažejo, da bi tehniko lahko razširili na veliko večje asteroide, ki merijo približno 4 kilometre v premeru, da bi jih usmerili stran od smeri trčenja z Zemljo. "Še posebej nas zanimajo največji asteroidi s kratkim opozorilnim časom," pravi. V teh primerih drugi pristopi, kot je zabijanje vesoljskega plovila v asteroid - kot je bilo storjeno v Nasinem preizkusu preusmeritve dvojnega asteroida ali DART leta 2022 - "morda ne bodo imeli dovolj energije, da bi ga zbili s poti."

Mary Burkey, fizičarka iz nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore v Livermoru v Kaliforniji, opisuje študijo kot "eno prvih večjih uspešnic, ki poskuša ugotoviti, kako lahko mi na Zemlji poustvarimo jedrski odklon asteroida." Poudarja, da drugi poskusi raziskujejo možnost, vključno s tistimi, ki uporabljajo vzorce meteoritov za natančnejšo simulacijo sestave asteroidov. "Planetarna zaščita ima veliko več časa v središču pozornosti," pravi.

Moore upa, da bo izvedel nadaljnje eksperimentalno testiranje tehnike odklona rentgenskih žarkov, da bi izboljšal njeno učinkovitost. Nekega dne bi lahko potekal tudi test v vesolju, podoben misiji DART, za opazovanje učinka na pravem asteroidu. "Nič nas ne ustavi razen volje, da to storimo," pravi.

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

Prenesite reference