Svemirski bilijar sa asteroidima

Vesti o koroni i dalje imaju dominantan prostor u svim svetskim medijima. Sad smo uz to dobili još jedan novi soj (“omikron”), koji ima potencijal da eskivira mnoge postojeće vakcine, i već se postavlja pitanje kako ćemo pratiti evoluciju virusa kad potrošimo sva grčka slova, koja ionako ne umemo da razlikujemo. Korona gospodari vestima iz nauke (“Novi soj zarazniji od prethodnog”), običnog života (“Lekovi za konje i rogatu marvu [ne] leče koronu”), ili vestima iz života slavnih (“Poznati pevač dobio koronu, izlečio se tako što je gurnuo nos u Pavlovićevu mast”). Nekako nezapaženo prošla je vest da je NASA 24. novembra, iz kosmičke baze Vandenberg u Kaliforniji, lansirala sondu “Dart” (u prevodu: “Strelica”, najčešće za pikado) sa naizgled neobičnim zadatkom: da se sudari sa asteroidom Dimorfos prečnika 160 metara.

ilustracija: nasa / bbc

DIMORFOS I DIDIMOS

Čemu služi misija koja će trajati relativno kratko i vodi sigurnom uništenju sonde? Kratak odgovor bio bi da NASA želi da utvrdi koliko ovakvi udarci mogu da promene putanju asteroida. Naravno, niko ne želi da igra bilijar sa asteroidima po Sunčevom sistemu iz čistog hira. Ali, ako bismo na vreme osmotrili asteroid koji se nalazi na putanji sudara sa našom planetom, jedan ovakav udarac mogao bi da mu izmeni putanju taman toliko da promaši Zemlju. Male promene kursa asteroida u dovoljno ranoj fazi neminovno bi se multiplicirale tokom narednih meseci i godina, što bi za stanovnike Zemlje moglo da predstavlja razliku između života i smrti.

Da li to NASA nešto zna pa koristi dimnu zavesu korone kako bi spasla planetu ne dižući pritom nepotrebnu paniku? Odgovor je – NE. Dimorfos ne predstavlja nikakvu pretnju po Zemlju u narednih milion godina. Međutim, on ima jednu značajnu prednost: kruži oko znatno većeg asteroida, Didimosa, prečnika 780 metara. Ovakvi binarni sistemi imaju vrlo pravilno kretanje koje se lako prati i meri. Kada u septembru 2022. godine “Dart” udari u Dimorfos brzinom od oko 7 km/sec, orbitalna brzina asteroida promeniće se za par milimetara u sekundi, što će izmeniti i njegovu putanju za isti red veličine. Te promene biće toliko male da će ih u prvo vreme biti nemoguće detektovati. Čak i u najvećim teleskopima, Dimorfos i Didimos vide se kao jedna svetla tačka. Ali, manji objekat u regularnim intervalima prolazi ispred većeg, i u tom trenutku teleskopi mogu da detektuju malu promenu sjaja. Na taj način može se izmeriti period obilaska Dimorfosa oko Didimosa u centru sistema. Upornim višemesečnim posmatranjem nakon sudara, NASA će biti u stanju da sasvim precizno zaključi kakve su dugoročne posledice jednog ovakvog sudara. Uz malo dodatne matematike, moći ćemo relativno lako da sračunamo kakva nam je sonda potrebna da bi se jedan potencijalno destruktivan asteroid pravovremeno skrenuo s putanje kolizije. Da se NASA odlučila za izolovanu metu, asteroid koji slobodno kruži oko Sunca, merenje efekata sudara i praćenje asteroida nakon sudara bili bi mnogo delikatniji.

Dimorfos je, i po svojoj veličini, vrlo pažljiva izabrana meta. U Sunčevom sistemu postoji mnogo asteroida slične veličine, dok su oni veći i masivniji znatno ređi. Ako dođemo u situaciju da moramo da “branimo” svoju egzistenciju, mnogo je verovatnije da će “napadač” biti nalik na Dimorfos, a ne na Didimos. Koliko je ova pretnja realna? Udarci asteroida po pravilu ostavljaju kratere na mestu udara. Na Zemlji su ti krateri malobrojni, ili zato što asteroid eksplodira još u vazduhu usled pregrevanja pa kratera i nema, ili zato što ih erozija brzo “zaravni” i uklopi u okolinu. Ali, bez obzira na to što današnji Sunčev sistem sadrži neuporedivo manje “kosmičkog šuta” nego u vreme nastanka, on nije sasvim iščezao. Dovoljno je pogledati nama najbliže nebesko telo, Mesec, i videti da je njegova površina potpuno prekrivena udarnim kraterima, od kojih su neki veliki i, u geološkom smislu, veoma mladi.

Bombardovanje planeta i satelita asteroidima traje i dalje i, u tom pogledu, Zemlja nije nikakav izuzetak. Zato ne čudi što je američki kongres još 2005. godine zahtevao da NASA napravi katalog svih objekata koji se kreću u blizini Zemlje a čija veličina prelazi 140 metara, i da zatim sistematski radi na njihovom praćenju. Dobra vest je da nijedan do sada otkriveni asteroid ove veličine nije pretnja za Zemlju, bar u narednih nekoliko stotina godina. Loše je to što NASA veruje da je do sada otkriveno svega 40 odsto ovakvih objekata.

OPASAN SUDAR

Šta su zapravo asteroidi? Reč je o stenovitim objektima svih veličina, oblika i dimenzija, zaostalim nakon formiranja Sunčevog sistema zgušnjavanjem oblaka prašine i gasa pre oko 4,5 milijardi godina. Glavni deo asteroida skoncentrisan je u asteroidnom pojasu između Marsove i Jupiterove orbite. Smatra se da u ovom delu kosmosa ima oko milion i po asteroida većih od jednog kilometra, dok onih manjih ima neuporedivo više. Većina asteroida u ovom pojasu ima praktično kružne orbite, koje se ne prepliću sa orbitama planeta u Sunčevom sistemu. Smatra se da asteroidi u ovom pojasu predstavljaju materijal koji nije uspeo da oformi planetu, usled snažnog remetilačkog dejstva Jupiterove gravitacije.

Drugi tip asteroida su oni čija se orbita ukršta sa orbitom Zemlje: do sada je identifikovano preko 15.000 takvih asteroida, od kojih oko hiljadu ima prečnik veći od jednog kilometra. Svi oni su potencijalna opasnost po nas. Čak ni nešto manji asteroidi veličine Dimorfosa nisu nimalo bezazleni. Minimalna brzina susreta asteroida sa Zemljom iznosi 11 km/sec, a u proseku dostiže oko 20. Direktni udar asteroida u Zemlju oslobodio bi energiju koja je neuporedivo veća čak i od energije najjačih nuklearnih projektila, što bi dovelo do potpune devastacije prostora koji zauzima jedan prosečan megalopolis ili manja država. Asteroidi veći od 300 metara izazvali bi razaranja kontinentalnih razmera, a oni čija veličina prelazi jedan kilometar opustošili bi u različitoj meri čitavu Zemljinu kuglu. Planeta i život na njoj bi se verovatno oporavili, ali je teško zamisliti kako bi taj oporavak izgledao, da li bi čovečanstvo opstalo i kroz kakve bi kolosalne probleme moralo da prođe. Sa porastom veličine “impaktora”, posledice sudara bile bi sve strašnije. Asteroid veličine 100 kilometara praktično bi u jednom danu uništio kompletnu Zemljinu biosferu, i od te tragedije Zemlja se nikad ne bi oporavila.

Kada asteroid uđe u Zemljinu atmosferu, nazivamo ga meteoritom ili, još romantičnije, “zvezdom padalicom”, koja iza sebe ostavlja karakterističan “rep” usijanih čestica. Najveći broj meteorita izgori u atmosferi ne ostavljajući nikakav trag za sobom. Oni veći mogu da se zagreju do te mere da eksplodiraju u vazduhu (tzv. “bolidi”). Samo oni najveći dosegnuće površinu Zemlje i na njoj ostaviti udarni krater. Slična opasnost nam preti i od kometa, prljavih grudvi sastavljenih od prašine i leda, koje provode najveći deo vremena u hladnim i mračnim delovima Sunčevog sistema i tek jednom u par decenija ili vekova zađu u “naš kraj”. Implikacije su slične, pa o kometama nećemo posebno govoriti.

BURNA ISTORIJA

Velike kosmičke kolizije dramatično su uticale na istoriju naše planete. U prvih 100 miliona godina evolucije Sunčevog sistema, sudar Zemlje sa planetom veličine Marsa doveo je do izbacivanja ogromne količine materijala u Zemljinu orbitu i formiranja Meseca. Rani sudari sa kometama bogatim ledom verovatno su stvorili okeane i omogućili kruženje vode u prirodi. Iako je život na Zemlji nastao relativno brzo, njegov intenzivniji razvoj desio se tek u poslednjih milijardu godina. U tom periodu, Zemlju je pogodilo pet velikih prirodnih katastrofa čiji je zajednički imenitelj drastično smanjenje broja biljnih i životinjskih vrsta, od kojih se neke nikad nisu oporavile, jednostavno su nestale. Posle svake od ovih katastrofa život se u svoj svojoj šarolikosti oporavio, ali je evolucija često skretala u neočekivanom pravcu.

Iako sve ove kataklizme nisu bile izazvane udarcima iz kosmosa (ekstremne vulkanske erupcije, promena kiselosti mora ili promena procenta kiseonika u vodi i vazduhu predstavljaju dominantan uzrok), danas se pouzdano zna da je poslednja katastrofa, koja se desila pre 66 miliona godina, bila izazvana udarcem meteorita prečnika 10 kilometara u sam vrh meksičkog poluostrva Jukatan. Tragovi udarnog kratera ukazuju da je njegov prečnik bio oko 150 km, a dubina 20. Pri udaru je oslobođena energija koja je 100 miliona puta veća od snage najjače termonuklearne bombe koja je ikad detonirana (sovjetska car-bomba jačine 50 miliona tona TNT-a). Udarac je napravio megacunami visine 1000 metara, koji je opustošio celu planetu. Povećani pritisak u Zemljinoj unutrašnjosti, nastao usled prodiranja asteroida, izazvao je simultanu pojavu na stotine novih vulkana i masivnih erupcija širom sveta. Sam udarac asteroida uz naknadne erupcije izazvao je izbacivanje ogromne količine prašine u atmosferu, kojoj je bilo potrebno nekoliko decenija da se slegne. Mnoge biljke u tom periodu nisu imale dovoljno svetlosti da nastave fotosintezu, lanci ishrane počeli su da se gase, a živi svet da izumire. Uz to, velika količina sumpornih aerosola u gornjim slojevima atmosfere ponaša se kao ogledalo, što je dovelo do refleksije sunčeve svetlosti i pada temperature atmosfere. Zemlja je utonula u dugotrajnu hladnu polutamu. Da sve bude gore, kondenzacijom vode oko sumpornih čestica Zemlju su preplavile kisele kiše, dodatno eliminišući biljne i životinjske vrste.

Najveća posledica? Apsolutni gospodari planete do tog trenutka, dinosauri, zbrisani su u potpunosti. Preostale su samo njihove krilate vrste, koje će s vremenom evoluirati u današnje ptice. Nestanak dinosaura ostavio je prostor za slobodnije širenje nekih životinjskih vrsta, koje su do tada tavorile u senci gigantskih mesoždera. Sisari su dobili šansu i u potpunosti su je iskoristili, razvrstali su se i razmnožili velikom brzinom, sa Homo sapiensom kao krunom svog razvoja.

RETKO, ALI KATASTROFALNO

Udari ovako masivnih asteroida nisu česti. Najčešći su sudari sa asteroidima čiji je prečnik manji od četiri metra i oni se tipično dešavaju jednom u godinu dana. Oni malo veći, od sedam metara, ulaze u našu atmosferu jednom u pet godina i imaju snagu ravnu atomskoj bombi iz Hirošime (oko 15.000 tona TNT-a). Zašto onda tragedije, poput onih u Hirošimi, nisu mnogo češće? Pre svega, Zemlja je u najvećem delu ili slabo naseljena ili pod okeanima, pa se veliki broj kolizija dešava iznad nenaseljenih mesta. Osim toga, mali meteoriti najčešće eksplodiraju visoko u Zemljinoj atmosferi, što drastično redukuje njihov ubilački potencijal. Sudari sa većim asteroidima daleko su ređi. Posmatranjem kratera na Mesecu procenjeno je da asteroid prečnika jednog kilometra udari u Zemlju na svakih pola miliona godina. Još veće kolizije, sa asteroidima veličine pet kilometara, dešavaju se jednom u 20 miliona godina i uvek imaju katastrofalne posledice.

Tunguska katastrofa

U savremeno doba, najpoznatiji događaj ovog tipa svakako je Tunguska katastrofa iz 1908. godine, kada je eksplozija meteorita prečnika 50 metara iznad slabo naseljene tajge u istočnom Sibiru oborila 80 miliona stabala, na površini od oko 2100 kvadratnih kilometara. Sumnja se da su u katastrofi stradale tri osobe, ali to nikad nije definitivno potvrđeno. Energija eksplozije procenjena je na 12 megatona, što je skoro 1000 puta više od energije atomske bombe bačene na Hirošimu.

Prošao je jedva jedan vek, a onda se slična epizoda ponovila 2013. godine iznad Urala, u blizini ruskog grada Čeljabinska. Eksplozija meteorita ovoga puta je snimljena i dobro dokumentovana: tokom jednog kratkog perioda bolid je bio svetliji od Sunca, a kada je došlo do eksplozije oslobođena je energija od oko pola miliona tona klasičnog eksploziva. Srećom, atmosfera je apsorbovala najveći deo oslobođene energije, tako da su jedine ozbiljne povrede nastale od razbijenog stakla na zgradama i panike koja je nakon toga nastala. Više od 1500 građana je zatražilo medicinsku pomoć, ali srećom niko nije podlegao povredama. Danas se pretpostavlja da je incident u Čeljabinsku izazvao asteroid prečnika 20 metara, s masom od oko 12.000 tona.

Baringerov krater nastao udarcem asteroida u Arizoni

Prema tome, događaji ovog tipa ili još gori sasvim su mogući. Kraj života na Zemlji usled udara velikog asteroida visoko se kotira na listi mogućih uzroka nestanka ljudske vrste, uz klimatske promene i pojavu supervirusa. Iako niko još nije poginuo od asteroida, zabeleženo je mnogo slučajeva kada su manji meteoriti stizali do površine Zemlje, pogađali kuće i instalacije često izazivajući lomove, požare i ozbiljne povrede. Procenjuje se da svako od nas ima šansu od 1:200.000 da tokom života doživi neku vrstu susreta sa asteroidom.

PRIPREME ZA BUDUĆI KARAMBOL

Metoda izbegavanja sudara koju NASA upravo isprobava, nije i jedini način da asteroid skrenemo sa njegove putanje. Ova tema je, inače, popularna u SF-filmovima. Problem je samo što su metode predložene u njima najčešće naivne, što zahtevaju tehnologiju koju nemamo niti ćemo je skoro imati, i što ne funkcionišu ako u timu nemate nekog ko je duhovit kao Stiv Bušemi, šarmantan kao Ben Aflek i “mačo” kao Brus Vilis (sreća pa Srbija sve to ima u jednoj osobi). Film Armagedon je sve to lepo objasnio. Na raspolaganju nam je i nuklearno oružje, koje bi moglo da fragmentira asteroid ili ga bar skrene sa putanje, kao i gravitacioni “tegljači”, masivne sonde koje bi se parkirale u blizini asteroida i svojom minimalnom gravitacionom silom postepeno skretale asteroid s kursa.

Kao rezultat nekog budućeg karambola u Sunčevom sistemu, jedna potencijalno smrtonosna stena naći će se na putanji koja će, ne preduzmemo li adekvatne mere, dovesti do katastrofalnog sudara sa našom planetom. Hoćemo li biti spremni za trenutak koji, sve i da želimo, ne možemo da izbegnemo? Eksperimenti kao što je “Dart” zamišljeni su kao prvi pravi korak u tom pravcu. Ali, kad malo bolje pogledamo gde smo stigli kao globalno selo, sudeći po onome kako smo kao pojedinci i države odreagovali na pandemiju za koju postoji efikasan lek, na virus koji nije ni ebola ni variola a i dalje kosi ljude na svim meridijanima i ne namerava da stane, ostaje nam da budemo pesimisti.

Teško je i pretpostaviti do kakvih će briljantnih ideja doći naši ravnozemljaši, antivakseri, polaznici Akademije mladih lidera i ministri za istraživanje rude i gubljenje vremena, pod uslovom da ih do tada ne eliminiše prirodna selekcija. Kad pritom uzmete u obzir da se nauka i istina internetom šire brzinom zvuka, a glupost i ograničenost brzinom svetlosti, pa i brže ako je glupost jako izražena, teško je poverovati da ćemo imati neke velike šanse.

Šta nam može jedan kamičak od deset kilometara u prečniku? Uzmite malo veći kišobran, ili građevinski šlem, može i kineske proizvodnje, stavite glavu među kolena i nevolja će proći očas posla, dok sami sebe poljubite u zadnjicu. Uostalom, šta mi ima da mislimo o tome, zna se ko je plaćen da misli o svemu. Obećano nam je da ćemo biti među prve tri zemlje u Evropi i da ćemo imati najjaču vojnu silu u ovom delu Mlečnog puta. Nama, dakle, niko ne može ništa, a ostatak planete neka se snađe kako zna i ume.

Bliski susret Jupitera i komete

Interesantno je da je najbolji snimak sudara jednog nebeskog tela sa drugim napravljen ne na Zemlji, nego u kosmosu. Kometa Šumejker-Levi raspala se na fragmente tokom bliskog susreta sa Jupiterom u julu 1992. godine. Ipak, do sudara je došlo tek u julu 1994. godine kada su fragmenti komete, poređani kao vagoni u kompoziciji, jedan za drugim uronili u gustu Jupiterovu atmosferu brzinom od fantastičnih 60 km/s. Usled trenja sa atmosferom, svaki fragment se skoro trenutno pregrejao i eksplodirao, ostavljajući u inače svetloj Jupiterovoj atmosferi crnu tačku kolosalnih dimenzija. Sudar su posmatrali brojni zemaljski teleskopi, kosmički teleskop “Habl”, sonde “Galileo”, “Odisej”, “Rosat” i “Vojadžer 2”.

Merenja su pokazala da je tokom ulaska fragmenata u atmosferu nastala temperatura od oko 24.000oC, u regionu gde je prosečna temperatura oko –150oC. Čitav spektakl potrajao je šest dana, tokom kojih je osmotren 21 udar. Najveća crna tačka imala je prečnik od 12.000 kilometara (malo manje od prečnika Zemlje). Energija potrebna za njeno formiranje procenjuje se na šest miliona megatona klasičnog eksploziva, što je oko 600 puta više od snage celokupnog zemaljskog nuklearnog arsenala. Ove tamne tačke, “ožiljci” sudara, bile su vidljive tokom nekoliko narednih meseci i bile uočljivije od karakteristične Jupiterove crvene pege.