Annons

Astronomerna har hittills upptäckt 12 329 asteroider och kometer som har sådana banor att de kan kollidera med jorden. Deras diameter varierar från något tiotal meter till tiotals kilometer.

Bild: 
iStock

12 329 hot mot jorden

Jorden har träffats av många stora rymdstenar – och någon gång kommer det att hända igen. Det kan bli förödande för vår civilisation. Under den internationella asteroiddagen, som äger rum den 30 juni, vill forskarna uppmärksamma behovet av att även värja sig mot sådana katastrofer som kan verka ytterst osannolika.

Författare: 

Publicerad:

2015-06-15

Som en blixt från klar himmel for en rymdsten ner mot marken utanför staden Tjeljabinsk i Ryssland i februari 2013. Hade nedslaget kommit bara 100 sekunder senare – den tid det tar för jorden att vridas västerut 3 000 kilometer – så skulle rymdstenen ha träffat Malmö.

Över 1 000 människor skadades när den 20 meter långa och 9 000 ton tunga rymdstenen exploderade i luften. Energin motsvarade 500 kiloton, 30 gånger styrkan hos atombomben över Hiroshima. Vissa forskare hävdar att nedslag i den här storleksordningen i genomsnitt sker en gång vart tjugonde år.

Hittills har bara några få mindre rymdkroppar upptäckts i förväg. Den första av dem var asteroid 2008 TC3, 4 meter i diameter, som upptäcktes 19 timmar innan den sprängdes över Nubiska öknen i Afrika. Och så asteroiden 2014 AA, 2–4 meter i diameter, som upptäcktes 21 timmar före träffen. Den tycks ha slagit ner i Atlanten mellan Sydamerika och Afrika.

Fast i regel sker nedslagen mot jorden helt utan förvarning. Ett av de största inträffade år 1908 över Tunguska i Sibirien. En rymdsten exploderade på 6–10 kilometers höjd och sände en våldsam tryckvåg ner mot marken som utplånade ett stort skogsområde. Nedslaget hade en energi motsvarande 10–15 megaton, vilket är tillräckligt för att slå ut hela Stockholm. Himlakroppen som orsakade explosionen hade sannolikt en diameter på 60–100 meter. Ett sådant nedslag beräknas ske med cirka 100–300 års mellanrum.

Vid flera tillfällen har astronomerna först i efterhand upptäckt att en farlig kropp passerat i jordens närhet. Den 23 mars år 1989 flög asteroiden Asclepius, 300 meter i diameter, förbi på 684000 kilometers avstånd. Det låter kanske som ett betryggande avstånd – men bara sex timmar tidigare hade jordklotet befunnit sig på exakt samma ställe. Och ännu mer alarmerande var att den farliga himlakroppen upptäcktes nio dagar efter den närgångna passagen.

Att faran inte hör till ovanligheterna i solsystemet kan astronomerna se från första parkett när våra rymdgrannar blir drabbade. Som den 19 oktober 2014 då kometen Siding spring svepte tätt över ytan på Mars, reservplaneten för vår civilisation. Kometen upptäcktes av ett observatorium i Australien cirka 21 månader tidigare; en långperiodisk komet som kom till oss från solsystemets utkanter och rundade solen för första gången. Vi kände därför inte till dess bana och hade ingen aning om att kometen var på väg mot oss. Den förhållandevis lilla himlakroppen, cirka 400–700 meter i diameter, hade kunnat förinta en ny mänsklig bosättning på Mars, eller ett stort område på jorden.

Tjugo år tidigare, i juli 1994, drabbades Jupiter av ett stort kometnedslag. Kometen Shoemaker-Levy 9 upptäcktes från jorden cirka 16 månader före kollisionen. Den hade då rört sig i en bana kring Jupiter under minst ett par årtionden. Kometens kärna var ursprungligen cirka 5 kilometer i diameter, men dragningskraften från jätteplaneten bröt så småningom sönder den i 22 mindre bitar. I fem dygn dundrade dessa ner, en efter en, över hela planeten. Forskarna beräknar att enbart det största stycket frigjorde en energi som motsvarar 6 miljoner megaton (atombomben över Hiroshima hade en sprängverkan på cirka 0,015 megaton). Om jorden hade drabbats av en sådan nedslagssvärm, hade vår civilisation gått under.

Det har alltså blivit allt mer uppenbart att himlakroppar då och då kommer i vår närhet – därför kallas de neos, från engelskans near-earth objects – och hotar vår överlevnad. I värsta fall kan de utplåna allt liv på jorden. För att hinna värja oss behöver vi helst mycket gott om tid, gärna årtionden. Därför är det oerhört viktigt att vi har bra söksystem, som kan upptäcka alla typer av farliga objekt så lång tid före en kollision som möjligt, vilket innebär så långt bort från jorden som möjligt.

Ett antal projekt där flygande objekt i vår rymdomgivning kartläggs systematiskt är redan i gång och ännu fler planeras. De stora rymdorganisationerna, som amerikanska Nasa och europeiska Esa, utvecklar nya söksystem, både på marken och i rymden. Där ingår stora automatiserade teleskop, speciellt utformade för observationer av mindre himlakroppar. Sverige ingår som ett av 14 medlemsländer i Esa-projektet, SSA (Space situational awareness), som ska se till att Europa får tillgång till egen korrekt information om hot från rymden. Tidigare har Europa i stort sett varit beroende av andra rymdmyndigheter, främst Nasa. Enligt en överenskommelse med Nasa ska SSA ägna sig åt att söka efter mindre och närbelägna objekt, medan amerikanerna ska koncentrera sitt letande till de större, mer avlägsna kropparna.

Alla mindre himlakroppar som upptäcks i vårt solsystem – asteroider och kometer – samlas i en katalog upprättad av Minor planet center (MPC), vid Harvard-Smithsonian center for astrophysics. Centret tar emot data om nya upptäckter från hela världen, identifierar potentiellt hotande objekt, verifierar observationerna och gör även en preliminär beräkning av objektets bana.

Sökandet efter neos skedde till en början vid några få observatorier som hade relativt små teleskop. Men instrumenten var tillräckligt ljuskänsliga, hade ett brett synfält, och arbetade i stor utsträckning helt automatiskt. Datasystemen gick igenom stora mängder av bilder och noterade varje förändring, främst alla små objekt som rörde sig snabbt i förhållande till bakgrunden.

Sökmetoderna gav snabbt mycket goda resultat. Vid millennieskiftet fanns cirka 500 kända neos, den 18 juni 2013 upptäcktes neo nummer 10 000 och i dag finns drygt 12 000 för oss riskabla objekt med i samlingarna. MPC har dessutom god kontroll över de flesta närpassagerna mellan 1900 och 2178, således långt in i framtiden.

Uppgifterna från MPC tas sedan om hand, både vid Nasas Neo program office i Kalifornien, och vid två Esa-centraler som är placerade vid universiteten i Pisa i Italien och Valladolid i Spanien. Där startas automatiskt nya banberäkningar. Neo program office använder en mjukvara, Sentry automatic impact monitoring system, som automatiskt uppdaterar banorna och beräknar sannolikheten för framtida kollisioner. Om Sentry upptäcker ett högriskobjekt, med ett nära förestående nedslag, larmas personalen. De utför en manuell kontroll, och skickar informationen vidare till Pisa, som gör en oberoende granskning. I Pisa används ett liknande, men helt oberoende, system, Colom2. Först därefter ska informationen läggas ut på webben.

Än så länge har ingenting påträffats som skulle förebåda en världskatastrof. Å andra sidan är nedslag från rymden den enda typ av megakatastrof som vi har en chans att undvika. Teoretiskt sett går det nämligen att skicka en rymdfarkost till det farliga objektet och ändra dess bana. För tillfället har vi dock bara tillgång till relativt långsamma rymdfarkoster, som behöver mycket lång tid för att komma i slagläge. Ingenstans på jorden finns det just nu en farkost som skulle kunna sticka i väg med kort varsel.

Däremot har alla de främsta rymdorganisationerna i världen sedan ett par decennier tillbaka lyckats skicka i väg rymdsonder till asteroider och kometer. Senast i raden av sådana försök är den europeiska sonden Rosetta, som förra sommaren kom i kapp kometen 67P och fortsätter att följa den på dess väg runt solen.

Varje sådant projekt har krävt många år av förberedelser och färden till objektet har sedan tagit ännu längre tid. Till exempel tog Rosettasonden ett drygt decennium på sig av förberedelser och ytterligare tio år innan den nådde sitt mål. Flera av projekten har dessutom drabbats av en illavarslande mängd av stora och små tekniska problem. Så vad skulle hända i skarpt läge?


Så här beskriver astronomerna möjliga hot mot jorden
Near-earth objects (neos) är asteroider eller kometer som har sådana banor att de kan passera i närheten av jordbanan. De varierar i storlek från några tiotal meter till tiotals kilometer i diameter. De asteroider som ingår i gruppen kan även benämnas near-earth asteroids (neas).

Kortperiodiska kometer, med omloppstider på några få år, rör sig i solsystemets inre delar. Deras banor är oftast väl kända och vi kan alltså långt i förväg beräkna när de kommer riskabelt nära jorden. Då kan vi i bästa fall få en förvarningstid inför en kollision på flera årtionden.

Långperiodiska kometer, med en omloppstid på mer än 200 år, är oberäkneliga eftersom vi inte har sett dem tidigare. De kommer då och då smygande direkt från Oorts kometmoln i solsystemets ytterområden. Deras kärnor är mycket mörka och vi upptäcker dem i regel först när de kommer i närheten av Jupiters bana. Då börjar deras ytskikt av is och stoft att förgasas av solens strålning. Förvarningstiden kan bli några få år.

Potentially hazardous objects (phos) är farligast bland de mindre himlakropparna. Med minst 100–150 meters diameter ska deras banor passera inom 7 500 000 kilometer från jordbanan. Om dessa kroppar rubbas en aning i sin rörelse, av solens eller planeternas dragningskraft, kan de komma på kollisionskurs med jorden. Objekt i den här storleksordningen kan orsaka landsomfattande skador vid en kollision.

Antalet hittills upptäckta neos är 12 329 stycken. Av dessa är:

  • 12 233 asteroider (neas), varav 867 är större än en kilometer.
  • 96 kometer.
  • 1 559 klassade som phos, varav 151 har en diameter som är större än en kilometer.

Den internationella astronomiska unionen har beräknat det totala antalet neas i några storleksklasser:

  1. Neas med en diameter över 140 meter: 15 000, varav cirka 39 procent har upptäckts.
  2. Neas med en diameter över 100 meter: 20 000 varav cirka 32 procent har upptäckts.
  3. Neas med en diameter över 40 meter: 300 000 varav cirka 3 procent har upptäckts.

Då måste vi kanske i all hast snickra ihop en provisorisk rymdfarkost med en obeprövad styrutrustning, försöka leta reda på några pålitliga jonmotorer, som är snabba nog, och lasta sonden med datorer och kommunikationsutrustning samt en gammal amerikansk eller rysk vätebomb. Dessutom krävs det att en raket är ledig som kan startas under de få timmar då ”fönstret” mot rätt bana öppnar sig. Sedan ska vi försöka sicksacka den obeprövade sonden ute i rymden fram till ett litet mörkt mål på 150 miljoner kilometers avstånd, som kommer susande med 20–60 kilometer i sekunden. Och där ska sonden slutligen förmås att utföra en rad komplicerade operationer…

Vårt försvar mot farliga rymdnedslag är alltså rätt klent. Nya effektiva metoder krävs både för tidiga upptäckter och för att flytta på farliga objekt. Ett exempel på hur detta kan göras presenterades i en forskningsstudie kallad Caps (Comet/asteroid protection system) som gjordes under åren 2001–03 för Nasa. Den blev tillgänglig för allmänheten först hösten 2013.

Forskarna i Caps konstaterade att vår planet måste skyddas av en första försvarslinje med stora teleskop, som kan svepa över hela stjärnhimlen med några dagars mellanrum. Försvarslinjen får inte ha några luckor där en farlig kropp kan slinka igenom utan att upptäckas, och måste vara lika effektiv när det gäller såväl fjärran kometer som mer närbelägna asteroider.

Caps-studien skissade på två olika system som kan uppfylla kraven, båda belägna utanför jordens atmosfär: antingen ett stationärt system på månen eller också ett satellitsystem långt ut i solsystemet. Båda varianterna skulle ha avancerade lättviktsteleskop, med en spegeldiameter på 3,2 meter. Teleskopen skulle vara kopplade till sofistikerade detektorer samt avancerade datasystem för preliminära beräkningar av objektets bana. Forskarna förordade till slut en variant med två rymdobservatorier, som ligger 180 grader från varandra, med runda banor på jordens avstånd från solen. De skulle erbjuda den mest effektiva, praktiska och ekonomiska lösningen.

När varningssystemen har upptäckt en ny himlakropp, måste de även kunna följa objektet så länge som möjligt. Det gäller att hinna göra tillräckligt många och noggranna observationer, under tillräckligt lång tid och av en tillräckligt stor del av banan, för att kunna beräkna den. Dessa observationer och banberäkningar måste vara av extremt god kvalitet för att ge tillförlitliga upplysningar om de himlakroppar som förefaller vara på väg mot jorden.


Larm – men sedan? Det finns redan i dag ett system för att upptäcka asteroider som hotar att kollidera med jorden. Däremot vet ingen hur man sedan ska göra för att undvika själva kollisionen. Men det finns ett antal mer eller mindre fantasifulla idéer.

Bild: 
Johan Jarnestad


Tänkbara metoder för avvärjning

Bild: 
Johan Jarnestad

Ibland kan det vara svårt att uppnå hög precision. Objektet kan vara mycket avlägset, mörkt eller ljussvagt, eller röra sig mycket hastigt. Och om man måste vänta länge på goda observationer, för att bekräfta att objektet är på kollisionskurs med jorden, så krymper varningstiden.

En tidig upptäckt ger längre reaktionstid och fler alternativ till avvärjning. Om en insats kan påbörjas ett årtionde före en möjlig kollision räcker det till exempel med en hastighetsökning på 1 centimeter i sekunden för att flytta en asteroid motsvarande en jordradie i sidled. Det skulle man kunna uppnå genom att landa en raketmotor på objektets yta och långsamt knuffa föremålet ur den farliga banan.

Om hotet är mer överhängande, behövs det betydligt kraftfullare – och riskablare – åtgärder. En utväg kan vara den så kallade kinetiska metoden, där man låter en rymdfarkost kollidera med objektet för att rubba det ur dess bana. Den metoden är sannolikt bäst när det gäller att flytta på relativt små, massiva asteroider, upp till några hundra meter i diameter.

Caps-forskarna var i princip motståndare till att använda kärnvapen i bekämpningen av neos, eftersom kärnvapen är svåra att kontrollera. Men i vissa lägen kan kärnvapen vara den enda räddningen – till exempel när det gäller objekt som är större än en kilometer i diameter, eller som en sista utväg om en kollision är mycket nära förestående.

En utmaning för Caps-forskarna var att finna lösningar som passar alla typer av neos, steniga eller metalliska asteroider, isiga eller fluffiga kometkärnor. En drastisk metod som fungerar på en massiv asteroid skulle kanske splittra en skör kometkärna och orsaka en förödande skur av meteoriter.

Skillnaden i himlakropparnas ytor gjorde att Caps förordade en metod där kroppen kan flyttas, utan att man placerar någonting på dess yta. Då behöver man inte riskera att en landare försedd med viktig utrustning råkar kantra därför att den hamnar på en skrovlig yta eller sjunker ner i ett poröst område. Caps ville därför använda så kallad laser ablation, där man lägger sig i närheten av den farliga kroppen och beskjuter dess yta med intensiva laserpulser. Ytan blir så upphettad att det bildas en plasmastråle som skjuter ut i rymden och långsamt förändrar kroppens bana – ett sätt att låta förgasat material från objektets yta tjänstgöra både som drivmedel och ”motor”. Därmed slipper man att ha med sig stora mängder av drivmedel, både för själva färden till objektet och till en motor som ska försöka flytta på himlakroppen.

Den här metoden skulle fungera på många olika ytmaterial och kräver ingen riskabel landning. Det finns många sätt att variera insatsens riktning och tidsförlopp. Nackdelen är att det kan ta lång tid innan plasmastrålarna förmår flytta på en mycket stor massiv himlakropp.

Enligt Caps-studien är det inte realistiskt att tro att lasersystem placerade på jorden eller i dess närhet skulle fungera lika bra, åtminstone inte inom en överskådlig framtid.

Den effektivaste metoden för att avvärja en himlakropp vore att ha flera specialutrustade rymdfarkoster, eventuellt redan stationerade ute i rymden, som kan genskjuta ett farligt objekt. De bör ha en mycket avancerad framdrivning, som gör att de relativt snabbt kan ta sig till intressanta objekt och förmår att hänga med dem på deras färd. Ombord på dem skulle det finnas flera olika verktyg för att flytta på himlakroppen eller i värsta fall spränga den i bitar.

Caps-forskarna förordade raketer med plasmamotorer (så kallade VASIMR-raketer), eftersom dessa skulle kunna uppnå den högsta hastigheten och bära en stor last med den minsta mängden bränsle. Forskarna menar att sådana raketer, kapabla att nå en hastighet på hela 300 kilometer i sekunden, kan tas i drift omkring år 2050.

Först då kan vi förhoppningsvis ha någonting som börjar likna ett effektivt planetförsvar.

Nedslaget vid Tjeljabinsk för två år sedan ruskade om rymdetablissemanget runt hela jorden. Nu insåg många människor att även mindre kroppar, som smiter förbi astronomernas instrument, kan orsaka betydande skador. Det blev också tydligt att vi just nu är utan skydd mot den typen av kollisioner.

Sammanlagt finns det omkring en miljon asteroider som är så stora att de skulle kunna radera ut en storstad som New York. Den amerikanska astronauten Ed Lu beskriver Tjeljabinsk som tur i oturen – ingen människa blev dödad.

Men om vi drabbas igen om tjugo år är det inte otur, menar han. Då är det idioti!

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

3

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Stämmer verkligen "Hade nedslaget kommit bara 100 sekunder senare – den tid det tar för jorden att vridas västerut 3 000 kilometer – så skulle rymdstenen ha träffat Malmö."?
Jag får det till 1392 sekunder.
Jordens omkrets 40075km som snurrar 1 varv på 86400s blir avrundat 464m/s
100sekunder får jag till 46.4km

Jorden roterar runt solen också. Det måste man ju också ta med i beräkningen.

Hej, och tack för frågan. Du har helt rätt – det är inte jordens rotation som gör att nedslaget hade kunnat komma mot Malmö. Men att krocken missat Malmö med 100 sekunder stämmer väl om man tänker på jordens rörelse kring solen. Eftersom vår planet rör sig i bana runt solen med en hastighet av 30 kilometer per sekund så räcker det med bara 100 sekunder för att jorden ska hinna förflytta sig de 3 000 kilometer som delar Malmö och Tjelabinsk.

.

Lägg till kommentar