66 миллионов лет назад падение гигантского астероида на Землю, вероятно, привело к вымиранию динозавров. В настоящее время ни один из известных астероидов не представляет непосредственной угрозы. Но если однажды будет обнаружен большой астероид, движущийся по курсу столкновения с Землей, его придется отклонить от траектории, чтобы предотвратить катастрофические последствия. 

В ноябре прошлого года космический зонд DART американского космического агентства НАСА был запущен в качестве первого полномасштабного эксперимента такого маневра: его задача — столкнуться с астероидом и отклонить его от своей орбиты, чтобы предоставить ценную информацию для разработки такой планетарной системы защиты. В новом исследовании, опубликованном в журнале Planetary Science Journal, ученые смоделировали это воздействие с помощью нового метода. Их результаты показывают, что столкновение с дроном может деформировать астероид гораздо сильнее, чем считалось ранее.

Щебень вместо твердой скалы

"Вопреки нашему представлению, данные космических миссий, таких как зонд Hayabusa2 Японского космического агентства, демонстрируют, что астероид может иметь очень рыхлую внутреннюю структуру — похожую на груду щебня — она поддерживается гравитационным взаимодействием и небольшими силами сцепления", — говорит ведущий автор исследования Сабина Радукан из Института физики и Национального центра компетенций в области исследований PlanetS в Бернском университете.

Тем не менее, предыдущие симуляции столкновения миссии DART в основном предполагали гораздо более твердую внутреннюю часть астероида-мишени Диморфос. Выходит, что вместо того, чтобы оставить относительно небольшой кратер на астероиде шириной 160 метров, удар DART на скорости около 24 000 км/ч может полностью деформировать цель. Астероид также мог отклониться гораздо сильнее, и в результате удара может быть выброшено больше породы, чем предсказывали предыдущие оценки.

Новый подход, отмеченный наградами

"Одна из причин того, что этот сценарий, при котором структура астероида может быть рыхлой, до сих пор не был тщательно изучен, заключается в том, что необходимые методы не были доступны", — говорит Радукан. По ее словам, такие условия удара не могут быть воссозданы в лабораторных экспериментах, а относительно долгий и сложный процесс образования кратеров после подобного столкновения (в случае DART это несколько часов) до сих пор делал невозможным реалистичное моделирование этих процессов.

Благодаря новому подходу к моделированию, который учитывает распространение ударных волн, уплотнение и последующий поток материала, исследователи впервые смогли описать весь процесс образования кратеров в результате столкновения с небольшими астероидами, такими как Диморфос. За это достижение ведущий автор исследования была награждена Европейским космическим агентством и мэром Ниццы.

Расширить горизонт ожиданий

В 2024 году Европейское космическое агентство отправит к Диморфосу космический зонд в рамках космической миссии HERA. Цель состоит в том, чтобы визуально исследовать последствия удара зонда DART. "Чтобы получить максимальную отдачу от миссии HERA, нам нужно хорошо понимать потенциальные результаты воздействия", — говорит соавтор исследования Мартин Юци из Института физики и Национального центра компетенций в области исследований PlanetS. По его словам, работа над моделированием столкновений добавляет важный потенциальный сценарий, который требует от расширения ожиданий в этом отношении. Это актуально не только в контексте планетарной защиты, но также добавляет важную часть головоломки нашего понимания астероидов как таковых.