Популярной темой фильмов является приближение к Земле астероида, способного уничтожить жизнь на ней, после чего бравые космонавты отправляются в космос чтобы его взорвать. Но астероиды может оказаться сложнее разрушить, чем учёные предполагали ранее – это обнаружило исследование Джона Хопкинса, на основе разрушения горных пород и компьютерного моделирования.

«Мы полагали ранее что чем больше объект, тем проще его расколоть, так как они вероятнее имеют трещины. Однако наше исследование показало, что астероиды крепче наших прошлых предположений и требуют большей энергии для полного разрушения», – говорит недавний аспирант кафедры машиностроения университета Джона Хопкинса и первый автор исследования Чарльз Эль Мир.

Учёные знали свойства скальных пород лабораторных масштабов (размером с кулак), но эти знания было сложно транслировать в понимание прочности объектов размером с город. В 2000-х другая исследовательская группа создала компьютерную модель, в которой варьировались масса, температура и хрупкость материала астероида, при этом размер его самого был установлен в 1 км, диаметр цели – в 25 км, а скорость столкновения составляла 5 км/с. Согласно прогонам той модели, астероид должен был полностью разрушиться в процессе удара.

В новом исследовании Эль Мир и его коллеги К.Т. Рамеш (директор института экстремальных материалов Хопкинса) и Дерек Ричардсон (профессор астрономии университета Мэриленда) вставили схожий сценарий в компьютерную модель, называемую «моделью Тонге-Рамеша», которая позволяла учитывать более мелкие детали процесса столкновения. Прошлая модель неверно учитывала ограничение скорости распространения разрушений в астероидах.

«Нашим вопросом было то, как много энергии потребуется для разрушения астероида на части?» – говорит Эль Мир.

Симуляция была поделена на две фазы: короткая фаза разрушения, и длинная фаза гравитационного восстановления. В то время как для фазы разрушения даже 1 секунда была большим промежутком времени, фаза гравитационного восстановления требовала нескольких часов. В ходе первой фазы удара образовывались миллионы трещин и «ряби» в толще астероида, его части текли словно песок, а в месте удара образовывался кратер. Симуляция этой фазы оценивала процесс распространения индивидуальных трещин и их рисунков. Согласно этой модели астероид не разрушался целиком. Вместо этого удар создавал большие разрушения, которые вызывали его фрагментацию, но затем эти фрагменты стягивались обратно гравитацией.

Команда исследователей обнаружила, что столкновение не превратит астероид в «кучу камней» – группа фрагментов будет удерживаться вместе гравитацией. Астероид сохраняет ощутимую прочность и не разрушается полностью. С другой стороны, образовавшиеся фрагменты будут перераспределены возле ядра астероида, что сделает добычу полезных ископаемых из него проще.

«Это может выглядеть как научная фантастика, но исследователи рассматривают возможность столкновения астероидов между собой. Для примера, если астероид направляется к Земле, возможно стоит разрушить его на части, направленные в другие стороны? Или с какой силой мы должны ударить по нему, чтобы он не разрушился? Это актуальные вопросы, которые сейчас рассматриваются», – сказал Эль Мир.

«Мы получаем удары небольшими астероидами довольно часто, вроде Челябинского метеорита несколько лет назад», – говорит Рамеш. Это только вопрос времени, когда этот вопрос из академического превратится в реальную угрозу. И мы должны иметь хорошее представление о том, что нам нужно делать, когда это время придёт – и научных исследований вроде этого, помогут принимать решения».

Перевод, оригинал, научная статья.