torstai 25. tammikuuta 2018

Ei törmäävää asteroidia – ainakaan helmikuun 4.:nä

Maata ohittava asteroidin tutkakuvassa.
Kuva Wikimedia Commons.
Joissakin englanninkielisissä nettijulkaisuissa on noussut kohu maapallon ohittavasta asteroidista 2002 AJ129. Julkaisujen ja nettisivujen mukaan ”valtava” asteroidi olisi törmäämässä maapallon helmikuun 4. päivänä tänä vuonna. NASA kiirehti kumoamaan väitteet törmäysuhkasta heti tuoreeltaan tuomalla esiin faktatietoa ohittavasta asteroidista.

Asteroidi 2002 AJ129 rata tunnetaan hyvin ja maapallon ohitus tapahtuu 4,2 miljoonan kilometrin etäisyydeltä. Tämä etäisyys vastaa noin 11 Kuun etäisyyttä, eli se on hyvin turvallinen etäisyys ja törmäysvaaraa ei ole! Lisäksi asteroidin rata tunnetaan niin hyvin, että se ei tule törmäämään maapallon ainakaan sataa vuoteen.

Asteroidien radat yleensä muuttuvat hyvin hitaasti, joten voidaan aivan hyvin olettaa, että AJ129 rata ei muutu törmäyskurssille ainakaan tuhanteen vuoteen, vaikka tästä ei täyttä varmuutta olekaan. NASAn mukaan yli 100 metrinen asteroidi törmää maapalloon kerran 10 000 vuodessa. Asteroidien määrä koon mukaan vähenee tai lisääntyy potenssilla 3–4. Toisin sanoen, jos koko kaksinkertaistuu, määrä putoaa 1/8 – 1/16-osaan. Tämä tietysti näkyy myös tilastollisessa törmäystiheydessä vastaavasti. Karkea laskelma osoittaa, että AJ129 kokoinen asteroidi törmäisi siis maapalloon kerran 1 – 3 miljoonassa vuodessa.

Asteroidia on kuvattu isoksi tai jopa valtavaksi. Todellisuudessa asteroidin koko on 646 m halkaisijaltaan, ei siis pieni mutta ei ”valtavakaan”. Törmätessään tämän kokoinen asteroidi voisi aiheuttaa mantereen laajuista tuhoa ja ehkä pienimuotoisen ilmaston muutoksen. Mereen törmätessään (todennäköisyys 3–4-kertainen maalle putoamiseen nähden) vaikutukset voisivat olla vakavampia mutta elämää se ei maapallolta pystyisi tuhoamaan silloinkaan! Dinosaurukset tuhonnut asteroidi oli kooltaan lähes 20-kertainen AJ129 verrattuna.

NASAn on luokitellut tämän asteroidin mahdollisesti vaaralliseksi ja siitä käytetään lyhennystä PHA. AJ129 ei ole PHA-ryhmässä yksin, sillä tällä hetkellä maapallon lähiohittavia asteroideja tunnetaan 1882 kappaletta. Määrä on kasvamassa, sillä PHA-ryhmään kuuluvia asteroideja löydetään säännöllisesti joskin harvakseltaan verrattuna muihin asteroidilöytöihin.

Jotta asteroidi luokiteltaisiin PHA-ryhmään, niiden rata täytyy olla sellainen, että ne voivat tulla lähemmäksi kuin 0,05 au (7 480 000 km) etäisyyteen maapalloa. Lisäksi asteroidien absoluuttinen kirkkaus pitää olla (joka on verrannollinen kokoon) vähintään 22m kirkkaampi. Rajakirkkaus vastaa suunnilleen noin 140 m halkaisijaa, mutta todellinen koko riippuu asteroidin albedosta, kyvystä heijastaa auringonvaloa. Oletusarvona on, että asteroidien albedo on 14 %, niitä siis pidetään kohtuullisen tummina kappaleina.

Kartoitus maapallon ohittavista asteroideista

Asteroidien koot ja ohitusetäisyydet kartoituksen aikana. Huomaa,
että asteikot ovat logarimisia. Kuva © Kari A. Kuure.
Tein loppuvuodesta 2016 vuoden 2017 loppuun kartoituksen maapallon lähietäisyydeltä ohittavista asteroideista. Tulokset olivat omasta mielestäni yllättäviä mutta kuitenkin hyvin ymmärrettäviä. Asteroidien etsiminen on nykyisin pitkälti automatisoitu ja taivasta tarkkaillaan joka yö ainakin parissakymmenessä observatoriossa asteroidien löytämiseksi.

Tutkimus on tuottanut tulosta, sillä kartoitukseni mukaan noin 15 kuukauden aikana maapallon ohitti noin 700 asteroidia. Asteroidien kokojakauma oli hyvin laaja 0,5 m:stä yli 6 km. Lähimmät ohitukset tapahtuivat 0,05 LD (Kuun etäisyys LD = 384 401 km) eli noin 20 000 km korkeudelta. Etäisin ohitus tapahtui hieman yli 62,3 LD (23,9 miljoonaa km) etäisyydeltä. Yleinen trendi oli, että mitä suurempi asteroidi sitä etäämpää ohitus tapahtui.

Millaista tavaraa sitten maapallon lähiavaruudessa kulkee? Ohittavien kappaleiden kokomediaani on 28,5 metriä. Etäisyysmediaani oli 9,2 LD eli 3 536 489 km. Etäisyys ja koko ovat siis suurella osalla asteroideja hyvinkin turvalliseksi luokiteltavia. Ohittavan asteroidin ja maapallon kohtaamisnopeus oli 9,95 km/s, joskin hajonta oli hyvin laaja, peräti 5,5 km/s. Tämä tietysti johtuu siitä, että ohittavat asteroidit lähestyvät Maata hyvin eri suunnista, osa kiertää Aurinkoa samaan suuntaan kuin Maa ja osa juuri päinvastaiseen suuntaan.

Asteroidien koon mukaiset määrät kartoituksessa.
Kuva © Kari A. Kuure.
Törmäyksissä nopeudet ovat suurempia, sillä nopeuteen ei ole laskettu maapallon gravitaation aiheuttamaa potentiaalienergian muuttumista kineettiseksi energiaksi. Tämä nopeuslisä on pakonopeuden suuruinen eli 11,1 km/s. Pienin kohtaamisnopeus oli 1,8 km/s, joten sellaisen kappaleen törmäysnopeus olisi 12,9 km/s. Suurin kohtaamisnopeus oli puolestaan 36,3 km/s joten sen törmäysnopeus olisi 47,4 km/s. Näin ollen törmäysenergia vaihtelu olisi yli kymmenkertainen, vaikka kappaleet olisivat samankokoisia.

Kartoituksestani löytyy vielä yksi osa-alue, nimittäin kokojakauma. Vaarattomiksi luokiteltujen alle 20 metrin kappaleiden määrä oli 40,6 %, 21–160 metrin kappaleiden määrä oli 64,5 % ja vaarallisten (PHA) 9,7 %. 

Alle 20 metrin kappaleet ovat luultavasti merkittävästi aliedustettuina, sillä niiden havaitseminen on äärimmäisen vaikeaa. Onneksi suurin osa niistä tuhoutuu ilmakehässä, joskin radan ollessa sopivan suuntainen, pieniä kappaleita ja paineaaltoja voi päätyä maapinnalle aiheuttaen paikallisia vaurioita.
Kokoluokan 21–160 metriin olevat asteroidit ovat NASAn PHA-luokituksen alapuolella. Ne kykenevät aiheuttamaan paikallista tuhoa mahdollisella törmäyksellään ja ne usein havaitaan ehkä hieman ennen lähiohitusta tai sen jälkeen. Niiden määrä on kuitenkin suuri, joten tämän kokoluokan asteroidin törmäys maapalloon voi tulla täytenä yllätyksenä.

PHAksi luokitellut asteroidit, vaikka niitä ei vielä kaikkia tunnetakaan, eivät ehkä aivan mahdottoman vaarallisia ole. Ne ehkä voidaan löytää ajoissa ja niiden radat pystytään määrittämään suhteellisen luotettavasti (pitkä havaintoaika) ja jos tarvetta ilmenee, ne voidaan tuhota tai siirtää uudelle ja vaarattomalle radalle ainakin joskus tulevaisuudessa.

Yli kilometrin luokaa olevien PHAn (1 % aineistosta) muodostama uhka on vähäinen satojen vuosien mittaisella aikaskaalalla tarkasteltuna.


Kartoitukseen asteroideista uusia, siis kartoituksen aikana löydettyä, oli peräti 86 %. Ei ole mitään syytä olettaa, ettei uusien asteroidien löytäminen jatkuisi samaan tahtiin kuin kartoituksen aikana. Näin ollen lähivuosina luultavasti löydetään vuosittain 600 – 1000 uutta asteroidia ohittamassa maapalloa suhteellisen läheltä. Näin ollen voitaneen ennustaa, että piennen (koko 21–160 m) astroidin törmäys maapalloon lähimmän sadan vuoden aikana on mahdollinen! Törmäyspaikka on todennäköisesti meri, joten kovin suuria vahinkoja se ei aikaan saa, ellei sitten mahdollinen tsunami niitä aiheuta.