Asteroidi 2024 YR4 sujahtaa Maan ohi

Viime päivinä ja viikkoina jännityksessä pitänyt asteroidi 2024 YR4 ei tule törmäämään maapalloon, vaan menee läheltä ohi. Törmäystodennäköisyydeksi lasketaan tätä kirjoittaessani 0,28 prosenttia ja sen Torino asteikon lukema on 1 (Palermo asteikolla –1,23). Todennäköisesti nämäkin luvut tulevat pienenemään. Tällä hetkellä ohitusetäisyydeksi lasketaan 241 449 km, joskin virherajat ovat edelleen suuria, näillä näkymin ohittaminen tapahtuu 730 ja 532 247 km välillä.  

Toisaalta hyvin mielenkiintoista on se, että asteroidi voi törmätä Kuuhun. Tälle tapahtumalle lasketaan 1 prosentin todennäköisyyttä. Prosenttiluku ei kuitenkaan kerro sitä, että kuinka läheltä se Kuun ohittaa. Ratalaskujen mukaan lähin etäisyys vain 16 602 km, mutta laskennallisesti virherajat mukaan ottaen lyhyimmillään 1 011 km ja maksimietäisyys olisi 328 953 km. Ratalaskujen tarkentuessa kevään aikana nämä luvut tulevat todennäköisesti hieman muuttumaan.

Apophis poistetiin ESAn riskiluettelosta

Uusimman havainnot asteroidi Apophista osoittavat, että se ei ole vaarassa törmätä maapalloon näkyvissä olevana aikana (n. 100 v.) tulevaisuudessa. Erityisen huojentavaa oli tieto mahdollisen törmäyksen vuonna 2068 poistuminen uhkaluettelosta.

Tutkahavainnot maaliskuun 6. päivältä 2021. Kuva ESA.

Apophis havaittiin vuonna 2004. Silloin laskettiin asteroidin radan kulkevan niin läheltä maapalloa vuosina 2029 ja 2068, että sitä pidettiin merkittävän uhkana. Lisähavainnot kuitenkin poistivat vuoden 2029 törmäysmahdollisuuden, mutta vuodelle 2068 uhka säilyi, varsinkin jos vuoden 2029 ohitus tapahtuisi ns. avaimenreiän etäisyydeltä. Tällä ymmärretään aivan tiettyä etäisyyttä Maasta, josta kulkiessaan asteroidin rata muuttuisi juuri siten, että törmäys myöhemmin olisi ollut mahdollinen.

Tämän vuoden maaliskuun 6 päivänä Apophis ohitti maapallon noin 17 miljoonan km etäisyydeltä. Ohilennon aikana tehdyt tutkamittaukset asteroidin etäisyydestä olivat niin tarkkoja, että asteroidin rata pystyttiin määrittämään vain muutaman kilometrin tarkkuudella aikaisemman satojen kilometrien tarkkuuden sijaan.

Uudelleen määritetty rata osoitti, että vuonna 2029 asteroidi ei ohita maapalloa ”avaimen reiän” kautta, vaan kulkee ainoastaan ohi noin 35 000 km etäisyydeltä. Uudelleen määritelty rata mahdollisti asteroidin poistamisen mahdollisien vaaraa aiheuttavien kappaleiden ESAn luettelosta, jossa on tällä hetkellä 1 143 mahdollisesti törmäävää kohdetta. Muita uhkia sen sijaan kyllä riittää. IAUn PHA luettelossa on kohteita 2 179.

 

Apophis ohitti Maan

Muutaman sadan ^[1] metrin luokkaa oleva asteroidi 99942 Apophis ohitti maapallon viime yönä kello 3.15 Suomena aikaa. Etäisyyttä tuolloin oli liki 17 miljoona km (noin 40 LD), joten mistään lähiohituksesta ei ollut kyse. Sen sijaan huhtikuun 13. päivänä vuonna 2029 samainen asteroidi ohittaa maapallon alle 30 000 km etäisyydeltä ja se on tosi lähellä. Vertailun vuoksi voi etäisyyttä arvioida Maata kiertäviin tietoliikennesatelliittien ratoihin, jotka sijaitsevat noin 36 000 km etäisyydellä.

Apophis ei ole pyöreä vaan enemmänkin perunan muotoinen. Se voi johtua siitä, että asteroidi onkin muodostunut kahdesta tai kolmesta isommasta kappaleesta, jotka pysyttelevät yhdessä gravitaation sitomina. Kuva Wikimedia Commons.

 

Apophis löydettiin kesäkuussa 2004. Ensimmäiset ratalaskelmat olivat hälyttäviä, sillä ne osoittivat asteroidin radan vievän sen törmäyskurssille maapallon kanssa huhtikuun 13 päivänä vuonna 2029. Törmäyksen todennäköisyys tuolloin oli 1:20. Yksikään asteroidi aikaisemmin ei ollut saanut tuollaista todennäköisyyttä.

Lisähavainnot hyvin nopeasti muuttivat törmäystodennäköisyyttä paljon pienemmäksi, mutta samalla toivat esille toisen törmäyspäivän suurella todennäköisyydellä. Uusi päivämäärä olisi huhtikuun 13 vuonna 2036. Edelleen, uudet havainnot tuottivat tarkempia tuloksia ja tuokin törmäystodennäköisyys muuttui ohilennoksi aina vuoteen 2068, jolloin törmäyksen todennäköisyys oli vieläkin suurempi. Tosin tähän törmäystodennäköisyyteen vaikuttaa myös Yarkovskin ilmiö ^[2], joka muuttaa asteroidien ratoja muista syitä kuin puhtaasti eri planeettojen gravitaation vaikutuksesta.

Läheltä ohittavia asteroideja on viime vuosikymmeninä tutkittu tutkalla, erityisesti Arecibon radioteleskoopilla. Teleskooppi olisi tällä kertaa voinut havaita jopa alle 15 metrin yksityiskohtia asteroidin pinnalta, mutta teleskooppi romahti viime vuonna. Tutkijat yrittivät paikata menetystä käyttämällä NASAn Goldstonessa (Kalifornia) sijaitsevaa 70 metrin radioteleskooppi ja Green Bankin (Länsi-Virginia) 100 metristä radioteleskooppia, jotta asteroidin rata ja pyörimisaika saataisiin määritettyä mahdollisimman tarkasti. Myös asteroidin koossa ja massa-arvioissa on suuret virheet, joita uusimmilla mittauksilla pyritään saamaan tarkemmiksi.

Asteroidin pintarakenteen määrittäminen tarvitsee myös uusia mittauksia esimerkiksi sen määrittämiseksi mikä on asteroidin terminen inertia. Tämä auttaa määrittämään kuinka pölyinen tai kivinen asteroidin pinta on. Massa ja tilavuus puolestaan auttaa ymmärtämään kappaleen huokoisuutta ja muuta rakennetta ja kuin Yarkovskin ilmiö vaikuttaa siihen. Vuoden 2029 lähiohitus voi myös vaikuttaa asteroidin rakenteeseen ja pyörimisnopeuteen maapallon aiheuttamalla vuorovesi-ilmiöllä. Kappaleen sisäinen rakenne voi muuttua tai vähintäänkin aiheuttaa asteroidiin järistyksiä, jotka puolestaan voi siirtää pinnan pölymassoja jne.

Vuoden 2029 lähiohituksella on kriittinen vaikutus asteroidin rataan. Kun asteroidi ohittaa maapallon hyvin läheltä, ratamuutos on väistämätöntä. Tällä hetkellä Apophis on Aten-tyyppisen radan asteroidi, jotka pysyttelevät Maan radan sisäpuolella mutta apheli on vain 0,983 au Auringosta. Sen kiertoaika on 324 vuorokautta. Lähiohituksen jälkeen Apophis siirtyy Alpollo-asteroidiradalle, jossa sen keskietäisyys Auringosta on suurempi kuin maapallon, mutta periheli on Maan radan sisäpuolella. Apolloa-asteroidit ovat siis kaikkein vaarallisimpia ja todennäköisimpiä törmääjiä.

Apophis-asteroidin sijainti Tampereen horisontissa silloin, kun se oli korkeimmillaan eli kello 22.58 eilisiltana. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Viimeyön ohilennon aikaan se oli kirkkaimmillaan noin 16^m Aasian yläpuolella. Lyhin etäisyys puolestaan tapahtui Pohjois-Atlantin kohdalla. Suomessa asteroidi olisi voinut näkyä hyvin matalalla etelässä ollessaan noin kello 23 aikaan sen korkeus oli noin 22° Tampereen horisontin mukaan. Kello 3.15, jolloin etäisyys oli lyhin, asteroidi oli alle 5° korkeudella.

Apohis oli Mata lähimpänä kello 3.15 Suomen aikaa. Tampereella asteroidi oli silloin alle 5 asteen korkeudella. Kuva © Kari A. Kuure.

 

 

Huomautukset

[1] Apohis-asteroidin kooksi arvioidaan noin 350 metriä, mutta sen muoto muistuttaa enemmän perunaa kuin palloa. Venyneestä muodosta johtuen tutkijat pitävät mahdollisena, että se koostuukin kahdesta gravitaation yhteen liittämästä kappaleesta.

[2] Yarkovskin ilmiö syntyy, kun Aurinko lämmittää sen kiertoradalla olevaa kappaletta. Lämmennyt kappale säteilee saamansa energian takaisin avaruuteen, säteilyn ollessa voimakkainta noin kello 14 paikallista aikaa. Mihin suuntaan rata sitten muuttuu, riippuu kappaleen pyörimissuunnasta suhteessa kulkusuuntaan. Jos pyöriminen tapahtuu samaan suuntaa kuin mitä kiertoliike on, Yarkovskin ilmiö kasvattaa kappaleen etäisyyttä Aurinkoon. Jos pyörimisliike on päinvastainen, kappaleen rata siirtyy kohti Aurinkoa.

Apophis’n tapauksessa kappaleen pyöriminen ei ole aivan noin yksinkertainen kuin malleissa. Pyöriminen tapahtuu eri nopeuksilla kahden akselin suhteen. Pyörähdysajat ovat noin 30,6 h ja 263 ± 6 h. Laskelmat ja havainnot osoittava vuotuisen ratamuutoksen olevan noin 170 metriä vuodessa. Ratamuutoksesta huolimatta vuoden 2068 törmäyksen todennäköisyys ei kovinkaan paljoa ole muuttunut.

NASA synnytti uutistulvan tyhjästä

NASAn uutisointi menee, jos nyt ei usein, niin silloin tällöin aivan överiksi. Näin kuitenkin tapahtui eilen (24.8.2020) kun NASA tiedotti, että Vaalipäivän asteroidi ei törmää maapalloon. Maailman lehdistö tarttui aiheeseen ja lukemattomien lehtien otsikoissa kerrotaan NASAn uutisoineen asteroidista.

NASAn kuvituskuva asteroidista. Kuva NASA.

En onnistunut jäljittämään alkuperäistä tai edes sellaista uutista, joka ei ollut saanut alkuaan NASAn tiedotteesta. NASAn Twitter-tilillä on twiitattu jotain aiheesta, mutta sitäkään en päässyt kaivelemaan, kun en ko. firman palveluja käytä.

Mistä siis on kysymys? Tarkkaan ottaen kohun aiheena oli pienen pieni, halkaisijaltaan noin 2 metrinen kivenmurikka, joka havaittiin avaruudesta vuonna 2018. Se sai luettelotunnuksekseen 2018 VP1, jolloin siitä tuli Apollo-luokan asteroidi. Sen kaksivuotinen rata tuo sen maapallon lähelle ja ohitus tapahtuu vain päivää ennen Yhdysvaltain presidentin vaalia marraskuun 2 päivänä. Siitä nimitys Vaalipäivän asteroidi. Ohitusetäisyys on 4 994,76 km.

NASA laskee törmäykselle todennäköisyyden 1:240, joten kovin suuresta todennäköisyydestä ei ole kysymys. Jos törmäys todennäköisyyden vastaisesti tapahtuisi, mitään dramaattista ei tapahtuisi. Asteroidi, tai pitäisikö puhua meteoroidista, on kooltaan niin pieni, että se hyvin suurella todennäköisyydellä tuhoutuisi ilmakehässä täysin. Ainoastaan siinä tapauksessa, että kappale koostuisikin rauta-nikkeliseoksesta, suurempia kappaleita voisi päätyä maanpinnalle. Rautameteoroiditkin ovat hyvin huokoisia kappaleita, joten nekin pirstoutuvat ilmakehässä alkuperäistä paljon pienemmiksi kappaleiksi.

Jotta asian merkitys selvenisi, täytyy vielä kertoa, että tämän kokoisia ja paljon suurempiakin kappaleita menee maapallon ohi päivittäin, joskus jopa useita. Jotkut näistä lähelle tulevista kappaleista päätyvät maapallon ilmakehään ja tuhoutuvat niiden pudottua riittävän syvälle ilmakehään. Yleensä tuhoutuminen tapahtuu viimeistään 20 – 40 km korkeudella ja vain pölyä laskeutuu myöhemmin maanpinnalle. Tšeljabinskin asteroidin koko oli noin 20 metriä ja se pirstoutui ilmakehässä noin 20 km korkeudella helmikuussa 2013.

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 22^m 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.