Czy „niewidzialne” asteroidy w pobliżu Wenus mogą być groźne dla Ziemi?

Astronomowie wskazują, że „niewidzialne” asteroidy dzielące orbitę z Wenus mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla Ziemi w przyszłości. Byłyby w stanie nawet zniszczyć miasta na naszej planecie.

Naukowcom z São Paulo State University (UNESP) w ramach nowego badania udało się zidentyfikować tajemnicze i potencjalnie poważne zagrożenie – asteroidy, które dzielą orbitę Wenus i mogą całkowicie umknąć obserwacjom ze względu na swoje położenie na niebie. Obiekty te nie zostały jeszcze zaobserwowane, ale mogą uderzyć w Ziemię w ciągu kilku tysięcy lat i mogłyby być na tyle groźne, aby zniszczyć całe miasto. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

„Nasze badania pokazują, że istnieje populacja potencjalnie niebezpiecznych asteroid, których nie możemy wykryć za pomocą obecnych teleskopów. Obiekty te krążą wokół Słońca, ale nie należą do pasa asteroid znajdującego się między Marsem a Jowiszem. Znajdują się one znacznie bliżej, obok Wenus. Są one jednak tak trudne do zaobserwowania, że pozostają niewidoczne, mimo że mogą stanowić realne zagrożenie zderzenia z naszą planetą w odległej przyszłości” – mówi Valerio Carruba z São Paulo State University.

Astronomowie wykorzystali modelowanie analityczne i długoterminowe symulacje w celu śledzenia dynamiki tych obiektów i oceny ryzyka ich niebezpiecznego zbliżenia się do Ziemi. Tak zwane „asteroidy współorbitalne Wenus” („Venusian co-orbital asteroids”) krążą wokół Słońca, a nie wokół planety, ale dzielą ten sam obszar orbitalny i mają podobne okresy obiegu.

„Obiekty te wchodzą w rezonans 1:1 z Wenus, co oznacza, że wykonują jeden obrót wokół Słońca w tym samym czasie co planeta” – wyjaśnia Valerio Carruba.

W przeciwieństwie do planetoid trojańskich znajdujących się obok Jowisza, które są zazwyczaj bardziej stabilne, znane dotychczas „niewidzialne” asteroidy Wenus są bardzo mają bardziej ekscentryczne i nietrwałe orbity. Przechodzą one między różnymi konfiguracjami orbitalnymi w cyklach trwających średnio około 12 tysięcy lat. Jak tłumaczą badacze oznacza to, że obiekt może w jednej chwili znajdować się w bezpiecznej konfiguracji blisko Wenus, a w następnej przelecieć obok Ziemi.

„W trakcie tych faz przejściowych asteroidy mogą zbliżyć się do orbity Ziemi na bardzo małą odległość, potencjalnie ją przecinając” – wskazuje Valerio Carruba.

Obecny katalog zawiera tylko 20 asteroid współorbitalnych Wenus – wszystkie z wyjątkiem jednej mają ekscentryczność większą niż 0,38. Oznacza to, że ich orbity prowadzą je do obszarów Układu Słonecznego bardziej oddalonych od Słońca, gdzie mogły zostać wykryte przez obserwatoria naziemne. Jednak modele komputerowe pokazują, że musi istnieć znacznie większa populacja tych obiektów o niższej ekscentryczności, które pozostawałyby praktycznie niewidoczne z Ziemi.

„Brak obiektów o ekscentryczności mniejszej niż 0,38 jest wyraźnie wynikiem błędu obserwacyjnego” – zaznacza Valerio Carruba.

Jak tłumaczą astronomowie, ekscentryczność jest pojęciem matematycznym i parametrem mierzącym stopień wydłużenia orbity w stosunku do idealnego koła. Jej wartość waha się od 0, co oznacza orbitę kołową, do wartości bliskiej 1, co oznacza orbitę wysoce eliptyczną. Na przykład orbita Ziemi ma ekscentryczność około 0,017, co czyni ją prawie okrągłą. Znane dotychczas „niewidzialne” asteroidy Wenus mają ekscentryczność większą niż 0,38, co wskazuje na znacznie bardziej wydłużone trajektorie. Asteroidy o niższej ekscentryczności pozostają zazwyczaj bliżej swoich średnich orbit i są trudniejsze do wykrycia, gdy znajdują się w pobliżu Słońca.

Naukowcy przeprowadzili symulacje, aby ocenić jak duże byłoby ryzyko zbliżenia się potencjalnego obiektu tego typu do Ziemi. Wskazali, że niektóre z asteroid mogłyby osiągnąć minimalną odległość około 5×10⁻⁴⁵ jednostek astronomicznych – odległość tak małą, że statystycznie odpowiadałaby niemal pewnym zderzeniom w ciągu około tysiąca lat.

„W tej populacji mogą kryć się asteroidy o średnicy około 300 metrów, które mogłyby utworzyć kratery o szerokości od 3 do 4,5 kilometra i wyzwolić energię równoważną setkom megaton. Uderzenie w gęsto zaludniony obszar spowodowałoby zniszczenia na ogromną skalę” – podkreśla Valerio Carruba.

W badaniu przeanalizowano możliwość wykrycia tych obiektów z Ziemi za pomocą obserwatorium Vera Rubin Observatory, które niedawno zostało otwarte w Chile. Jednak symulacje wskazują, że nawet najjaśniejsze asteroidy byłyby widoczne tylko przez jeden do dwóch tygodni, gdyby znajdowały się powyżej 20 stopni nad horyzontem. Ponadto te okna widoczności są oddzielone długimi okresami całkowitego braku obserwacji.

„Takie asteroidy mogą pozostawać niewidoczne przez miesiące lub lata i pojawiać się tylko na kilka dni w bardzo specyficznych warunkach. To sprawia, że są one praktycznie niewykrywalne w ramach regularnych programów obserwacyjnych Vera Rubin. Alternatywą byłoby wykorzystanie teleskopów kosmicznych skupionych na obszarach położonych blisko Słońca. Misje takie jak Neo Surveyor NASA i proponowana przez Chiny Crown, które teoretycznie mogłyby sobie z tym poradzić” – mówi Valerio Carruba.

Pierwotnie zakładano, że te „niewidzialne” asteroidy mogły powstać w wyniku zniszczenia hipotetycznej planety podobnej do Ziemi w czasie kolizji. Jednak obecnie naukowcy wskazują, że mogą one pochodzić z pasa planetoid, znajdującego się między Marsem a Jowiszem, czyli być pozostałością po powstaniu Układu Słonecznego. Te skaliste ciała są fragmentami planetozymali (zalążków planet), które nie zdołały się połączyć i utworzyć planety z powodu silnego oddziaływania grawitacyjnego Jowisza.

Wpływ ten zakłócił również orbity niektórych obiektów w tym regionie i uniemożliwił ich połączenie się w jedną całość. Przez co pas planetoid stanowi swego rodzaju „skamielinę” dysku protoplanetarnego, zawierającą elementy budulcowe planet w różnych stadiach ewolucji i o różnym składzie.

Astronomowie zakładają, że obiekty współorbitalne Wenus powstały w pasie planetoid i powodu złożonych oddziaływań grawitacyjnych, głównie z Jowiszem i Saturnem, zostały one stopniowo skierowane na orbity wewnętrzne. Tam zostały tymczasowo uchwycone w rezonansie z Wenus.

„Związek tych obiektów z Wenus jest nietrwały w skali astronomicznej i trwa średnio około 12 tysięcy lat. Te niewidzialne asteroidy mogą ostatecznie zmienić swoją orbitę i zbliżyć się do Ziemi lub zostać wyrzucone z Układu Słonecznego” – mówi Valerio Carruba.

Emil Gołoś