Los asteroides pueden ser más difíciles de destruir de lo que los científicos pensaban, según una nueva comprensión de la fractura de roca y una nuevo método para simular las colisiones de estos objetos.
Los hallazgos de la Universidad Johns Hopkins, que se publicarán en la edición impresa del 15 de marzo de ''Icarus'', pueden ayudar en la creación de estrategias de impacto y deflexión de asteroides, aumentar la comprensión de la formación del sistema solar y ayudar a diseñar los esfuerzos de minería de asteroides.
"Solíamos creer que cuanto más grande es el objeto, más fácilmente se rompería, porque es más probable que los objetos más grandes tengan fallas. Sin embargo, nuestros hallazgos muestran que los asteroides son más fuertes de lo que solíamos pensar y requieren más energía para ser completamente neutralizados", dice Charles El Mir, un recién graduado de doctorado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Johns Hopkins y primer autor del estudio
Los investigadores comprenden la dinámica de materiales físicos como rocas a escala de laboratorio (aproximadamente del tamaño de su puño), pero ha sido difícil traducir este entendimiento a objetos del tamaño de una ciudad como los asteroides.
A principios de la década de 2000, un equipo de investigación diferente creó un modelo de computadora en el que aplicó diversos factores, como masa, temperatura y fragilidad del material, y simuló un asteroide de aproximadamente un kilómetro de diámetro golpeando directamente otro asteroide objetivo de 25 kilómetros de diámetro. A una velocidad de impacto de cinco kilómetros por segundo, sus resultados sugirieron que el asteroide objetivo quedaría completamente destruido por el impacto.
En el nuevo estudio, El Mir y sus colegas, K.T. Ramesh, director del Hopkins Extreme Materials Institute y Derek Richardson, profesor de astronomía en la Universidad de Maryland, aplicaron el mismo escenario en un nuevo modelo informático llamado el modelo Tonge-Ramesh, que explica los procesos más detallados y de menor escala que ocurren durante una colisión de asteroides. Los modelos anteriores no tenían en cuenta la velocidad limitada de las grietas en los asteroides.
"Nuestra pregunta fue, ¿cuánta energía se necesita para destruir un asteroide y romperlo en pedazos?", dice El Mir.
La simulación se dividió en dos fases: una fase de fragmentación a corto plazo y una fase de reacumulación gravitacional a largo plazo. La primera fase consideró los procesos que comienzan inmediatamente después de que se golpea un asteroide, procesos que ocurren dentro de fracciones de segundo. La segunda fase, de larga escala de tiempo, considera el efecto de la gravedad en las piezas que vuelan desde la superficie del asteroide después del impacto, y la reacumulación gravitacional ocurre durante muchas horas después del impacto.
En la primera fase, después de que se golpeara el asteroide, se formaron millones de grietas y se ondularon a lo largo del asteroide, partes del asteroide fluyeron como arena y se creó un cráter. Esta fase del modelo examinó las grietas individuales y predijo patrones generales de cómo se propagan esas grietas. El nuevo modelo mostró que todo el asteroide no está roto por el impacto, a diferencia de lo que se pensaba anteriormente. En cambio, el asteroide impactado tenía un gran núcleo dañado que luego ejercía un fuerte tirón gravitacional sobre los fragmentos en la segunda fase de la simulación.
El equipo de investigación descubrió que el resultado final del impacto no era solo una "pila de escombros, una colección de fragmentos débiles que se mantenían sueltos entre sí por la gravedad. En cambio, el asteroide impactado tenía una fuerza significativa porque no se había roto por completo, lo que indica que más energía se necesitaría para destruir los asteroides. Mientras tanto, los fragmentos dañados ahora se redistribuyeron sobre el gran núcleo, brindando orientación a quienes podrían querer explotar asteroides en futuras aventuras espaciales.
"Puede parecer ciencia ficción, pero una gran cantidad de investigación considera las colisiones de asteroides. Por ejemplo, si hay un asteroide que viene a la Tierra, ¿es mejor que lo partamos en pedazos pequeños o que lo empujemos para ir en una dirección diferente?. Y, en segundo lugar, ¿con cuánta fuerza deberíamos golpearlo para alejarlo sin que se rompa? Estas son preguntas reales que se están considerando", agrega El Mir.
"Los asteroides pequeños nos impactan bastante a menudo, como en el evento de Chelyabinsk hace unos años", dice Ramesh. "Es solo una cuestión de tiempo antes de que estas preguntas pasen de ser académicas a definir nuestra respuesta a una amenaza mayor. Necesitamos tener una buena idea de lo que deberíamos hacer cuando llegue ese momento, y los esfuerzos científicos como este son críticos para ayúdanos a tomar esas decisiones".