Într-o veste care nu ar trebui să liniștească absolut pe nimeni care a văzut un film cu dezastre, oamenii de știință au confirmat că o explozie nucleară ar putea într-adevăr să devieze un asteroid aflat pe traiectorie de coliziune cu Pământul — dar numai dacă țintim partea corectă a ceea ce, să nu uităm, este o stâncă gigantică și neregulată care se rostogolește prin spațiu.

Cercetări noi publicate în Icarus au descoperit că succesul unei astfel de misiuni depinde în mare măsură de partea asteroidului care primește explozia. Spre deosebire de obiectele netede și rotunde preferate de simulările pe calculator, asteroizii reali au suprafețe inegale și forme neregulate, iar aceste diferențe influențează dramatic modul în care se mișcă un asteroid atunci când este expus la radiații intense.

Studiul, condus de Nathan Moore, fizician la Laboratoarele Naționale Sandia, a simulat schimbarea direcției unui impuls de raze X asupra aceluiași asteroid și a produs rezultate foarte diferite. Într-o simulare, viteza asteroidului s-a modificat cu 3,9 milimetri pe secundă când a fost iradiat dintr-o direcție, comparativ cu doar 0,8 milimetri pe secundă din altă direcție — o diferență de aproape cinci ori în viteza de deviere, adică schimbarea vitezei de înaintare a asteroidului cauzată de explozie. „Ne așteptam ca ținta să conteze”, a spus Moore. „Ce ne-a surprins a fost cât de mult.”

Rotația s-a dovedit și mai capricioasă. Pentru un alt asteroid simulat, schimbarea ratei de rotație a variat cu un factor de 17 în funcție de direcția razelor X. Așa că nu doar că am putea rata devierea obiectului, dar l-am putea trimite învârtindu-se într-un mod care ar face un patinator artistic invidios.

Descoperirile sugerează că înțelegerea formei unui asteroid și alegerea cu atenție a locului unde să direcționezi o explozie nucleară ar putea fi esențiale pentru protejarea Pământului de un impact viitor. Cercetarea a fost finanțată prin programul de Cercetare și Dezvoltare Dirijată al Laboratorului Sandia.

Pentru a investiga modul în care diferite forme de asteroizi reacționează la explozii nucleare, Moore și colegii săi au dezvoltat ceea ce descriu drept cel mai precis model de deviere a asteroizilor de până acum. Modelele computerizate anterioare îi obligau pe cercetători să aleagă între a reprezenta forma complexă a unui asteroid și a efectua calcule foarte detaliate ale forțelor fizice implicate — combinarea ambelor necesita mai multă putere de calcul decât era practic. Noul sistem depășește acest obstacol, permițând oamenilor de știință să studieze forme realiste de asteroizi menținând precizia necesară pentru a calcula răspunsul lor la un impuls de raze X. „Noul nostru algoritm este de peste 1.600 de ori mai rapid, ceea ce a fost esențial pentru această descoperire”, a spus Moore. „Cu modelele vechi, calculatoarele pur și simplu nu puteau face față.”

Interesul lui Moore a pornit de la un experiment anterior folosind mașina Z de la Sandia, care a oferit prima demonstrație că razele X ar putea devia o mică bucată de material asteroid. Următoarea provocare a fost extinderea calculului la un asteroid la scară completă. O problemă majoră a fost practica răspândită de a trata asteroizii ca sfere — o simplificare care ignoră crestele, depresiunile și suprafețele inegale. „Poți face estimări astfel, dar asteroizii vin în tot felul de forme ciudate și cocoșate”, a spus el. „Atunci m-am agățat de o lucrare a unui coleg legată de degazarea obiectelor din spațiu. Cred că am avut un moment de revelație când ne-am dat seama că putem face asta. Gata cu sferele. Vom putea modela devierea pentru orice asteroid.”

Soluția a implicat reunirea a două sisteme sofisticate de simulare deja folosite la Sandia pentru probleme fizice foarte diferite. „Codul ALEGRA este folosit în mod normal pentru a modela experimente rapide, de înaltă energie, cum ar fi firele implodate magnetic pe mașina Z, în timp ce SPARTA, un cod Monte Carlo de simulare directă, este de obicei folosit pentru a modela forțe relativ slabe, cu evoluție lentă, cum ar fi rezistența la vântul solar asupra unui satelit”, a explicat Moore. „Inovația cheie aici a fost să descoperim cum să combinăm cele două abordări de simulare.”

Noul model le permite cercetătorilor să reconstruiască un asteroid folosind imagini 3D detaliate din survoluri ale navelor spațiale, apoi să simuleze o explozie nucleară.