Un tema popolare nei film è quello di un asteroide in arrivo che potrebbe estinguere la vita sul pianeta, e i nostri eroi vengono lanciati nello spazio per farlo esplodere. Ma gli asteroidi in arrivo potrebbero essere più difficili da distruggere di quanto gli scienziati pensassero in precedenza, trova uno studio della Johns Hopkins che ha utilizzato una nuova comprensione della frattura della roccia e un nuovo metodo di modellazione al computer per simulare le collisioni di asteroidi.

Le scoperte, da pubblicare nel numero cartaceo del 15 marzo di Icaro , può aiutare nella creazione di strategie di impatto e deviazione degli asteroidi, aumentare la comprensione della formazione del sistema solare e aiutare a progettare gli sforzi di estrazione di asteroidi.

"Credevamo che più grande fosse l'oggetto, più facilmente si romperebbe, perché gli oggetti più grandi hanno maggiori probabilità di avere difetti. I nostri risultati, però, mostrano che gli asteroidi sono più forti di quanto pensavamo e richiedono più energia per essere completamente frantumati, "dice Charles El Mir, un recente dottorato di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Johns Hopkins University e primo autore dell'articolo.

I ricercatori comprendono materiali fisici come le rocce su scala di laboratorio (circa le dimensioni di un pugno), ma è stato difficile tradurre questa comprensione in oggetti delle dimensioni di una città come gli asteroidi. Nei primi anni 2000, un altro gruppo di ricerca ha creato un modello al computer in cui ha inserito vari fattori come massa, temperatura, e fragilità materiale, e ha simulato un asteroide di circa un chilometro di diametro che colpisce frontalmente un asteroide bersaglio di 25 chilometri di diametro a una velocità di impatto di cinque chilometri al secondo. I loro risultati hanno suggerito che l'asteroide bersaglio sarebbe stato completamente distrutto dall'impatto.

Nel nuovo studio, El Mir e i suoi colleghi, K.T. Ramesh, direttore dell'Hopkins Extreme Materials Institute e Derek Richardson, professore di astronomia all'Università del Maryland, è entrato nello stesso scenario in un nuovo modello di computer chiamato modello Tonge-Ramesh, che rappresenta il più dettagliato, processi su piccola scala che si verificano durante una collisione di asteroidi. I modelli precedenti non tenevano adeguatamente conto della velocità limitata delle crepe negli asteroidi.

"La nostra domanda era, quanta energia ci vuole per distruggere effettivamente un asteroide e romperlo in pezzi?" dice El Mir.

La simulazione è stata suddivisa in due fasi:una fase di frammentazione a breve termine e una fase di riaccumulo gravitazionale a lungo termine. La prima fase ha considerato i processi che iniziano immediatamente dopo che un asteroide è stato colpito, processi che avvengono in frazioni di secondo. Il secondo, la fase a lungo termine considera l'effetto della gravità sui pezzi che volano via dalla superficie dell'asteroide dopo l'impatto, con riaccumulo gravitazionale che si verifica per molte ore dopo l'impatto.

Nella prima fase, dopo che l'asteroide è stato colpito, milioni di crepe si sono formate e si sono increspate in tutto l'asteroide, parti dell'asteroide scorrevano come sabbia, e si creò un cratere. Questa fase del modello ha esaminato le singole crepe e ha previsto modelli complessivi di come si propagano tali crepe. Il nuovo modello ha mostrato che l'intero asteroide non è rotto dall'impatto, a differenza di quanto si pensava in precedenza. Anziché, l'asteroide impattato aveva un grande nucleo danneggiato che ha poi esercitato una forte attrazione gravitazionale sui frammenti nella seconda fase della simulazione.

Il team di ricerca ha scoperto che il risultato finale dell'impatto non era solo un "mucchio di macerie, una raccolta di frammenti deboli tenuti insieme in modo lasco dalla gravità. Invece, l'asteroide impattato ha mantenuto una forza significativa perché non si era completamente incrinato, indicando che sarebbe necessaria più energia per distruggere gli asteroidi. Nel frattempo, i frammenti danneggiati erano ora ridistribuiti sul grande nucleo, fornendo una guida a coloro che potrebbero voler estrarre asteroidi durante future avventure spaziali.

"Può sembrare fantascienza, ma una grande quantità di ricerche considera le collisioni di asteroidi. Ad esempio, se c'è un asteroide in arrivo sulla terra, è meglio romperlo in piccoli pezzi, o spingendolo a prendere una direzione diversa? E se quest'ultimo, con quanta forza dovremmo colpirlo per allontanarlo senza che si rompa? Queste sono domande reali in esame, "aggiunge El Mir.

"Siamo colpiti abbastanza spesso da piccoli asteroidi, come nell'evento di Chelyabinsk alcuni anni fa, " dice Ramesh. "È solo questione di tempo prima che queste domande passino dall'essere accademiche alla definizione della nostra risposta a una grave minaccia. Dobbiamo avere una buona idea di cosa dovremmo fare quando arriverà quel momento, e sforzi scientifici come questo sono fondamentali per aiutarci a prendere queste decisioni".