Domov
Novinky
Projekt
Archív ?lánkov
Optimalizácia
Návody
Galéria
Stiahnite si
Odkazy
Diskusné fórum
Fórum - archív
Vyh?adávanie
TO-DO
Kontakt

BOINC.SK


Od 1.1.2002


Astronomický
snímok
dňa

APOD






Page Rank
 
 
Orbit@home - skon?íme ako dinosaury?


Projekt Orbit@home je novým projektom, ktorý si vytý?il za cie? ve?mi zaujímavú a užito?nú úlohu – predpoveda? pravdepodobnos? zrážky Zeme s asteroidom. Projekt získal financovanie od NASA, ktorá tým ocenila jeho prínos vedeckej komunite a ?udstvu ako takému. Rozprávanie o veciach súvisiacich s projektom, jeho vedeckom pozadí, motivácií a úžitku, ktorý môže predstavova?, za?neme na po?iatku – pri vzniku slne?nej sústavy, ke?že je to užito?né pre pochopenie problematiky medziplanetárnej hmoty, ktorou sa Orbit@home zaoberá.


Zrod slne?nej sústavy

Zrod a vývoj našej domovskej sústavy je zložitým procesom, ktorému ani astronómovia ešte dokonale nerozumejú, a o ktorom sa ve?a u?íme najmä v ostatnom období, ke? je objavovaných ?oraz viac extrasolárnych planét. Nebudeme zachádza? do podrobností, na?rtneme si len základné fázy tohto zložitého procesu.
Slne?ná sústava vznikla pred približne 4,6 miliardami rokov gravita?ným zmrš?ovaním medzihviezdneho plynovoprachového mra?na. Impulzom na jeho vznik bol pravdepodobne výbuch blízkej supernovy, ktorý svojou tlakovou vlnou spôsobil nerovnováhu mra?na a jeho následnú kontrakciu. V strede mra?na sa onedlho nato vytvoril zárodok budúceho Slnka. Ke? teplota a tlak dosiahli kritickú hodnotu, zapálili sa v jeho strede termonukleárne reakcie (zlu?ovanie dvoch jadier vodíka na jadro hélia).

Tento okamih bol zásadným prerodom – vznikla plnohodnotná hviezda. Tlak žiarenia produkovaného termojadrovými reakciami zastavil ?alšie gravita?né zmrš?ovanie mra?na, a navyše za?al ?alší dôležitý proces – ?istenie vznikajúcej slne?nej sústavy od prachu a plynu. Za?ínajúce Slnko (ProtoSlnko) totiž okrem žiarenia (ktoré samo o sebe vytvára tlak – keby ste vo vákuu umiestnili klasickú vrtu?ku/”veterný mlyn”, tak ak by mala dostato?ne malé trenie okolo svojej osi, tak by sa pod vplyvom dopadajúcich fotónov rozto?ila) produkuje aj slne?ný vietor – tvoria ho predovšetkým jadrá vodíka, v menšej miere aj jadrá hélia a iných prvkov. ?astice slne?ného vetra narážajú na prachové a plynové ?iasto?ky obsiahnuté v protoplanetárnom disku a za?ínajú ho vytlá?a? pre? od Slnka.

Zárove? postupuje aj ?alší dôležitý proces – samotné protoplanetárne mra?no je formované gravita?nými silami, ktoré ho vymodelujú do tvaru úzkeho disku obiehajúceho okolo hviezdy. Za?nú v ?om vznika? zhusteniny, “hrudky”, presne tak ako ke? miesite cesto. Tieto hrudky na seba gravitáciou pri?ahujú ?alšiu a ?alšiu hmotu z disku, ?ím ho ?alej ?istia. Máme tu teda dva v podstate konkuren?né procesy – na jednej strane Slnko svojím slne?ným vetrom prerie?uje protoplanetárny disk, na strane druhej vznikajúce zárodky planét (nazývané v tejto fáze planetezimály) taktiež spotrebovávajú materiál z disku na svoju tvorbu. V istej fáze sa stane, že disk je už nato?ko riedky, že rast planét je v podstate ukon?ený.



Akumulácia materiálu na vznikajúce planéty
spolu so slne?ným vetrom a žiarením spôsobí zriedenie a vy?istenie protoplanetárneho disku, pri?om v jeho vonkajších ?astiach zostáva zna?ná ?as? pôvodného materiálu (v slne?nej sústave je to tzv. Oortov oblak). Zdroj: NASA.

Animácia procesu (MPEG 1,19 MB, zdroj Hubblesite.org).


Nekone?ný príbeh

Avšak, "ukon?ený" je predsa len silné slovo. V?aka rýchlo sa prerie?ujúcemu disku intenzita rastu planét prudko klesá, avšak nedá sa nikdy poveda?, že akumulácia materiálu na planétu sa skon?ila. Je prirodzené, že v tak obrovskom objeme priestoru akým slne?ná sústava je, nikdy nedôjde k jeho úplnému vy?isteniu od malých ?iasto?iek, asteroidov a planétok, ktoré vznikli podobným "hrudkovaním" ako planéty, avšak v ove?a menších rozmeroch.

V tejto fáze už ?alší osud výrazne závisí od konkrétnej hviezdnej sústavy, od ve?kosti hviezdy, hmotnosti pôvodného protoplanetárneho mra?na, chemického zloženia pôvodného medzihviezdneho mra?na a ?alších faktorov. V prípade našej slne?nej sústavy došlo k sformovaniu ôsmych planét (štyri terestriálne “pozemského typu”, a štyria plynní obri zložený prevažne z vodíka a hélia). Ke?že slne?ný vietor bol najintenzívnejší vo vnútorných ?astiach slne?nej sústavy, ve?mi rýchlo z neho odvial naj?ahšie prvky (vodík a hélium), a zostali tam prevažne ?ažšie prvky (kremík, kyslík, nikel, železo…), preto majú terestriálne planéty vysokú hustotu a ve?ký podiel ?ažkých prvkov (starovekí ro?níci v Chetitskej ríší iste na výrobu svojich v histórii prvých pluhov ocenili ?ahko prístupnú železnú rudu nachádzajúcu sa v zemskej kôre, rovnako ako h?ada?i zlata ocenili "pova?ujúce" sa nugety zlata v riekach, ?i pán Oppenheimer urán pri konštrukcii atómovej bomby), zatia??o planéty vzdialenejšie od Slnka sú plynné (odtia? už slne?ný vietor nestihol odvia? všetok vodík a hélium predtým, než ho na seba naakumulovali planéty). Vznikli však aj isté špecifiká – napr. medzi Marsom a Jupiterom vznikol pás asteroidov, ktorému nebolo nikdy dopriate sformova? sa do planéty, pretože tomu bránila (a bráni) gravitácia Jupitera (mimochodom, celková hmotnos? pásu asteroidov je menšia než tisícina hmotnosti Zeme). Rovnako aj v najvzdialenejších ?astiach slne?nej sústavy (za Neptúnom) vznikol ?alší tzv. Kuiperov pás asteroidov/planétok, avšak tie sú v?aka ve?kej vzdialenosti od Slnka zložené prevažne z ?adu a prachu. Najvä?ším známym predstavite?om týchto telies je Eris, druhým najvä?ším je Pluto (donedávna nesprávne zara?ované medzi planéty). Poznáme ?alších nieko?ko stoviek týchto telies, zvä?ša o priemere nieko?ko stoviek kilometrov, avšak v?aka rozvoju pozorovate?skej techniky ich po?et rýchlo rastie, pri?om nie je vylú?ená existencia ani telies ešte vä?ších ako Eris.










Eris
fotografia najvä?šej trpasli?ej planéty Eris spolu s jej mesiacom Dysmoniou. Zdroj: NASA.





Predstava umelca založená na vedeckých faktoch
trplasli?ia planéta Eris a Slnko tak ako ho vidie? z jej vzdialenosti. Zdroj: NASA.




Výber niektorých telies z Kuiperovho pásu asteroidov ,
v porovnaní s ve?kos?ou Zeme. Sploštený objekt 2003 EL61 nie je grafickou chybou na obrázku, teleso je skuto?ne extrémne deformované jeho rýchlou rotáciou (okolo svojej osi sa oto?í za púhe 4 hodiny, pri?om rozmery telesa sú cca 1000 x 2000 km!), ?o je následkom zrážok s inými objektami Kuiperovho pásu v minulosti. Zdroj: California Institute of Technology.




Na základe teórií a aj pozorovaní iných planetárnych sústav sa predpokladá, že v ešte vä?šej vzdialenosti od Slnka sa nachádza tzv. Oortovo mra?no, ktoré obsahujenieko?ko MILIÁRD kometárnych jadier. Toto mra?no je na hranici gravita?ného vplyvu Slnka. V prípade prechodu Slne?nej sústavy cez hustejšie oblasti galaktickej medzihviezdnej hmoty, prípadne pri blízkom výbuchu supernovy ?i blízkom prelete inej hviezdy sa z tohto mra?na uvo?nia tisícky ?i milióny komét, z ktorých mnohé zamieria do vnútornej ?asti slne?nej sústavy a môžu eventuálne dopadnú? na Zem. Predpokladá sa, že práve tento princíp má na svedomí pomerne pravidelné bombardovanie našej planéty vesmírnymi votrelcami. Viac informácií o tomto procese a o vplyve púte Slnka v Galaxii na život na našej planéte nájdete v ?lánku “Hviezdna a galaktická obývate?ná zóna”, ktorý onedlho zverejníme na našom webe. Takže to?ko stru?ne k sú?asnej predstave o štruktúre slne?nej sústavy. A ako to súvisí s projektom Orbit@home?

Pre milovníkov katastrof

Ako sme už spomenuli, slne?ná sústava nikdy nebude úplne vy?istená od malých “hrudiek”, ktoré v nej poletujú od dôb jej vzniku. Na Zem v sú?asnosti dopadá priemerneokolo 100 TON materiálu denne v podobe prachu a drobných meteoroidov (pozor na terminológiu – “meteoroid” je malé teleso pohybujúce sa v medziplanetárnom priestore, “meteor” je úkaz na oblohe spôsobený preletom meteoroidu atmosférou Zeme, zatia??o “meteorit” je teleso, ktoré už na povrch Zeme dopadlo a ktoré môžeme vystavi? napr. v múzeu). Ako však logika hovorí, ob?as sa Zemi pripletie do cesty aj o nie?o vä?ší balvan. Príkladom je rok 1908, ke? na Sibíri v blízkosti rieky Tunguzky dopadol asteroid (pravdepodobnejšie však kometárne jadro), ktorého výbuch zrovnal so Zemou lesy v okruhu stoviek kilometrov bolo ho po?u? tisícky kilometrov ?aleko. Ak by takéto teleso dopadlo nad obývané oblasti, mohlo z povrchu Zeme vymaza? celé mestá. ?alšou ukážkou nekone?ného príbehu bol dopad kométy Shoemaker-Levy 9 na Jupiter v roku 1994 – stopy obrovských explózií bolo možné pozorova? zo Zeme (kométa sa tesne pred dopadom na Jupiter vplyvom jeho silnej gravitácie rozpadla na nieko?ko kusov ve?kosti do 2 km, ktoré dopadli rýchlos?ou cca 60 km/s) nieko?ko mesiacov, a boli vidite?nejšie ako známa Ve?ká ?ervená škvrna. Sledovanie celej tejto drámy prakticky v priamom prenose bolo zaujímavé aj z toho dôvodu, že bolo názornou ukážkou toho ako Jupiter chráni Zem – v?aka Jupiteru totiž na Zem dopadalo (a bude dopada?) výrazne menej asteroidov a komét, Jupiter totiž ve?kú ?as? z nich zlikviduje ?i už priamo (dopadom na Jupiter) alebo zmení ich dráhy nato?ko, že opustia slne?nú sústavu. V?aka tej malej bodke na no?nej oblohe, ktorú si mnohí ani nevšimnú, tu máme na Zemi vä?ší pokoj od drvivých impaktov…

Zo zaujímavých udalostí posledného obdobia spome?me aj ?alšiu - pravdepodobne neviete, že v roku 1972 preletela nad štátom Utah (USA) a Albertou (Kanada) ohnivá gu?a, ktorá za sto sekúnd preletela cca 1500 km, a jej najnižšia výška nad povrchom Zeme bola 58 km. Táto gu?a bola asteroidom o ve?kosti cca 10 metrov, ktorý len tesne minul Zem, presnejšie sa vnoril do atmosféry a po 100-sekundovom lete sa odrazil spä? do kozmu. Ak by dopadol na Zem, energia výbuchu by bola ekvivalentná energii atómovej bomby zvrhnutej na Hirošimu.

V roku 2002 NASA objavila teleso o priemere 50 až 120 metrov, ktoré minulo Zem vo vzdialenosti len 120 tisíc km – tretina vzdialenosti Mesiaca od Zeme! Z h?adiska vesmírnych vzdialeností to bolo “tesne ved?a” – sta?í si napr. uvedomi?, že túto vzdialenos? preletí Zem pri svojom obehu okolo Slnka za cca šes? minút. NASA toto teleso objavila až tri dni po jeho najvä?šom priblížení k Zemi.

Ke?že rozprávame o impaktoch, nezaškodí pozrie? sa na zúbok aj ešte vä?ším exemplárom. Na to sa sta?í presunú? viac do minulosti – máme tu pekný príklad dinosaurov, ktoré najpravdepodobnejšie vyhynuli v?aka dopadu asi desa?kilometrového asteroidu do oblasti dnešného mexického polostrovu Yucatan (pozostatok dvojitého krátera Chicxulub s priemerom vonkajšieho valu cca 300 km bol objavený pod nánosmi sedimentov). Ten spôsobil celosvetové požiare, vyvrhol množstvo prachu do atmosféry Zeme, pravdepodobne prispel aj k narušeniu zemskej kôry a zvýšeniu sope?nej ?innosti, ?ím na nieko?ko desa?ro?í drasticky znížil množstvo slne?ného žiarenia dopadajúceho na povrch Zeme, ?ím sa obmedzila fotosyntéza. Dôsledkom bol drastický úbytok rastlín a takisto planktónu v moriach, a teda narušenie potravinového re?azca. Mimochodom, najnovšie po?íta?ové simulácie nazna?ujú, že tento asteroid bol úlomkom zo zrážky dvoch asteroidov, ktorá nastala pred cca 160 miliónmi rokmi v páse asteroidov medzi dvoma telesami s rozmermi cca 170 a 60 km, a ktoré sa roztrieštili na cca 300 telies vä?ších než 10 km a 140 tisíc vä?ších než 1 km. Jedno z tých vä?ších dopadlo na Zem (a spôsobilo vyhynutie dinosaurov), zatia??o ?alšie s ve?kou pravdepodobnos?ou vytvorilo 85 km kráter Tycho na Mesiaci (známy kráter s bledými “lú?mi”, ktoré vytvorila hmota vyrazená z miesta dopadu). Naš?astie však, odstránením dinosaurov, ktoré vládli Zemi extrémne dlho (cca 150 miliónov rokov – pre porovnanie, cicavce “vládnu” Zemi len cca 65 miliónov rokov), sa uvo?nila cesta pre vývoj iných druhov, konkrétne práve spomenutých cicavcov.

Ni? však nie je ?iernobiele, a aby nevznikol dojem, že dopady asteroidov musia by? zákonite škodlivé ?i deštruktívne, spome?me jeden dôležitý fakt - dopad asteroidov môže paradoxne aj prispie? k šíreniu života! Existuje nieko?ko asteroidov, ktoré preukázate?ne pochádzajú z Marsu (dôkazom je predovšetkým mineralogické a nukleotidové zloženie asteroidu), a ktoré nieko?ko miliónov rokov po vyrazení z povrchu Marsu vä?ším impaktom krúžili okolo Slnka až kým nedopadli na Zem. Vedci robili experimentálne výskumy, pri ktorých pozemské baktérie prežili vymrštenie, medziplanetárnu radiáciu (simulovanú ožarovaním) a aj následný dopad, vrátane extrémneho pre?aženia (pokusy sa uskuto?nili vystrelením projektilu s baktériami špeciálnymi delami schopnými vystreli? projektil rýchlos?ou až 5.1 km/s, ?o je úniková rýchlos? z povrchu Marsu). Ke?že proces je obojstranný, podobne musia aj na Marse existova? meteority, ktoré pôvodne boli na Zemi (vrátane baktérií), dostato?ne ve?ký impakt ich z nej vyrazil na obežnú dráhu okolo Slnka a neskôr dopadli na povrch Marsu. Na základe experimentálnych dôkazov sa teda môžme domnieva?, že planéty z?aleka nie sú nato?ko izolované ako sa doposia? myslelo, a že baktérie sa môžu medzi nimi v priebehu miliónov rokov v?aka asteroidom presúva?.




Meteorit ALH84001, ktorý pochádza z Marsu.
Tento meterorit sa stal predmetom horúcej debaty, pretože niektoré analýzy nazna?ovali, že sa v ?om môžu nachádza? fosílie baktérii z Marsu. Ni? také sa však nakoniec nepotvrdilo.


Druhým a ešte pozitívnejším dôsledkom dopadu asteroidov je skuto?nos?, že vä?šina vody nachádzajúcej sa na Zemi bola na ?u dopravená kométami z Oortovho oblaku na po?iatku vzniku našej planetárnej sústavy (po ukon?ení Ve?kého bombardovani). Podobným spôsobom dostali vesmírne dodávky vody aj Mars a Venuša, avšak neskôr obe takmer všetku vodu stratili (aj ke? pod?a najnovších zistení v podzemí Marsu stále ostalo pomerne ve?ké množstvo vody, ktorá ak by pokryla celý povrch Marsu, vytvorila by celoplanetárny oceán o h?bke možno až nieko?ko sto metrov). No nie je ?loveku po uvedomení si tohoto faktu tá voda hne? vzácnejšia? :-)
Význam vody pre vznik a vývoj života nie je nutné nikomu pripomína?, možno menej triviálnou je však dôležitos? prítomnosti uhlíka pre život. Uhlík je naj?ahším prvkom, ktorý je štvormocný - to znamená, že je schopný vytvori? chemickú väzbu až s ?alšími štyrmi atómami. Táto zdanlivo nepodstatná vec je z biochemického h?adiska nesmierne dôležitá - umož?uje totiž vytvori? nesmierne pestrú a bohatú škálu najrôznejších kombinácii uhlíka s inými atómami, pri?om uhlík vždy slúži ako "kostra", na ktorú sa napájajú ?alšie a ?alšie atómy. To je prí?inou, pre?o je základom všetkých aminokyselín, a teda aj bielkovín a DNA molekuly práve uhlík a nie iný prvok.
Žiaden iný ?ahký prvok nie je štvormocný, žiaden iný ?ahký (dôležitos? slova "?ahký" je v tom, že ?ažších prvkov vytvorili hviezdy podstatne menej ako ?ahkých) prvok by nemohol vytvori? také ve?ké množstvo biomolekúl, ktoré sú nevyhnutné pre fungovanie ohromne zložitého re?azca biochemických reakcií (pri malom po?te molekúl by nebolo možné vytvori? zložité biochemické procesy). Moderná technika sa za?ína inšpirova? touto fascinujúcou vlastnos?ou uhlíka, a napr. uhlíkové nanotrubi?ky, fulerény a ?alšie umelo vytvorené molekuly z uhlíka vykazujú priam zázra?né vlastnosti, ktoré v budúcnosti majú potenciál umožni? boom technológií - nenadarmo sa hovorí o "uhlíkovom" veku, ktorý bude nasledova? po dnešnom "atómovom". Štvormocnos? skrátka hýbe svetom. A - ?uduj sa svete - práve asteroidy a kométy sú nesmierne bohaté na uhlík a organické zlu?eniny. Ve?a z nich je doslovne "konzervou" prísad na výrobu života. Dopady asteroidov a komét teda zohrali významnú úlohu pri zarobení "prvotnej polievky", v ktorej sa "uvaril" prvý život, a kde našiel vhodnú živnú pôdu na ?alší rozvoj.

Takže ke? najbližšie budete vymýš?a? dar?ek pre svojich blízkych, darujte im napr. jablko - ve? jeho molekuly sú dovozom z miliardy kilometrov vzdialených kon?ín slne?nej sústavy. No nie je to vzácnos?? (autor tohoto ?lánku nezodpovedá za škody spôsobené realizáciou tohoto návrhu :-) )


Tretí pozitívny efekt prítomnosti asteroidov a komét v našej sústave sa prejaví až v budúcnosti. Asteroidy sú totiž výborným zdrojom nerastných surovín a kovov, ktorých obsahujú ve?ké množstvo. Odhaduje sa, že celková cena nerastov a hornín v asteroidoch je cca 100 miliárd USD na každého dnešného obyvate?a planéty Zem. Samozrejme je to odhad a teoretická hodnota, avšak ak sa prístup do vesmíru stane dostato?ne ekonomickým, je len otázkou ?asu kedy ?udstvo bude môc? využi? ?ažbu z asteroidov na svoj ?alší rozvoj - v?aka ich nízkej gravitácii totiž odvoz vy?aženého materiálu nepredstavuje technický problém. Ten by mohol výrazne pomôc? pri budovaní sond, kozmických lodí a koloniza?ných staníc. Kométy by naopak v?aka vysokému podielu vodného ?adu slúžili ako "?erpacie stanice s osviežením", kde by medziplanetárne lode mohli ?erpa? palivo (ke?že voda sa skladá z atómov kyslíka a vodíka, základných zložiek chemického paliva) a dopl?ova? zásoby vody pre posádku.

Sko?me však z úvah o blízkej budúcnosti do reality ve?mi ?alekej minulosti. Nemôžme nespomenú? udalos? vzniku nášho Mesiaca - pod?a najnovších výskumov totiž s najvä?šou pravdepodobnos?ou vznikol zrážkou ProtoZeme s planetezimálou ve?kosti Marsu len nieko?ko miliónov rokov po vzniku slne?nej sústavy. Táto zrážka roztavila vä?šiu ?as? oboch telies, pri?om množstvo materiálu sa dostalo na obežnú dráhu okolo novovzniknutého telesa. Najhustejší materiál (železo a nikel) sa prirodzene dostal predovšetkým do jadra Zeme, zatia??o na obežnej dráhe mal vä?šie zastúpenie menej hustý materiál – to je dôvod pre?o má Mesiac tak malú hustotu a malé jadro v porovnaní so Zemou, a naopak Zem jadro pomerne ve?ké (práve ve?kému rotujúcemu zemskému jadru v?a?íme za existenciu magnetického po?a Zeme, ktoré nás chráni pred kozmickou radiáciou).


Z obdobia po?iatkov slne?nej sústavy pochádza aj ?alšia perli?ka – rota?ná os planéty Urán je sklonená o viac ako 90 stup?ov vo?i jeho rota?nej rovine. ?udskejšími slovami povedané, kedysi musel Urán preži? obrovský impakt, ktorý ho “zrazil” a posunul os jeho rotácie, takže dnes je jedinou planétou, ktorá sa v podstate po svojej obežnej dráhe “vá?a”. Ve?kos? impaktu si môžete lepšie predstavi?, ak si uvedomíme, že hmotnos? Uránu je až 14.5 násobne vä?šia ako hmotnos? Zeme…


Podobným spôsobom prišla Venuša k svojej zvláštnej rotácii - je to jediná planéta, ktorá okolo svojej osi obieha v opa?nom smere. Jediná logická udalos?, ktorá mohla spôsobi? takúto anomáliu, je zásah masívnym impaktom (alebo sériou impaktov), ktoré zmenili smer jej rotácie...


Neodbo?ujme však príliš do popisu dávno minulých udalostí, pretože prvopo?iatky slne?nej sústavy boli prirodzene sprevádzané mohutnými impaktami, ke?že sa ešte len formovala. Tak masívne impakty ako boli tie posledne spomenuté sú však v dnešnej “vy?istenej” sústave už prakticky vylú?ené, reálne hroziace sú “len” asteroidy “dinosaurieho kalibru” a menšie. Vrá?me sa teda spä? do sú?asnosti.


NASA spustila prednedávnom program na vyh?adávanie NEO – Near Earth Objects (blízkozemné objekty). Princípom sú automatické ?alekoh?ady, ktoré scanujú oblohu v rôznych ?asových intervaloch, a software automaticky porovnáva snímky – asteroidy sa prejavia zmenou polohy na snímkach. Na základe zmeny (minimálne z troch fotografií) sa vypo?íta ich dráha. Zaujímavé sú samozrejme objekty, ktoré potenciálne hrozia zrážkou so Zemou, a teda logicky ktorých dráha sa kríži s dráhou Zeme. Doteraz bolo objavených nieko?ko tisíc takýchto objektov! Ich ve?kos? kolíše od nieko?kých metrov až po nieko?ko kilometrov, pri?om najmä tých menších je zmapovaných len menšia ?as?. Cie?om NASA je najbližšie roky zmapova? 90% všetkých blízkozemných objektov vä?ších ako jeden kilometer. Slúžia na to viaceré ?alekoh?ady a teamy, ako napr. LINEAR, NEAT, Space Watch, LONEOS, Catalina a iné.





Po?et známych blízkozemných asteroidov od roku 1980 do sú?asnosti.
?ervenou farbou sú ozna?ené ve?ké objekty s priemerom vä?ším ako jeden kilometer (poznáme ich už cca 750!), modrou farbou sú znázornené objekty všetkých ve?kostí. Ako vidie?, Zem ešte z?aleka pred vlastným prahom upratané nemá, a mapova? tieto objekty nie je zbyto?né úsilie. Prudký nárast objavov od roku 2000 spôsobilo nasadenie automatických ?alekoh?adov.



Poviete si – ?ože je pár sto metrov ?i kilometer oproti desiatim kilometrom, ktoré mal asteroid majúci na svedomí dinosaurov. Avšak už aj asteroid o ve?kosti nieko?ko desiatok metrov, ak by dopadol nad obývanú oblas?, by spôsobil katastrofu – mal by ni?ivú silu porovnate?nú s jadrovou náložou (samozrejme však bez sprievodnej rádioaktivity). Navyše, atmosféra by tiež utrpela množstvom vyvrhnutého prachu (sta?í spomenú? “oby?ajný” výbuch sopky Tambora v roku 1815, v?aka ktorému sa nieko?ko rokov vznášal prach v stratosfére, a nasledujúce roky sa nazývali “roky bez leta”, kvôli zníženej celosvetovej teplote a nižšej úrode pšenice). Asteroid o ve?kosti 50 metrov už spôsobí kontinentálnu katastrofu.





Jeden z robotických teleskopov slúžiacich na vyh?adávanie NEO – štyri tubusy umož?ujú zosníma? sú?asne vä?šiu plochu na oblohe, ?o je nevyhnutnos? ak chceme rýchlo preh?adáva? celú oblohu. Zdroj: Los Alamos National Laboratory.


Komplikáciou je skuto?nos?, že vypo?íta? dráhu telesa v slne?nej sústave nie je jednoduché. Pritom vysoká presnos? je nevyhnutná pre presnú predpove? rizika zrážky – sta?í si uvedomi?, že Zem je v porovnaní s ve?kos?ou priestoru mizivo malá – asteroid s dráhou podobnou zemskej preletí za rok cca jednu miliardu kilometrov. Ak by sme spozorovali asteroid, ktorý by sa mal zrazi? so Zemou (ktorej priemer je zhruba 12 700 km) povedzme za desa? rokov, je nutné vypo?íta? jeho dráhu s presnos?ou 1:100 000 a vä?šou. To je nesmierne ?ažké, a to predovšetkým z dvoch dôvodov: presnos? merania dráhy závisí na po?te meraní polohy na oblohe (?ím viac meraní a ?ím sú ?asovo vzdialenejšie od seba, tým je presnos? ur?enia dráhy lepšia), a druhým dôvodom je, že dráha telesa sa ?asom mení. Spôsobuje to gravitácia ostatných telies slne?nej sústavy, ktoré sa neustále pohybujú (planéty, ve?ké asteroidy…) a ktoré menia dráhu svojich menších kolegov. Suma sumárum, vypo?íta? pravdepodobnos? zrážky asteroidu so Zemou je porovnate?né so snahou ur?i? pravdepodobnos? zásahu ter?a o priemere 10 cm ak na neho strie?ate zo vzdialenosti 10 kilometrov. ?ažká to úloha.


Avšak, realizovate?ná. Automatické ?alekoh?ady nám posledné roky poskytujú obdivuhodné množstvo údajov o dráhach asteroidov križujúcich dráhu Zeme. Tieto údaje sú však bezcenné, ak sa nepoužije dostato?ná výpo?tová sila, ktorá ich zanalyzuje, a vypo?íta do budúcnosti dráhy pod?a napozorovaných parametrov.


Orbit@home




Pasquale Tricarico, vedecký výzkumník na Planetary Science Institute.


Pasquale Tricarico prišiel pred?asom s výborným nápadom – ve? je to úloha ako stvorená pre distribuované výpo?ty, pre BOINC! Po nieko?kých rokoch tento nápad ocenila aj NASA, ktorá mu udelila grant, a to aj na základe toho, že Pasquale má bohaté skúsenosti s vývojom softwareu slúžiaceho na simulácie pohybu telies v slne?nej sústave (ORSA).

Každé PC vypo?íta dráhu asteroidu na mnoho rokov dopredu na základe doposia? známych parametrov dráhy. Výpo?et nie je nijak jednoduchý, rieši? zložité parciálne diferenciálne rovnice je numericky extrémne náro?né, navyše, pre požadovanú vysokú presnos? je nutné zahr?ova? aj efekty teórie relativity (najdôležitejším z nich je tzv. stá?anie periastra - skuto?nos?, že miesto, kde obežnica dosiahne bod najbližší k obiehanému telesu, sa v priebehu ?asu v priestore pomali?ky posúva okolo obiehaného telesa. Pozorovali ho už v devätnástom storo?í pri planéte Merkúr, a zostávalo ve?kou záhadou, že je výrazne vyššie ako predpovedá newtonova gravita?ná teória. Záhadu vyriešila až teória relativity, ktorá ju dokázala vysvetli? a vypo?íta? stá?anie s vynikajúcou presnos?ou. Z historického h?adiska to bol jeden zo silných argumentov, ktorý napomohol inak s rezervou prijímanej teórii relativity získa? reputáciu vo vedeckých kruhoch). Výsledky sa odošlú spä? na centrálny server, kde sa vyselektujú tie, ktorých pravdepodobnos? zrážky bude nad kritickým prahom. Tie sa budú analyzova? ?alej, prípadne sa na dané asteroidy sústredia pozorovatelia a spresnia ich dráhu.

Projekt je momentálne v prealfa štádiu. Bližšie informácie o aktuálnom stave nájdete na stránkach projektu alebo aj na našom fóre.

Tento postup “preventívneho výpo?tu” je ve?mi dôležitý – ?ím skôr totiž odhalíme prípadnú zrážku so Zemou, tým ?ahšie, lacnejšie a úspešnejšie sa môžme bráni?. Poviete si – ako sa predsa dá bráni? dopadu nieko?komiliardtonového telesa, ktoré sa na nás bude rúti? rýchlos?ou nieko?ko kilometrov za sekundu? Nezúfajte, dá sa to, a to dokonca nieko?kými spôsobmi.


Kto do teba kame?om, ty do?ho sondou

Možností ako sa vyhnú? asteroidu je viacero. Prirodzene, všetky sú založené na nevyhnutnosti zmeny jeho dráhy. Zabudnime na naivné predstavy o hrdinskom nav?taní a odpálení jadrovej nálože, ktorá rozmetá asteroid na kusy. Situácia by sa takýmto riešením totiž s najvä?šou pravdepodobnos?ou len zhoršila. Asteroid by sa síce rozdelil, avšak mnohé jeho ?asti by napriek tomu dopadli na Zem, pri?om by zasiahli ešte vä?šie územie ako jednoliaty asteroid. Navyše, od istej ve?kosti (zhruba od 35 metrov – závisiac od konzistencie a zloženia dopadajúceho telesa) už atmosféra Zeme nepredstavuje ochranu pred dopadajúcimi telesami, a teda desa? stometrových asteroidov je rovnako ni?ivých (a v?aka spomínanému rozmiestneniu na vä?šom území azda ešte ni?ivejších) ako jeden asteroid, ktorý by mal hmotnos? rovnú sú?tu ich hmotností.

My sa sústre?me nie na hollywoodske, ale na racionálnejšie možnosti riešenia. Použitie termonukleárnej nálože má význam, ak by spôsobila odparenie (nielen rozbitie) vä?šej ?asti asteroidu. Výsledok tohto spôsobu je však ?ažko predpovedate?ný a riskantný – je totiž extrémne závislý na presnej znalosti štruktúry, konzistencie a zloženia asteroidu, ?o je prakticky nemožné získa? bez celej svorky sond, vrtov a dostatku ?asu na h?bkový prieskum asteroidu, a aj tak by tu vždy bola ve?ká neistota. Podobne je na tom aj spôsob využívajúci odpálenie vä?šieho po?tu menších povrchových jadrových náloží, ktoré by asteroid nepoškodili, ale by vplyvom zákona akcie a reakcie spôsobili jeho posun. Naneš?astie ve?a asteroidov je zna?ne poréznych a nesúdržných a je tu ve?mi ve?ké riziko rozpadu asteroidu na fragmenty, ktoré môžu by?, ako sme spomínali, ešte nebezpe?nejšie – aj v?aka tomu, že proces roztrieštenia asteroidu už je nevratný. Skrátka, riziko je neakceptovate?ne ve?ké.


Priamy kinetický zásah je ?alšou možnos?ou, ktorá však taktiež hrozí rozpadom asteroidu na fragmenty. Jeho princíp je jednoduchý – zasiahnu? cie?ový asteroid telesom, pri?om kinetická energia dopadu spôsobí vychýlenie jeho dráhy. Európska kozmická agentúra ESA pripravuje dokonca misiu s cie?om testova? tento spôsob, pod názvom Don Quijote. Úspešná však už bola aj sonda Deep Impact, ktorá v roku 2005 zasiahla medeným projektilom o hmotnosti 370 kg jadro kométy 9P/Tempel. Projektil vyvrhol do priestoru množstvo hmoty z jadra kométy, ktorý okololetiaca sonda analyzovala. Cie?om teda nebolo zmeni? dráhu kométy, ale skúma? jej vnútornú štruktúru, v každom prípade však je to pekná ukážka, že technológia a navigácia je schopná navies? projektil aj na tak malý a rýchlo sa pohybujúci cie? akým kométa ?i asteroid sú. Mimochodom, zjasnenie kométy spôsobené vyvrhnutým materiálom bolo pozorovate?né aj zo Zeme. Podobne bola úspešná aj sonda Star Dust, ktorá v roku 2006 priviezla vzorku z kómy kométy (?iže z jej "chvosta" - sonda na kométe nepristála) na Zem, a bolo možné zapoji? sa do jej analázy aj pomocou DC projektu Stardust@home. No a ke? už spomíname sondy doposia? vyslané k asteroidom ?i kométam, nemôžme vynecha? európsku sondu Rosetta, ktorá má namierené ku kométe Churymov-Gerasimenko s plánovaným rande v roku 2014, ?i americkú sondu Dawn, ktorá po viacerých odkladoch a dokonca úplnom zrušení nakoniec v sepetembri 2007 odštartovala k trpasli?ej planéte Ceres (najvä?šie teleso v páse medzi Marsom a Jupiterom s priemerom takmer 1000 km), a Vesta (druhé najvä?šie teleso v páse asteroidov s priemerom takmer 600 km). O týchto dvoch telesách máme len ve?mi málo informácii, pritom môžu výrazne pomôc? nášmu pochopeniu štruktúry, minulosti a zloženiu asteroidov. Len pre zaujímavos? - štyri najvä?šie asteroidy (Ceres, Juno, Palas a Vesta) boli od svojho objavu (Ceres bol objavený v roku 1801) až do roku 1845 považované za planéty (ke?že všetci o?akávali, že medzi Marsom a Jupiterom by mala by? ešte jedna planéta), takže slne?ná sústava mala nieko?ko desa?ro?í až dvanás? oficiálnych planét. Až ke? sa zistilo, že nejde o planéty, ale len asteroidy, boli zo zoznamu vypustené - takže prípad Pluta, ktoré bolo nedávno Medzinárodnou astronomickou úniou vyradené zo zoznamu planét, nie je vôbec prvý a ojedinelý. Astronómia je zjavne jednou z mála oblastí, ktorá si jednoducho svoje chyby otvorene prizná a napraví ich :-) . Vymenovanie doterajšieho úsilia ?udstva o stretnutia s asteroidmi ukon?ime zmienkou o sonde NEAR, ktorá v roku 2000 strávila neiko?ko týžd?ov na orbite okolo asteroidu Eros (320 x 366 km) a japonskej sonde Hayabusa (ku ktorej sa ešte v tomto ?lánku vrátime).





Zásah kompéty 9P/Tempel projektilom zo sondy Deep Impact v roku 2005. Snímku získala sonda prelietavajúca okolo zasiahnutej kométy.



Inou dôvtipnou a prekvapujúco jednoduchou metódou je využitie tzv. Jarkowskeho efektu. Ten spo?íva v tom, že slne?né žiarenie (ako už bolo spomenuté) vytvára tlak. Je známe, že biely povrch odráža takmer všetko dopadajúce žiarenie, zatia??o tmavý povrch ho takmer všetko pohlcuje (vlastnos? odrazivosti sa nazýva albedo). Táto skuto?nos? spôsobí, že ak je ?as? povrchu asteroidu výraznejšie bledšej farby ako iná, slne?né žiarenie bude vytvára? na rôzne ?asti asteroidu rôzny tlak. Z dlhodobého h?adiska dochádza potom k zmene rotácie asteroidu a dokonca k miernej zmene jeho dráhy. Tento jav už bol v praxi pozorovaný a potvrdený. Ak by sme teda vyslali sondu, ktorá by rozprášila na polovici povrchu asteroidu (presné rozdelenie by záviselo od jeho geometrického tvaru) materiál s vysokou odrazivos?ou, inými slovami biely prášok, zatia??o zvyšok povrchu by zostal tmavý (prirodzená odrazivos? asteroidov je menšia než 10%), za nieko?ko rokov az desa?ro?í by sa dráha asteroidu mierne zmenila. Na nieko?kostometrov ve?ký asteroid by posta?ilo len nieko?ko ton materiálu, ?o už je v technických možnostiach aj sú?asných družíc (napr. sonda Cassini vyslaná ešte v roku 1995 až k Saturnu má hmotnos? nieko?ko ton).

Gravita?ný traktor je ?alšou dôvtipnou metódou ako už so sú?asnou technikou spôsobi? posun dráhy asteroidu. Princíp je tiež ve?mi jednoduchý – k asteroidu sa vyšle sonda, ktorá “zaparkuje” v tesnej blízkosti hroziaceho votrelca. Pomocou iónových motorov (ktoré už boli úspešne otestované na nieko?kých medziplanetárnych sondách, a ktoré sú narozdiel od chemických motorov schopné pracova? nepretržite nieko?ko mesiacov až rokov) so slabým ?ahom by sa udržiavala neustále v požadovanej pozícii vo?i asteroidu (vo vzdialenosti nieko?ko desiatok metrov), pri?om svojou hmotnos?ou a vlastnou mikrogravitáciou by spôsobila v priebehu nieko?kých rokov zmenu dráhy asteroidu. Na nieko?kostometrový asteroid by posta?ila sonda s hmotnos?ou rádovo desiatich ton.





Gravita?ný traktor, ktorý svojou mikrogravitáciou v priebehu dostasto?ne dlhého ?asu spôsobí malé vychýlenie dráhy asteroidu. Svoju polohu by udržiaval pomocou iónových motorov schopných pracova? nepretržite po dobu mnohých mesiacov až rokov. Zdroj: NASA.


Existujú aj ?alšie návrhy, ako napr. umiestnenie solárnych plachiet na asteroid, ktoré využijú (už nieko?kokrát zmie?ovaný) vplyv tlaku slne?ného žiarenia; ?alej sústredenie slne?ného žiarenia na povrch asteroidu pomocou zrkadiel, a nieko?ko ?alších… Aj ke? žiaden z nich nebol priamo odskúšaný, predstavujú racionálne podložený arzenál spôsobov, ktoré v prípade dostato?ne skorého odhalenia rizika zrážky môžu zrážke predís?.

Ako však vidíte, všetky (spo?ahlivé) metódy vyžadujú práve ten dostato?ný predstih, s ktorým je potrebné zrážku predpoveda?. Preto je tak dôležité venova? ve?kú pozornos? mapovaniu zemského okolia a jeho analýze. Takže – NASA pozoruj a deteguj, a Orbit@home – analyzuj, po?ítaj a predpovedaj! Máme výhodu, že narozdiel od dinosaurov o riziku už vieme…


Juraj Kotulic Bunta, Ph.D



 

 

 




Príloha: Zaujímavé krátery a asteroidy v slne?nej sústave:






Re?az kráterov na Jupiterovom mesiaci Ganymedes,
spôsobená dopadom kométy, ktorá sa pred dopadom rozpadla vplyvom gravitácie Jupitera (podobne ako kométa Shomekaer-Levy 9 v roku 1994). Zdroj: NASA.






South-Pole Aitken Basin – najvä?ší doposia? odhalený kráter v slne?nej sústave. Nachádza sa na našom Mesiaci, má priemer 2100 km (!), a vznikol v dobách tzv. Ve?kého bombardovania. Kvôli jeho ozrutným rozmerom (dopad takmer spôsobil rozpad Mesiaca) bolo kráter možné odhali? až v?aka presným meraniam povrchových nerovností na Mesiaci pomocou obiehajúcich sond. Zaujímavos?ou je, že Ve?ké bombardovanie nastalo až cca 700 miliónov rokov po vzniku slne?nej sústavy, ke? už bola situácia pomerne pokojná a naša sústava už pomerne “uprataná”. Predpokladá sa, že táto fáza bola spôsobená zmenami v dráhach vonkajších planét, ktoré sa pod?a po?íta?ových simulácii postupne vz?a?ovali od Slnka – v istej fáze sa Neptún ako najvzdialenejšia planéta v?aka tomuto vz?a?ovaniu dostal tak ?aleko, že narušil dráhy objektov Kuiperovho pásu asteroidov, pri?om viacero z nich sa dostalo aj do vnútornej slne?nej sústavy a ke?že sa jednalo o telesá s priemermi stoviek kilometrov, spôsobili ozrutné impaktné krátery (okrem South-Pole Aitken je známy aj Caloris Basin na Merkúre. Najnovšie fotografie sondy Messenger z januára 2008 ukazujú, že tento kráter má priemer úctyhodných cca 1600 km). Podporou pre túto možnos? je aj fakt, že Neptúnove mesiace vykazujú mnohé anomálie, poukazujúce na to, že sú to vlastne zachytené telesá Kuiperovho pásu - okrem ich zloženia podobného zloženiu Pluta ich usved?uje aj to, že rotujú okolo Neptúnu proti smeru jeho rotácie (nemohli teda vzniknú? spolo?ne s ním). Najvä?ším takýmto jeho zachyteným mesiacom je Tritón, siedmy najvä?ší mesiac v slne?nej sústave s priemerom až 2700 km. Iné Neptúnove mesiace zas vykazujú znaky kompletného roztrieštenia a opätovného zloženia. Takto sú pekne logicky poprepájané udalosti vonkajšej aj vnútornej slne?nej sústavy. Odha?ovanie týchto katakliziem je ako vzrušujúca historická detektívka – dôkazy máme pekne naservírované, len si ich treba správne vyloži? a pospája? dohromady… Zdroj: NASA.




Saturnov mesiac Mimas sa takmer rozpadol,
ke? dostal zásah od asteroidu, ktorý vytvoril vzh?adom na jeho rozmery obrovský 130 km kráter pomenovaný Herschel. Zdroj: NASA.






Manicouagan kráter v kanadskom Quebecu,
jeden z najvä?ších zachovaných impaktných kráterov na Zemi. Dnes je naplnený vodou jazera o priemere 70 km, je to však len jeho vnútorný val. Vonkajší val, ktorý za 210 miliónov rokov vymazala erózia, a odhalili ho geológovia, mal priemer 100 km. Všetky zachované krátery na Zemi sú však pomerne mladé (?ože je to 200 miliónov rokov, ke? Zem vznikla pred 4,6 miliardami rokmi, a navyše posledné stámilióny rokov sú z h?adiska intenzity bombardovania relatívne pokojné), pretože staré a naozaj ve?ké už dávno vymazala erózia a drift kontinentov. Zdroj: NASA.






Asteroid Itokawa,
ktorý bol cie?om návštevy japonskej sondy Hayabusa, ktorá ako prvá sonda odobrala a má prinies? vzorky materiálu priamo z asteroidu na Zem (bohužia? sa vyskytli technické problémy, v?aka ktorým nie je isté, ?i odber vzorky prebehol úspešne - dozvieme sa to až pro príchode sondy naspä? na Zem a otvorení kontajneru na vzorky v júni 2010). Tento asteroid sa skladá z dvoch menších asteroidov, ktoré pôvodne okole seba obiehali, ale ?asom sa k sebe priblížili a splynuli, spojené su?ou, malými balvanmi a prachom. Preto má tvar "nepodareného zemiaku" ?i "burského oriešku", a takisto už aj na prvý poh?ad nedostatok kráterov. Nie je to ni? výnimo?né - vedci boli posledné roky prekvapení, ke? zistili, že množstvo asteroidov je dvojitých, dokonca aj trojitých ?i viacnásobných. Vysvetlil sa tým aj fakt, že na telesách slne?nej sústavy je podozrivo ve?a dvojitých kráterov, ktoré vznikli práve dopadom dvojitých planétok. Je to krásna ukážka nami spomínaného nekone?ného príbehu - zlu?ovanie ?i zrážky a rozbíjanie asteroidov neustále pokra?uje, aj ke? so znižujúcou sa intenzitou... Zdroj: JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency.)






Jazerá East Clearwater v Kanade,
ktoré vznikli dopadom dvojitého asteroidu. Zásah dvojitým projektilom nie je v slne?nej sústave výnimo?ný. Zoznam všetkých objavených kráterov na tvári našej Zeme vrátane presných údajov a fotografií nájdete na tejto stránke. Zdroj: NASA.






Prvý objavený dvojitý asteroid - Ida a Dactyl.
Fotografiu zosnímala sonda Galileo v roku 1993 pri tesnom prelete popri asteroide. V propredí vidíte hlavný asteroid Ida s rozmermi cca 60x25x20 km, vpravo v dia?ke je jeho súputník Dactyl s priemerom 1,4 km, ktorý okolo neho obieha v priemernej vzdialenosti 108 km raz za 1,54 d?a. Aj ke? tento asteroid nekríži dráhu Zeme, spomedzi tých ?o ju pretínajú sú známe štyri dvojité, dokonca za?iatkom roku 2008 bol objavený prvý trojitý asteroid 2001 SN263 krížiaci dráhu našej materskej planéty - mimochodom, bol objavený starým známym "se?áckym" rádiotelesoppom v Arecibo. Trojitých asteroidov v páse planétok je však znýmych ve?a. Koniec koncov, v Kuiperovom páse nie sú zriedkavé dokonca ani štvorité systémy - poznaáme zatia? dva, jedným z nich je známe Pluto so svojim mesiacom Charónom (objaveným v roku 1979) a ?alšími dvoma malými satelitmi Nix a Hydra, objavenými v roku 2005. Zdroj: NASA.





















a)

b)

c)
Medzi zaujímavé objekty patria aj mesia?iky planét (ktoré ?astokrát len zachytenými asteroidmi).
Na obrázkoch vidíme mesia?ik Saturnu zvaný Atlas [a) poh?ad zboku. b) poh?ad zhora, c) po?íta?ový model], ktorý svoj pôvodne "klasický asteroidný" tvar zmenil akumulovaním hmoty zo Saturnovho prstenca, v ktorom obieha okolo svojej materskej planéty. Výsledkom je vzh?ad rozhodne netradi?ný, a síce nie?o, ?o sa podobá na lietajúci tanier. :-) Zdroj: NASA.

Pripomienky a komentáre k ?lánku




Vytvoril: Duro Kotulic Bunta [20. február 2008 16:18:22] / Upravené: [21. február 2008 10:30:42] / Počet zobrazení: [10397]