15 kilometrin läpimittainen Ganesa-asteroidi on piirtänyt infrapunasatelliitin ottamaan kuvaan punaisten pisteiden jonon.

Tähtäimessä maa

Planeettojen joukossa risteilee suuri määrä asteroideja ja komeettoja. Osa niistä leikkaa Maan radan. Ennemmin tai myöhemmin tapahtuu törmäys.

15 kilometrin läpimittainen Ganesa-asteroidi on piirtänyt infrapunasatelliitin ottamaan kuvaan punaisten pisteiden jonon. © NASA
Tiede 09.08.2019 06:00
Teksti Markus Hotakainen Kuvat Nasa

Suuren asteroidin uhreiksi joutuneilla dinosauruksilla oli armonaikaa vielä toistakymmentä miljoonaa vuotta, kun nykyisen Lappajärven tienoo muuttui äkisti kosmiseksi maalitauluksi.

Puolitoistakilometrinen asteroidi kiisi kohti maapalloa kymmenien kilometrien sekuntinopeudella. Maan ja Kuun välimatka taittui kahdessa tunnissa.

Asteroidi tunkeutui ilmakehään ja alkoi kuumentua. Kaksi sekuntia myöhemmin se jo iskeytyi maankamaraan.

Mitään ei ollut tehtävissä. Toisaalta ketään ei ollut mitään tekemässäkään.

Entä nyt, 77 miljoonaa vuotta myöhemmin?

 

Jos Lappajärven parikymmenkilometrisen kraatterin synnyttäneen asteroidin kokokaima olisi suuntaamassa kohti Maata, tietäisimme siitä vuosia etukäteen.

”Tällä hetkellä tunnemme noin 95 prosenttia yli kilometrin läpimittaisista lähiasteroideista, sillä suuret kappaleet on helpompi löytää. Yli 40-metrisistä olemme kuitenkin löytäneet vasta vajaan kolmanneksen”, arvioi Davide Farnocchia, joka on tutkijana Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan Neo-keskuksessa (Center for Near Earth Object Studies).

Neo eli ”Near-Earth Object” tarkoittaa lähiavaruuden kohdetta. Neot eivät ole mikään uusi asia. Jo 1600-luvulta lähtien joidenkin komeettojen on tiedetty toisinaan ohittavan planeettoja lähietäisyydeltä.

Suurin osa sadoistatuhansista tunnetuista asteroideista kiertää Aurinkoa turvallisella etäisyydellä Marsin ja Jupiterin ratojen välissä levittäytyvällä vyöhykkeellä.

Ensimmäinen asteroidi, jonka rata tuo sen aika ajoin Maan lähettyville, löytyi vuonna 1898. Sen bongasi Berliinin observatoriossa taivaita tutkinut Carl Gustav Witt. Pitkulainen, yli 30 kilometrin mittainen kivenmurikka sai nimekseen Eros.

Asteroidiksi Eros tunnetaan poikkeuksellisen hyvin, sillä NEAR Shoemaker -luotain kiersi sitä 2000-luvun alussa vuoden ajan ja tömähti lopulta sen pinnalle. Viimeiset kuvat ovat vain runsaan sadan metrin korkeudelta.

Eros ei voi törmätä maapalloon – ainakaan lähitulevaisuudessa. Eroksen rata vie sen etäisimmillään Marsin radan ulkopuolelle, lähimmillään se tulee noin 25 miljoonan kilometrin päähän Maasta.

Pitkillä aikaväleillä asteroidien radat kuitenkin muuttuvat planeettojen, etenkin Jupiterin, vetovoiman vaikutuksesta. Parissa miljoonassa vuodessa Eroksen rata voi venähtää niin, että se leikkaa Maan radan.

Törmäyksen todennäköisyys kasvaa silloin 50 prosenttiin – mutta vasta satojen miljoonien vuosien aikavälillä.

Lähiasteroideja tunnetaan yli 20 000. Niistä joka kymmenes on ”potentiaalisesti vaarallinen”.

Emme silti ole turvassa. Eroksen vanavedessä lähiasteroideja löytyi lisää, alkuun tosin hyvin harvakseltaan. Viidessä vuosikymmenessä niitä jäi havaitsijoiden haaviin vain 13 kappaletta.

Sittemmin tahti on kiihtynyt. 1990-luvulle tultaessa lukumäärä oli kymmenkertaistunut, nykyisten etsintäohjelmien ansiosta uusia lähiasteroideja löytyy viikossa enemmän kuin 1900-luvun alkupuoliskolla yhteensä.

Tällä hetkellä lähiasteroideja tunnetaan yli 20 000. Noin joka kymmenes on ”potentiaalisesti vaarallinen” eli saattaa ennen pitkää törmätä Maahan. Niistä puolestaan runsaat 150 on läpimitaltaan yli kilometrin, siis samaa luokkaa kuin Lappajärven synnyttänyt asteroidi.

Tuore esimerkki kuvaa hyvin nykyisten etsintäjärjestelmien tehokkuutta. 22. kesäkuuta GOES-16-sääsatelliitti havaitsi Karibianmeren yllä leimahduksen, joka ei ollut trooppista salamointia. Kävi ilmi, että öisellä taivaalla oli tuhoutunut pieni asteroidi.

Havaijilla sijaitseva Atlas-teleskooppi oli aiemmin samana päivänä bongannut noin viiden metrin läpimittaisen kohteen, joka oli lähestymässä Maata hieman Kuuta kauempana.

Davide Farnocchia totesi tekemiensä laskelmien perusteella, että kappale on todennäköisesti syöksynyt Maan ilmakehään ja aiheuttanut satelliitin havaitseman leimahduksen.

Farnocchian olettamus asteroidin tuhoutumisesta sai vahvistuksen, kun 2019 MO -tunnuksen saanut kivenlohkare löytyi myös Pan-STARRS 2 -robottiteleskoopin ottamista kuvista.

Neo-keskuksen tietokoneissa ruksuttava Scout-ohjelmisto oli laskenut Atlas-teleskoopin havaintojen perusteella, että kappale saattaa törmätä maapalloon.

Ohjelmiston tehtävänä on varoittaa vaarallisiksi luokiteltavista kappaleista, mutta se oli arvioinut, että 2019 MO on kooltaan liian pieni aiheuttaakseen vahinkoa: läpimitaltaan metrien luokkaa olevat kappaleet höyrystyvät korkealla Maan ilmakehässä.

”Meidän ei ole edes tarkoitus seurata näin pieniä asteroideja, mutta tapaus osoittaa, kuinka tehokkaita etsintäohjelmamme ovat”, Farnocchia toteaa.

On siis lohdullista, että tarkoitusta varten rakennettu järjestelmä havaitsi asteroidin, joka oli paljon pienempi kuin sen varsinaiset kohteet. Aina varoitusta ei tule.

Lappajärvi on 77 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen asteroiditörmäyksen aiheuttama kraatteri.

Lappajärvi on 77 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen asteroiditörmäyksen aiheuttama kraatteri. © NASA

Helmikuussa 2013 Tšeljabinskin yläpuolella tuhoutui parikymmenmetrinen asteroidi. Se räjähti noin 30 kilometrin korkeudella kymmenien Hiroshiman atomipommien voimalla.

Syntynyt paineaalto vaurioitti tuhansia rakennuksia ja rikkoi ikkunoita, joista singonneet lasinsirpaleet aiheuttivat vammoja noin 1 500 ihmiselle. Kaikki tapahtui äkkiä ja yllättäen.

”Tšeljabinskin asteroidi tuli Auringon suunnasta”, Farnocchia selventää.

”Optiset kaukoputket pystyvät tarkkailemaan ainoastaan yötaivasta, joten etsintäohjelmat eivät havainneet asteroidia sen lähestyessä Maata.”

Muutaman metrin kokoisia kappaleita osuu Maahan parin vuoden välein. Mitä isommista asteroideista on kyse, sitä harvinaisemmiksi törmäykset käyvät.

 

Kesäkuun alkupuolella mediassa uutisoitiin asteroidista 2006 QV89, joka on törmäämässä Maahan ensi syksynä. Kappaleella on läpimittaa noin 40 metriä eli tuplasti enemmän kuin Tšeljabinskin yllä räjähtäneellä asteroidilla.

40-metrisen asteroidin tuhoutuminen aiheuttaisi todennäköisesti paljon suurempaa vahinkoa kuin Tšeljabinskin räjähdys, vaikka se hajoaisikin yläilmoissa. 9.9.19 ei kuitenkaan ole mikään kohtalon- tai varsinkaan maailmanlopunpäivä.

Todellisuudessa 2006 QV89 pyyhältää Maan ohi lähes seitsemän miljoonan kilometrin päästä eli parikymmentä kertaa Kuuta kauempaa. Sama toistuu hieman erilaisin etäisyyksin myös vuosina 2032, 2045 ja 2062.

Ei siis hätää, mutta mistä moinen kalabaliikki? Asteroidi, jonka tunnus kertoo sen löytyneen jo vuonna 2006, on Euroopan avaruusjärjestön ylläpitämällä ”riskilistalla”.

Sille päätyy, jos asteroidin rataa ei tunneta aivan tarkasti. 2006 QV89 katosi pian löytymisensä jälkeen, eikä sitä ole sen koommin onnistuttu havaitsemaan uudelleen.

Todennäköisyys osua Maahan syyskuussa on vain noin 1:7 000, siis promillen kymmenyksen luokkaa. Moinen lukema riittää kuitenkin hyvin kohujuttujen perusteeksi.

 

Kaikkein ahkerimmin tuomiopäivää julistavissa otsikoissa on vieraillut Apophis, joka löydettiin vuonna 2004. Asteroidille tuoreeltaan laskettu rata näytti sen olevan törmäyskurssilla Maan kanssa.

Huhtikuussa 2029 Apophis ohittaisi maapallon niin läheltä, että kosmisen kolarin mahdollisuutta ei voitu sulkea pois: törmäyksen todennäköisyydeksi arvioitiin 2,7 prosenttia.

Uhkaava asteroidi on läpimitaltaan yli 300-metrinen. Jos se osuisi Maahan, törmäyksessä vapautuva energia olisi lähes 900 TNT-megatonnia.

Jos sitä vertaa Hiroshimaan pudotettuun atomipommiin, Apophiksen törmäyksessä vapautuisi energiaa lähes 70 000 kertaa enemmän. Jopa kaikkien aikojen voimakkain ydinlataus, Neuvostoliiton vuonna 1961 räjäyttämä Tsar-Bomba, kalpenee 57 TNT-megatonnillaan.

Apophiksen törmäys vastaisi 9,0 richterin maanjäristystä. Jouluna 2004 Intian valtameressä tapahtui yhtä voimakas maanjäristys. Sen nostattama tsunami surmasi 200 000 ihmistä.

Kun havaintoja kertyi lisää, asteroidin rata pystyttiin laskemaan tarkemmin. Se ei törmääkään Maahan 13.4.2029, vaan pyyhkäisee kotiplaneettamme ohi vähän yli 30 000 kilometrin päästä.

Sekin on melkein – mutta onneksi vain melkein – napakymppi, sillä Kuu on Maasta reilusti yli kymmenen kertaa kauempana.

Asteroiditörmäyksen aiheuttamaa vaaraa mittaavalla Torinon asteikolla Apophis kuuluu luokkaan 0–1 eli harmittomat. Tarkkailua vaativien kappaleiden lukema on 2–4, uhkaavien 5–7 ja varmojen törmäysten 8–10. Asteikko perustuu asteroidin liike-energiaan ja törmäyksen todennäköisyyteen.

Tehokkaista etsintäjärjestelmistä huolimatta emme pysty millään keinoin estämään asteroidin tai komeetan törmäystä, oli se sitten iso tai pieni. Suunnitelmissa on kuitenkin saada tilanteeseen muutos.

Deep Impact -luotaimen iskeytyjä ohjattiin vuonna 2005 törmäämään Tempel 1 -komeettaan.

Deep Impact -luotaimen iskeytyjä ohjattiin vuonna 2005 törmäämään Tempel 1 -komeettaan. © NASA

Asteroidien uhka on todellinen, eikä siihen valmistautuminen ole mitään foliohattuisten haihattelua. Euroopassa asialla on NEOShield, monikansallinen konsortio, jossa on mukana sekä tieteellisiä instituutteja että ilmailu-, avaruus- ja puolustusalan yrityksiä.

Hanke on itse asiassa jo kakkosvaiheessa. Vuonna 2012 käynnistynyt kolmivuotinen NEOShield-1-ohjelma loi pohjan, jolta NEOShield-2 jatkaa asteroiditorjunnan kehittämistä sekä teoreettisen tutkimuksen että käytännön kokeiden avulla.

Keskeisinä teemoina ovat asteroidien ominaisuuksien tarkempi määrittely, jotta tiedetään, mitä kannattaa yrittää tehdä, ja tekniikka, jolla torjuntalennoille lähetettävät luotaimet pystyvät suoriutumaan tehtävästään – millaiseksi se sitten muotoutuukaan.

Tähän mennessä luotaimilla on tutkittu viittätoista asteroidia ja kahdeksaa komeettaa. Aurinkokunnan pienkappaleet muodostavat kuitenkin niin kirjavan kokoelman, että niiden ominaisuuksissa on vielä paljon selvitettävää.

Kosmista kolaria ei estetä lähettämällä Bruce Willis mielipuolisine öljynporausporukoineen upottamaan atomipommeja asteroidin tai komeetan uumeniin. Armageddon-elokuvassa nähty ydinräjähteiden kanssa ährääminen ei olisi kovin tehokas tai välttämättä edes järkevä tapa estää asteroiditörmäystä.

Jos parin kilometrin läpimittainen asteroidi saataisiin pamautettua kolmeen kappaleeseen, jotka sitten osuvatkin eri puolille maapalloa, lopputulos olisi jokseenkin yhtä katastrofaalinen kuin kokonaisen kivenmurikan isku.

”Yli kilometrin kokoiset kappaleet aiheuttavat yleensä globaalia tuhoa”, Farnocchia muistuttaa.

”Isoja asteroideja ja komeettoja törmää Maahan kuitenkin paljon harvemmin kuin pieniä. Esimerkiksi yli 140 metrin läpimittaisia kappaleita osuu maapalloon keskimäärin muutaman kymmenentuhannen vuoden välein ja ne aiheuttavat ’ainoastaan’ mantereenlaajuisia vahinkoja.”

Ensimmäinen lähiasteroidi Eros löytyi jo 1800-luvun lopulla.

Ensimmäinen lähiasteroidi Eros löytyi jo 1800-luvun lopulla. © NASA

Erilaisia torjuntakeinoja ei pohdita pelkästään teoreettisesti. NASA valmistelee parhaillaan DART-luotainta (Double Asteroid Redirection Test), joka on tarkoitus lähettää matkaan kahden vuoden kuluttua. Sen kohteena on 780 metrin läpimittainen Didymos-niminen asteroidi, jolla on noin 160-metrinen seuralainen Didymoon.

”Kyseessä on ’kineettinen törmääjä’: DART-luotain iskeytyy Didymooniin ja muuttaa hieman sen rataa. Määrittämällä radanmuutoksen suuruuden pystymme lisäämään tietämystämme siitä, miten asteroidin voisi mahdollisimman tehokkaasti tuupata sivuun törmäyskurssilta”, Farnocchia kertoo.

DART-luotaimen on määrä saavuttaa kohteensa syyskuussa 2022, jolloin Didymos kuineen on alle 11 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta. Kosmisessa mitassa pieni etäisyys tarjoaa mahdollisuuden tarkastella törmäyksen seurauksia maanpäällisin havaintolaittein.

Toistaiseksi kaikki tavat torjua asteroideja ovat vasta suun nitteluasteella.

Noin 500-kiloisen luotaimen iskeytyminen Didymooniin 24 000 kilometrin tuntinopeudella muuttaa pikkukuun kiertoliikkeen nopeutta vain prosentin murto-osien verran. 12 tunnin kiertoajassa vaikutus on kuitenkin useita minuutteja ja se pystytään määrittämään tarkkojen havaintojen avulla.

DART-lennolla testattavan ”kineettisen törmääjän” ohella toinen vaihtoehto on käyttää ”gravitaatiotraktoria”. Ideana on lähettää avaruusalus hyvin lähelle asteroidia, jolloin se muuttaa vetovoimallaan uhkaavan kappaleen rataa niin, että se sujahtaa Maan ohi.

Kuulostaa Star Trek -teknologialta, mutta perustuu perinteiseen Newtonin gravitaatiolakiin. Esimerkiksi satametrisen asteroidin torjuntaan riittäisi ”traktori”, jolla on massaa 20 tonnia eli vain reilu neljännes avaruussukkulan painosta ilman lastia, polttoainetta ja miehistöä.

Ongelma on kuitenkin aika. Parikymmentonnisen avaruusaluksen pitäisi notkua asteroidin liepeillä kymmenen vuotta, jotta se pystyisi kiskomaan kappaleen hieman sivuun aiemmalta radaltaan.

”Paras torjuntatekniikka riippuukin siitä, minkä verran törmäykseen on aikaa ja minkä kokoinen kappale on. Jos jokin laajamittaista vahinkoa aiheuttava suuri asteroidi on törmäyskurssilla, meidän on löydettävä se ajoissa, jotta ehdimme valmistella tehokkaan torjuntalennon”, Farnocchia kertaa.

Gravitaatiotraktorilla asteroidi voitaisiin hilata uudelle radalle. Se veisi kuitenkin useita vuosia.

Gravitaatiotraktorilla asteroidi voitaisiin hilata uudelle radalle. Se veisi kuitenkin useita vuosia. © NASA

Toistaiseksi kaikki torjuntatekniikat ovat vasta suunnittelu- tai simulointiasteella. Aivan suojaton Maa ei silti ole nykyiselläänkään.

Jättiläisplaneetta Jupiterin valtaisa vetovoima nykii sen lähistölle eksyviä kulkureita puoleensa. Joidenkin rata muuttuu niin, että ne sinkoutuvat ulos Aurinkokunnasta, jotkut törmäävät Jupiteriin.

Näin kävi esimerkiksi vuonna 1994, kun Jupiterin vetovoiman ”helminauhakomeetaksi” pirstoman kappaleen osaset syöksyivät planeetan kaasukehään. Ne saivat aikaan Kuun kokoisia tulipalloja, jotka jättivät jälkeensä maapallon kokoisia tuhka- ja tomupilviä.

”Jupiter suojaa meitä jossain määrin kappaleilta, jotka tulevat planeettajärjestelmämme ulko-osista”, Farnocchia vahvistaa.

”Tosin se toimii myös toisin päin: Jupiter muuttaa asteroidivyöhykkeen kappaleiden ratoja siten, että osa niistä kulkeutuu Aurinkokunnan sisäosiin.”

Davide Farnocchia tarjoaa lopuksi kuitenkin lohdun sanoja.

”Yksikään tunnetuista asteroideista ei muodosta todellista törmäysuhkaa.”

Avainsanat
Sisältö