Co w nas nie uderzy... Kosmiczne zagrożenia znane i nieznane
„2025 YH6” była jedną z kilku asteroid monitorowanych przez NASA tylko w jednym tygodniu grudnia. Przyglądano się trzem innym, mniej więcej wielkości samolotu i w minimalnej odległości zbliżonej do „2025 YH6”. Definicyjnie, tak zwane „obiekty bliskie Ziemi” (NEO) mają orbity nieco bliższe niż 200 mln km od Słońca, krążąc w „sąsiedztwie orbitalnym” Ziemi.
W lutym 2025 dane z Centrum Badań Obiektów Bliskich Ziemi NASA (CNEOS) wykazały, że prawdopodobieństwo uderzenia w naszą planetę asteroidy „2024 YR4” w 2032 roku będzie wynosiło 3,1 proc., co było „najwyższym prawdopodobieństwem uderzenia, jakie NASA kiedykolwiek odnotowała dla obiektu tej wielkości lub większego”. Dalsze badania wykazały jednak, że „obiekt nie stanowi znaczącego zagrożenia dla Ziemi w 2032 roku i później”. NASA stwierdziła: „Asteroida 2024 YR4 znajduje się obecnie zbyt daleko, aby można ją było obserwować za pomocą teleskopów kosmicznych lub naziemnych. NASA spodziewa się przeprowadzić dalsze obserwacje, gdy orbita asteroidy wokół Słońca ponownie zbliży ją do Ziemi w 2028 roku”.
„Większość obiektów bliskich Ziemi ma orbity, które nie zbliżają ich zbytnio do Ziemi, a zatem nie stanowią one zagrożenia zderzeniem”, twierdzi NASA. Jednak niewielka ich część, znana jako potencjalnie niebezpieczne asteroidy (PHA), wymaga dokładniejszego monitorowania. Według agencji kosmicznej, PHA mają ponad 140 metrów średnicy i orbity, które zbliżają je do orbity Ziemi wokół Słońca na odległość 7,4 mln kilometrów. Pomimo dużej liczby PHA w naszym Układzie Słonecznym, żadna z nich prawdopodobnie nie uderzy w naszą planetę w najbliższym czasie. „Oznaczenie „potencjalnie niebezpieczne” oznacza po prostu, że w ciągu wielu stuleci i tysiącleci orbita asteroidy może ewoluować do potencjalnie kolizyjnego kursu z Ziemią.
Lepiej zniszczyć, niż odchylić?
W powyższym kontekście 4-procentowe prawdopodobieństwo, że asteroida „2024 YR4” uderzy nie w Ziemię, a w Księżyc w 2032 roku, jest relatywnie wysokie. Dlatego NASA proponuje jej wysadzenie. Uderzenie dużej asteroidy w Księżyc mogłoby mieć negatywne konsekwencje dla systemów satelitarnych na orbicie. Co ciekawe, propozycja, by asteroidę zniszczyć, stoi w sprzeczności wobec poglądów, że trajektorie potencjalnie niebezpiecznych asteroid należy modyfikować, a nie rozbijać ich w hollywoodzkim stylu.
Po odkryciu obiekt „2024 YR4”, trafił na pierwsze strony gazet na całym świecie ze względu na wspominane już niewielkie prawdopodobieństwo, że uderzy w Ziemię. Gdy dowiedzieliśmy się więcej o jej orbicie, prawdopodobieństwo to zostało obniżone. Szacowane na 60 metrów gabaryty i relatywnie niska prędkość asteroidy mają się nijak do zabójcy dinozaurów. Jednak jest to wystarczająco duży obiekt, aby spowodować poważne lokalne zniszczenia, jeśli uderzy w obszar zaludniony lub wywołać niszczycielskie tsunami oceaniczne.
Obecnie wiemy, że prawdopodobieństwo bezpośredniego uderzenia w Ziemię jest prawie zerowe, jednak prawdopodobieństwo uderzenia „2024 YR4” w Księżyc w 2032 wynosi obecnie 4 proc. Choć wielu ludzi może liczyć na takie historyczne, zdarzające się raz na pięć tysięcy lat widowisko na niebie, wielu ekspertów zwraca uwagę na to, jak wielka byłaby to potencjalnie katastrofa dla naszej infrastruktury satelitarnej.
Tak duże uderzenie nieuchronnie wyrzuciłoby w górę ogromną ilość materiału księżycowego, a bez atmosfery, która by tę materię „przytrzymała”, ogromne ilości drobnych cząstek uciekłyby niskiej grawitacji Księżyca i rozprzestrzeniłyby się na duże odległości i obszary. Część tego materiału uderzyłaby w atmosferę Ziemi, tworząc być może widowiskowe deszcze meteorów trwające wiele dni. Większość pozostałej części rozprzestrzeniłaby się w pobliżu układu Ziemia–Księżyc, sporadycznie zderzając się wzajemnie w późniejszym okresie, co zwiększyłoby ogólną liczbę meteorów i drobnej materii kosmicznej na orbitach okołoziemskich. Należy wziąć pod uwagę wszystkie sztuczne satelity, które są narażone na uderzenie materiałem tej wielkości, w tym JWST i stacje kosmiczne (ISS już wtedy ma nie być).
W artykule na ten temat zespół kierowany przez Brenta Barbee z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA zastanawia się, co można zrobić, aby zminimalizować zagrożenie. Zaproponowano wiele pomysłów na radzenie sobie z zagrożeniami ze strony asteroid, ale tylko jeden został przetestowany – uderzenie odpowiednią masą w bok asteroidy w celu zmiany jej orbity. W większości przypadków planetolodzy doszli do wniosku, że jest to najlepsze rozwiązanie, ale Barbee i współautorzy uważają, że „2024 YR4” należy potraktować inaczej. Oczywisty powód jest taki, że z pewnością nie chcemy popchnąć asteroidy w niewłaściwym kierunku, tak aby uderzyła w Ziemię, zamiast w Księżyc, jeśli nie tym razem, to w przyszłości. Dodatkowym czynnikiem jest to, że scenariusze odchylenia kursu asteroidy zazwyczaj opierają się na tym, że dotrzemy tam ze znacznym wyprzedzeniem czasowym. W tym przypadku jednak, wskazują badacze, nie będziemy mieli na to czasu. Ponadto, by zaplanować odchylenie, trzeba znać masę i skład nadlatującego obiektu. Możemy nie wiedzieć tego na czas w przypadku „2024 YR4”, a na pewno nie zdążymy na czas, aby wyprodukować statek kosmiczny spełniające wymagania.
„2024 YR4” zbliży się do Ziemi i Księżyca w 2028 roku. Nie ma wtedy szans na zderzenie z żadnym z tych ciał niebieskich, ale będziemy w stanie zmierzyć orbitę wystarczająco dokładnie, aby wyeliminować ryzyko uderzenia w Księżyc lub podnieść je do poziomu, w którym konieczne będzie podjęcie działań. JWST podejmie również próbę wykrycia w lutym 2026 roku, co w przypadku powodzenia pozwoli nam dokładnie wytyczyć orbitę dwa lata wcześniej. Jeśli sygnał z 2028 roku będzie pozytywny, możemy mieć wystarczająco dużo czasu, gdy asteroida znajdzie się poza orbitą Marsa, aby wysłać misję, która się nią zajmie, pod warunkiem że planowanie zostanie przeprowadzone wcześniej, więc zrozumiałe jest, że Barbee i współautorzy chcą to zrobić już teraz. Niemniej jednak czas jest dość ograniczony, więc autorzy rozwa-żają również możliwość wysłania misji rozpoznawczej lub przekierowania istniejącej misji, takiej jak Psyche lub OSIRIS-APEX, w celu zbadania „2024 YR4”. Wczesne rozpoznanie pozwoliłoby nam orzec, czy uderzenie w Księżyc stanowi realne zagrożenie przed 2028 r., dając więcej czasu na planowanie. Późniejsze opcje pozwoliłyby na dokładniejszy pomiar wielkości celu przed podjęciem próby jego zniszczenia.
Co czyha od strony Słońca?
Wszechświat jest pełen rzeczy, które mogą nas zabić. Coraz lepiej znamy świat obiektów nam bliskich NEO, do tego stopnia, że poznawszy (chyba?) większość z nich, mamy wrażenie, że rychłego i dużego niebezpieczeństwa nie ma. Bardziej niepokoją nas te zagrożenia, których nie widzimy i nie znany zbyt dobrze, podejrzewając jedynie, że są. Astronomowie twierdzą, że w pobliżu Wenus mogą kryć się setki asteroid, które są praktycznie niewidoczne z Ziemi. Jednak są to obiekty wystarczająco duże, by spowodować zniszczenia na skalę miasta, gdyby kiedykolwiek znalazły się na naszej drodze. Z badań przeprowadzonych przez Valerio Carrubę z Uniwersytetu Stanowego w São Paulo wynika, że te „współorbitalne” asteroidy towarzyszące Wenus są praktycznie niewidoczne. „Nasze badania pokazują, że istnieje populacja potencjalnie niebezpiecznych asteroid, których nie możemy wykryć za pomocą obecnych teleskopów”, wyjaśniał Carruba w komunikacie.
Do tej pory astronomowie zidentyfikowali około dwudziestu takich obiektów, jednak modele komputerowe sugerują, że to, co wykryto, może stanowić tylko niewielką część rzeczywistej populacji. Większość z nich poruszać się ma dość chaotycznie, a ich orbity można wiarygodnie przewidzieć tylko na około 150 lat. Po tym okresie stają się jednak nieprzewidywalne i potencjalnie mogą skierować się w stronę Ziemi.
Główny z nimi problem to ich widoczność. Ponieważ asteroidy te znajdują się wewnątrz orbity Ziemi, w pobliżu oślepiającej tarczy Słońca, prawie niemożliwe jest ich wykrycie za pomocą teleskopów naziemnych. Nawet nowe obserwatorium Vera Rubin będzie miało jedynie wąskie okienka czasowe, w których takie obiekty mogłyby być wykrywane w okolicach o zmierzchu. Problem ten skłania naukowców do poszukiwania dalej idących rozwiązań. Jednym z nich miałoby być obserwatorium kosmiczne w pobliżu Wenus, gdzie asteroidy mogłyby być śledzone bez zakłóceń ze strony Słońca. Liczy się też na przyszłą misję NASA NEO Surveyor (2), która ma na celu poszukiwanie właśnie tego rodzaju ukrytych zagrożeń w wewnętrznej części Układu Słonecznego.
Fot. commons.wikimedia.org
Katastrofa matką układu Ziemia–Księżyc
Choć obawiamy się, że zniszczy nas coś, co nadleci z nieba, z niezgłębionych otchłani kosmosu, musimy przyznać, że to, co znamy jako planeta Ziemia z Księżycem, w znanych nam kształtach, składach i rozmiarach, powstało właśnie wskutek kosmicznej katastrofy, zderzenia z gigantycznym obiektem wczesnego Układu Słonecznego. To paradoks, z którym warto się zmierzyć.
Zgodnie z wiodącą teorią dotyczącą powstania układu Ziemia–Księżyc (hipoteza wielkiego zderzenia), obiekt wielkości Marsa (nazwany Theia) zderzył się z protoplanetą Ziemią mniej więcej 4,5 miliarda lat temu. W wyniku zderzenia oba obiekty zamieniły się w masę stopionej, gorącej lawy, która ostatecznie ustabilizowała się jako dwie główne sfery, większą i mniejszą, a potem ostygła, tworząc Ziemię i Księżyc. Z biegiem czasu Księżyc oddalił się od Ziemi, osiągając ostatecznie swoją obecną orbitę wokół Ziemi, na której jedna strona jest stale zwrócona w naszą stronę. Przez dziesięciolecia naukowcy debatowali nad tym, skąd mogła pochodzić Theia, czy powstała we wewnętrznej, czy zewnętrznej części Układu Słonecznego.
Według najnowszych badań przeprowadzonych przez Instytut Badań Układu Słonecznego im. Maxa Plancka (MPS) Theia i Ziemia były w rzeczywistości „sąsiadami” (w sensie kosmicznym), czyli z naszego punktu widzenia Theia była obiektem NEO. Jak twierdzą autorzy niedawno opublikowanej pracy naukowej, Theia prawdopodobnie powstała w wewnętrznej części Układu Słonecznego. Ich analiza opiera się na badaniu proporcji izotopów żelaza w skałach księżycowych przywiezionych przez astronau-tów programu Apollo w porównaniu z izotopami występującymi na Ziemi. Pozwoliło to zespołowi dokładniej określić skład Thei i prześledzić jej pochodzenie.
Zespołem kierował Timo Hopp, geolog i kierownik laboratorium w MPS oraz na Wydziale Nauk Geofizycznych Uniwersytetu w Chicago. Dołączyli do niego koledzy z obu instytucji, a także naukowcy z Wydziału Nauk o Ziemi i Planetach Uniwersytetu w Hongkongu, Laboratoire Magmas et Volcans CNRS na Université Clermont Auvergne oraz Wydziału Nauk o Ziemi i Środowisku Uniwersytetu Stanowego Michigan. Ich artykuł badawczy pod tytułem, który można przetłumaczyć na j. polski w ten spo-sób – „Theia, obiekt, który uderzył w Ziemię i spowodował powstanie Księżyca, pochodził z wewnętrznej części Układu Słonecznego” – ukazał się w listopadzie 2025 roku w czasopiśmie „Science”.
Naukowcy po raz pierwszy zaczęli podejrzewać, że Ziemia i Księżyc powstały jednocześnie, gdy astronauci programu Apollo przywieźli na Ziemię próbki skał księżycowych. Skały te ujawniły, że skorupa Księżyca była bardzo podobna do skorupy Ziemi, składając się głównie z minerałów krzemianowych i metali. Dalsze eksperymenty z wykorzystaniem sejsmometrów wykazały, że Księżyc miał również podobną do Ziemi strukturę ogólną, składającą się ze skorupy i płaszcza krzemianowego oraz jądra żelazowo-niklowego. Doprowadziło to do powstania hipotezy wielkiego zderzenia, ale pozostały pytania dotyczące wielkości, składu i miejsca pochodzenia Thei w Układzie Słonecznym. Ślady Thei pozostały w skałach znalezionych na dzisiejszej Ziemi i Księżycu, które naukowcy porównują. Takie właśnie zastawienia przeprowadzał Hopp i jego współpracownicy, badając izotopy żelaza w piętnastu skałach ziemskich i sześciu próbkach księżycowych, porównując je między sobą oraz z kilkoma meteorytami. Stosunki tych izotopów w ciele mogą ujawnić miejsce jego powstania, ponieważ naukowcy uważają, że izotopy różnych pierwiastków prawdopodobnie nie były równomiernie rozłożone we wczesnym Układzie Słonecznym. Krótko mówiąc, teoretyzuje się, że miliardy lat temu, kiedy planety wciąż się formowały, izotopy żelaza, krzemionki, węgla i innych elementów budulcowych występowały w zewnętrznej części Układu Słonecznego w innych proporcjach niż te znalezione bliżej Słońca. Oprócz izotopów żelaza zespół wziął również pod uwagę izotopy chromu, molibdenu i cyrkonu. Współautor badania Nicolas Dauphas z Uniwersytetu Chicagowskiego i Uniwersytetu w Hongkongu komentuje: „Pierwiastki te mają różne powinowactwo do metalu, więc rozdzielają się w płaszczach planetarnych w różnych proporcjach i dlatego złoto jest tak rzadkie i cenne”.
Chociaż większość modeli przyjmuje, że Księżyc powstał prawie w całości z materiału pochodzącego z Thei, może on równie dobrze składać się głównie z materiału pochodzącego z płaszcza proto-Ziemi. Istnieje również możliwość, że materiał z Ziemi i Thei wymieszał się do tego stopnia, że stał się nie do odróżnienia. Wyniki badań zespołu pozwoliły im rozważyć scenariusze oparte na różnych składach proto-Ziemi i Thei, a także na różnych rozmiarach Thei. Dzięki temu byli w stanie uzyskać jaśniejszy obraz planet i zderzenia, opierając się na tym, jak ukształtowało ono system Ziemia– -Księżyc, który widzimy dzisiaj.
Najbardziej prawdopodobny scenariusz, do jakiego doszli uczeni, zakłada, że zarówno Ziemia, jak i Theia powstały w wewnętrznej części Układu Słonecznego. Potwierdziły to badania meteorytów przeprowadzone przez zespół. Ponieważ meteoryty są w zasadzie pozostałością po powstaniu Układu Słonecznego (a różne klasy powstały w różnych regionach), mogą one ujawnić, jakie materiały budowlane były dostępne we wczesnym Układzie Słonecznym. Na podstawie analizy zespołu ustalono, że Theia prawdopodobnie powstała bliżej Słońca niż nasza planeta.
Wyniki te dostarczają też dodatkowych wskazówek dotyczących wyglądu wczesnego Układu Słonecznego. Biorąc pod uwagę gigantyczne zderzenie, które doprowadziło do powstania układu Ziemia–Księżyc, późne intensywne bombardowanie oraz migrację obiektów z zewnętrznej części Układu Słonecznego do jego wnętrza, co powodowało po drodze kolizje, można śmiało twierdzić, że sąsiedztwo naszej planety w Układzie Słonecznym było wówczas miejscem burzliwym i pełnym gwałtownych wydarzeń. Jednocześnie właśnie z tego świata pełnego zniszczenia i rekombinacji materii powstała nasza planeta i jej naturalny satelita, zaś dalszy bieg wydarzeń doprowadził do powstania życia, jakie znamy.
Mirosław Usidus
