La NASA sta per sbattere una navicella spaziale contro un asteroide. Le cose potrebbero diventare caotiche.

NASA/Johns Hopkins APL

I dinosauri non avevano un programma spaziale, quindi quando un asteroide si diresse verso la Terra con il loro nome 65 milioni di anni fa, non avevano alcun avvertimento e nessun modo per difendersi. Sappiamo come è andata a finire.

Gli esseri umani sono, comprensibilmente, desiderosi di evitare lo stesso destino. Entro la fine dell'anno, la NASA lancerà una missione per esercitarsi su come deviare un futuro asteroide terrestre. Il Test di reindirizzamento a doppio asteroide (DART) dovrebbe essere lanciato non appena il 24 novembre (o fino a febbraio 2022 ) e impiegherà un anno per raggiungere il suo obiettivo: Dimorphos, un asteroide delle dimensioni di uno stadio che orbita attorno a un asteroide molto più grande chiamato Didymos.

Il piano è di colpire Dimorphos a una velocità di 6,5 chilometri al secondo con la navicella spaziale DART delle dimensioni di un'auto, che pesa circa un terzo di tonnellata, cambiando di pochi minuti la sua orbita di quasi 12 ore attorno a Didymos. Una missione dell'Agenzia spaziale europea in arrivo cinque anni dopo, chiamata Hera, verificherà se la missione ha funzionato. L'impatto avrà solo un piccolo effetto sull'orbita, ma dovrebbe essere sufficiente per deviare un asteroide dal percorso della Terra in futuro, purché lo colpiamo abbastanza in anticipo. Stiamo facendo questo per avere la capacità di prevenire un disastro naturale davvero catastrofico, afferma Tom Statler, scienziato del programma DART presso la sede della NASA a Washington, DC.

I potenziali cambiamenti nell'orbita di Dimorphos sono stati ben studiati. Ma fino ad ora non sapevamo molto su cosa accadrà allo stesso Dimorphos dopo l'impatto. Un documento pubblicato sulla rivista Icarus documenta le prime simulazioni per scoprirlo.

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Guidati da Harrison Agrusa dell'Università del Maryland, i ricercatori hanno modellato quanto DART potrebbe cambiare la rotazione o la rotazione di Dimorphos calcolando come la quantità di moto dell'impatto altererà il rollio, il beccheggio e l'imbardata dell'asteroide. I risultati potrebbero essere drammatici. Potrebbe iniziare a cadere ed entrare in uno stato caotico, dice Agrusa. Questa è stata davvero una grande sorpresa.

La rotazione inaspettata pone alcune sfide interessanti. Si aggiungerà alla difficoltà di atterraggio sull'asteroide, che l'ESA spera di tentare con due piccole astronavi nella sua missione Hera. Potrebbe anche rendere più complicati i futuri tentativi di deviare un asteroide terrestre, poiché qualsiasi rotazione può influenzare il percorso di un asteroide attraverso lo spazio.

Quando DART sbatte contro Dimorphos, l'energia dell'impatto sarà paragonabile a tre tonnellate di TNT che esplodono, inviando migliaia di pezzi di detriti vomitando nello spazio . Statler lo descrive come un carrello da golf che viaggia a 15.000 miglia orarie che si schianta contro il lato di uno stadio di calcio. La forza dell'impatto non comporterà cambiamenti immediati nella rotazione di Dimorphos, ma nel giro di pochi giorni le cose inizieranno a cambiare, secondo Agrusa e il suo team.

Presto, Dimorphos inizierà a oscillare leggermente. Questa oscillazione aumenterà e crescerà man mano che lo slancio dell'impatto sbilancia la rotazione di Dimorphos, senza che l'attrito nel vuoto dello spazio lo rallenti. Dimorphos potrebbe iniziare a girare in un modo e nell'altro. Potrebbe iniziare a ruotare lungo il suo asse lungo, come un girarrosto. Per un osservatore su Didymos che guarda nel cielo, questo satellite apparentemente tranquillo assumerà una nuova forma, iniziando a oscillare selvaggiamente avanti e indietro, i suoi lati precedentemente nascosti ora diventano visibili.

In poche settimane, Dimorphos potrebbe girare così tanto da entrare in uno stato caotico di rotolamento in cui ruota in modo incontrollabile attorno ai suoi assi. In scenari più estremi, il blocco della marea con Didymos potrebbe rompersi completamente e Dimorphos potrebbe iniziare a capovolgere, afferma Agrusa.

Ciò che accadrà esattamente dipenderà da alcune cose. La forma di Dimorphos giocherà un ruolo importante: se è più allungata piuttosto che sferica, ruoterà in modo più caotico. Le osservazioni radar finora suggeriscono che sia allungato, ma non lo sapremo fino a poche ore prima che DART colpisca, quando otterrà le prime visualizzazioni del suo piccolo bersaglio.

Anche la posizione dell'impatto avrà un ruolo. DART punterà al centro di Dimorphos, con l'obiettivo di impartire la massima quantità di forza in modo da alterarne l'orbita, ma più è fuori centro, più caotico sarà lo spin risultante. Nella maggior parte degli scenari, tuttavia, Dimorphos dovrebbe oscillare drammaticamente avanti e indietro o cadere in molte direzioni entro poche settimane.

Quando la missione Hera dell'ESA arriverà cinque anni dopo, la scena potrebbe essere piuttosto drammatica, con Dimorphos che ruota selvaggiamente nella sua orbita attorno a Didymos a causa dell'influenza dell'umanità. Ci vorranno probabilmente decenni o addirittura secoli prima che il tiro gravitazionale di Didimo riporti Dimorphos al suo stato originale, presumibilmente bloccato dalle maree. La possibilità che Hera possa trovare Dimorphos in uno stato caotico di rotolamento è davvero interessante ed eccitante, dice Statler.

L'arrivo di Hera sarà l'unico modo per sapere con certezza cosa è successo alla rotazione di Dimorphos, poiché DART verrà distrutto dall'impatto e Dimorphos è troppo piccolo per essere visto in dettaglio dalla Terra. Chiamato un piccolo satellite di fabbricazione italiana LICIA Cubo verrà schierato prima dell'impatto e scatterà immagini durante l'evento mentre sfreccia oltre, ma lo farà solo per pochi minuti, non abbastanza per vedere l'oscillazione prendere piede.

Hera prevede inoltre di schierare due satelliti più piccoli che tenteranno di atterrare sulla superficie di Dimorphos. Il movimento di caduta non dovrebbe ostacolare questi sforzi, ma potrebbe renderli più difficili. Senza un'adeguata pianificazione per la rotazione caotica, i due piccoli veicoli potrebbero rimbalzare e non finire esattamente dove vogliono gli scienziati. Atterrare su un corpo così piccolo è comunque difficile, afferma Patrick Michel del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), uno dei capi della missione su Hera e coautore dell'articolo di Agrusa. Ma [questo] non lo rende più facile.

Il movimento rotatorio di Dimorphos non dovrebbe influenzare le prove generali di DART per un giorno salvando la Terra, né rappresenterà alcun pericolo per noi sul pianeta, ma potrebbero esserci alcune informazioni scientificamente utili dall'evento. Lo stato di rotazione degli asteroidi potrebbe influenzare altre proprietà, come la quantità di luce solare che riflettono, che può avere un impatto sulle loro traiettorie, forse qualcosa da tenere in considerazione in una futura missione di deflessione dell'asteroide. Non è così semplice come far schiantare un veicolo spaziale contro l'asteroide, afferma l'astronomo Paul Wiegert dell'Università dell'Ontario occidentale. C'è molta fisica che devi capire.

Osservare il sistema per anni, decenni o addirittura secoli ci darà anche un'opportunità senza precedenti di vedere come si evolve un sistema di asteroidi binari dopo aver subito un impatto come questo. Solo Hera potrebbe darci un'indicazione di quanto sia forte l'effetto delle maree nel riportare il sistema al suo stato normale, aiutandoci a capire la relazione gravitazionale tra due asteroidi come questi.

Stiamo per vedere cosa succede quando sbattiamo un carrello da golf in uno stadio. I risultati potrebbero essere, beh, piuttosto caotici. È molto interessante, dice Federica Spoto, che studia la dinamica degli asteroidi all'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics nel Massachusetts. Stiamo davvero modificando un sistema.

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