De ruimtestenen blijken verrassend hard te zijn.

In films zie je het weleens gebeuren: een ruimtesteen die met een noodvaart op de aarde afstevent en een paar superhelden die vervolgens de steen met succes én op tijd weten op te blazen. Maar dit zou weleens moeilijker kunnen zijn dan de films doen geloven, zo blijkt uit nieuw onderzoek. “Vroeger geloofden we dat hoe groter een object, hoe makkelijker het zou breken,” vertelt onderzoeksleider Charles El Mir. “Onze bevindingen laten echter zien dat planetoïden harder zijn dan we dachten; het kost meer energie om ze volledig te verbrijzelen.”

Impact
Onderzoekers begrijpen tot dusverre de impact van ruimtestenen op laboratoriumschaal. Maar het is best lastig om het proces te vertalen naar objecten met een enorme omvang, zoals planetoïden. Om dit te doorgronden, ontwierp een vorig onderzoeksteam in 2000 een computermodel waarin verschillende factoren ingevoerd konden worden, waaronder massa, temperatuur en de broosheid van het gesteente. En op die manier simuleerde het team een botsing met een planetoïde die zo’n 25 kilometer groot was en een snelheid had van vijf kilometer per seconde. De resultaten lieten zien dat de planetoïde volledig door de botsing zou worden vernietigd.


Tsjeljabinsk

Planetoïden die in de buurt van de aarde komen kunnen best voor wat opschudding zorgen. Dat bewees de Tsjeljabinsk-meteoriet wel, die in 2013 de Russische stad Tsjeljabinsk op deed schrikken. Deze ruimtesteen was zo’n 17 meter groot en ontplofte op 20 kilometer hoogte in de atmosfeer. Bij die explosie kwam zo’n 30 keer meer energie vrij dan tijdens de kernaanval op Hiroshima. De schokgolf zorgde ervoor dat ramen van honderden gebouwen uiteenspatten. Bijna 1500 mensen raakten daarbij gewond.

Nieuw model
Echter blijkt dit computermodel wat achterhaald. Daarom ontwikkelden onderzoekers een nieuw computermodel genaamd het Tonge-Ramesh-model. Wel werd hetzelfde scenario gehandhaafd. “Onze hoofdvraag was: hoeveel energie kost het om een planetoïde daadwerkelijk te vernietigen en in stukken te breken?” zegt El Mir. De simulatie werd opgedeeld in twee fasen. in de eerste fase bestudeerden de onderzoekers de processen die onmiddellijk na het raken van een planetoïde – in een fractie van een seconde – plaatsvinden. In de tweede fase bekeken de onderzoekers het effect van de zwaartekracht op de rondvliegende stenen die na de botsing van het oppervlak van de planetoïde springen.

Scheuren
Uit de bevindingen blijkt dat er na de botsing miljoenen scheuren worden gevormd die rondom de hele planetoïde lopen. Ook ontstaat er een krater. Maar opvallend genoeg wordt de planetoïde niet zoals eerder gedacht volledig verbrijzeld. In plaats daarvan heeft de getroffen planetoïde een grote beschadigde kern, die vervolgens een sterke zwaartekracht uitoefent op het losgekomen puin. Het eindresultaat is een ruimtebrok bestaande uit een verzameling fragmenten die losjes bij elkaar wordt gehouden door de zwaartekracht. Deze behoudt echter nog wel een aanzienlijke kracht omdat de planetoïde niet volledig is vermorzeld. Dit geeft aan dat er beduidend meer energie nodig is om een planetoïde succesvol te slopen.

Op deze afbeelding is te zien hoe de zwaartekracht ervoor zorgt dat losgeraakte fragmenten van de planetoïde opnieuw samenkomen in de eerste uren na de impact. Afbeelding: Charles El Mir/Johns Hopkins University

“Het klinkt misschien als sciencefiction, maar er lopen veel onderzoeken naar planetoïde-inslagen,” zegt El Mir. “Als er bijvoorbeeld een planetoïde op de aarde afstevent, kunnen we hem dan beter in kleine stukjes breken, of van richting laten veranderen? En als we voor de laatste optie kiezen; hoeveel kracht is er nodig om een planetoïde weg te duwen zonder hem kapot te maken? Dit zijn allemaal vragen die in overweging worden genomen.” En onderzoek hiernaar is best belangrijk. Zo schrokken in 2013 de inwoners van de Russische stad Tsjeljabinsk op van een meteoriet die op 20 kilometer hoogte explodeerde (zie kader). “Het is belangrijk dat we weten wat we moeten doen als zoiets weer gebeurt,” zegt onderzoeker K.T. Ramesh. “Wetenschappelijk onderzoek zoals de onze is van cruciaal belang om te helpen om de juiste beslissingen te nemen.”