Erdnahes Objekt - Near-Earth object

Radar-Bildgebung von (388188) 2006 DP14Very Large Telescope Bild des sehr schwachen erdnahen Asteroiden 2009 FD
Der erdnahe Komet Hartley 2 wird von der Raumsonde Deep Impact besucht (Dezember 2010)
  • Oben links : erdnaher Asteroid 2006 DP 14 , aufgenommen von einer DSN- Radarantenne
  • Oben rechts : schwacher erdnaher Asteroid 2009 FD (durch Kreis markiert) aus Sicht des VLT- Teleskops
  • Mitte : erdnaher Komet 103P/Hartley, wie er von der Deep Impact- Sonde der NASA gesehen wird
  • Unten : Kreisdiagramm der 19.229 bekannt NEOs wie vom 25. November 2018 in mehrere Untergruppen orbital
Apollo asteroid Amor asteroid Aten asteroid Near-Earth object#Near-Earth comets Apohele asteroidKreis frame.svg

Ein erdnahes Objekt ( NEO ) ist jeder kleine Körper des Sonnensystems, dessen Umlaufbahn ihn in die Nähe der Erde bringt . Konventionell ist ein Körper des Sonnensystems ein NEO, wenn seine nächste Annäherung an die Sonne ( Perihel ) weniger als 1,3 Astronomische Einheiten (AE) beträgt  . Wenn die Umlaufbahn eines NEO die Erde überquert und das Objekt einen Durchmesser von mehr als 140 Metern (460 ft) hat, wird es als potenziell gefährliches Objekt (PHO) betrachtet. Die meisten bekannten PHOs und NEOs sind Asteroiden , aber ein kleiner Teil sind Kometen .

Es gibt über 26.000 bekannte erdnahe Asteroiden (NEAs) und über hundert bekannte kurzperiodische erdnahe Kometen (NECs). Eine Reihe von Meteoroiden, die die Sonne umkreisen, waren groß genug, um im Weltraum verfolgt zu werden, bevor sie die Erde trafen. Es ist heute allgemein anerkannt, dass Kollisionen in der Vergangenheit eine bedeutende Rolle bei der Gestaltung der geologischen und biologischen Geschichte der Erde gespielt haben. Asteroiden mit einem Durchmesser von nur 20 Metern können der lokalen Umwelt und der menschlichen Bevölkerung erheblichen Schaden zufügen. Größere Asteroiden dringen in die Atmosphäre bis zur Erdoberfläche ein und erzeugen Krater, wenn sie einen Kontinent treffen, oder Tsunamis, wenn sie auf das Meer treffen. Das Interesse an NEOs hat seit den 1980er Jahren aufgrund des größeren Bewusstseins für diese potenzielle Gefahr zugenommen. Eine Vermeidung von Asteroideneinschlägen durch Ablenkung ist grundsätzlich möglich, und Methoden zur Abschwächung werden erforscht.

Zwei Skalen, die einfache Torino-Skala und die komplexere Palermo-Skala , bewerten das Risiko, das ein identifizierter NEO darstellt, basierend auf der Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls auf die Erde und darauf, wie schwerwiegend die Folgen eines solchen Aufpralls wären. Einige NEOs hatten nach ihrer Entdeckung vorübergehend positive Bewertungen auf der Torino- oder Palermo-Skala, aber ab März 2018 führten genauere Bahnberechnungen auf der Grundlage längerer Beobachtungsbögen in allen Fällen zu einer Reduzierung der Bewertung auf oder unter 0.

Seit 1998 scannen die Vereinigten Staaten, die Europäische Union und andere Nationen den Himmel nach NEOs in einem Versuch namens Spaceguard . Das ursprüngliche Mandat des US-Kongresses an die NASA , mindestens 90 % der NEOs zu katalogisieren, deren Durchmesser mindestens 1 Kilometer (3.300 ft) groß ist, um eine globale Katastrophe auszulösen, wurde bis 2011 erfüllt umfassen kleinere Objekte, die das Potenzial für großflächige, aber nicht globale Schäden haben.

NEOs haben eine geringe Oberflächengravitation und viele haben erdähnliche Umlaufbahnen, die sie zu leichten Zielen für Raumfahrzeuge machen. Bis Januar 2019 wurden fünf erdnahe Kometen und fünf erdnahe Asteroiden von Raumfahrzeugen besucht. Eine kleine Probe eines NEO wurde 2010 zur Erde zurückgebracht, und ähnliche Missionen sind im Gange. Vorläufige Pläne für den kommerziellen Asteroidenabbau wurden von privaten Startup-Unternehmen entworfen, entweder durch den Einsatz von Robotern oder sogar durch die Entsendung privater kommerzieller Astronauten, die als Space Miner fungieren.

Definitionen

Plot der Umlaufbahnen bekannter potenziell gefährlicher Asteroiden (Größe über 140 m (460 ft) und innerhalb von 7,6 × 10 6  km (4,7 × 10 6  mi) von der Erdumlaufbahn) ab Anfang 2013 ( alternatives Bild )^^

Erdnahe Objekte (NEOs) werden per Konvention technisch definiert als alle kleinen Körper des Sonnensystems mit Umlaufbahnen um die Sonne, die teilweise zwischen 0,983 und 1,3 Astronomischen Einheiten (AE; Sonne-Erde-Abstand) von der Sonne entfernt liegen. NEOs befinden sich daher derzeit nicht unbedingt in Erdnähe, können sich der Erde jedoch potenziell relativ nahe nähern. Der Begriff wird manchmal auch flexibler verwendet, zum Beispiel für Objekte im Orbit um die Erde oder für Quasi-Satelliten , die eine komplexere Orbitalbeziehung zur Erde haben.

Wenn ein NEO wie alle anderen kleinen Körper des Sonnensystems entdeckt wird, werden seine Position und Helligkeit dem Minor Planet Center (MPC) der Internationalen Astronomischen Union (IAU ) zur Katalogisierung vorgelegt . Das MPC führt separate Listen bestätigter NEOs und potenzieller NEOs. Die Umlaufbahnen einiger NEOs kreuzen die der Erde, sodass sie eine Kollisionsgefahr darstellen. Diese gelten als potenziell gefährliche Objekte (PHOs), wenn ihr geschätzter Durchmesser über 140 Meter beträgt. Das MPC führt eine separate Liste für die Asteroiden unter den PHOs, den potenziell gefährlichen Asteroiden (PHAs). NEOs werden auch von zwei separaten Einheiten des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der National Aeronautics and Space Administration ( NASA ) katalogisiert : dem Center for Near Earth Object Studies (CNEOS) und der Solar System Dynamics Group.

PHAs werden auf der Grundlage von zwei Parametern definiert, die sich auf ihr Potenzial beziehen, sich der Erde gefährlich nahe zu nähern, und die geschätzten Folgen, die ein Aufprall haben würde, wenn er eintritt. Objekte mit einer minimalen Erdbahn-Durchschneidungsdistanz (MOID) von 0,05 AE oder weniger und einer absoluten Helligkeit von 22,0 oder mehr (ein grober Indikator für große Größe) gelten als PHAs. Objekte, die sich der Erde entweder nicht näher als 0,05 AE (7.500.000 km; 4.600.000 mi) nähern können (dh MOID)  oder die lichtschwächer sind als H = 22,0 (ca. 140 m (460 ft) im Durchmesser mit einer angenommenen Albedo von 14 %). gelten nicht als PHA. Der Katalog der erdnahen Objekte der NASA umfasst die Annäherungsentfernungen von Asteroiden und Kometen (ausgedrückt in Mondentfernungen ).

Geschichte des menschlichen Bewusstseins von NEOs

1910 Zeichnung der Bahn des Halleyschen Kometen
Der erdnahe Asteroid 433 Eros wurde in den 1990er Jahren von einer Sonde besucht

Die ersten von Menschen beobachteten erdnahen Objekte waren Kometen. Ihre außerirdische Natur wurde erst erkannt und bestätigt, als Tycho Brahe 1577 versuchte, die Entfernung eines Kometen durch seine Parallaxe zu messen und die untere Grenze, die er erhielt, deutlich über dem Erddurchmesser lag; Die Periodizität einiger Kometen wurde erstmals 1705 erkannt, als Edmond Halley seine Bahnberechnungen für das zurückkehrende Objekt veröffentlichte, das heute als Halley's Comet bekannt ist . Die Rückkehr des Halleyschen Kometen zwischen 1758 und 1759 war das erste vorhergesagte Auftreten eines Kometen. Es wurde gesagt, dass der Komet von Lexell von 1770 das erste entdeckte erdnahe Objekt war.

Der erste erdnahe Asteroid, der 1898 entdeckt wurde, war 433 Eros . Der Asteroid wurde mehreren umfangreichen Beobachtungskampagnen unterzogen, vor allem weil Messungen seiner Umlaufbahn eine genaue Bestimmung des damals noch nicht genau bekannten Abstands der Erde von der Sonne ermöglichten.

1937 wurde der Asteroid 69230 Hermes entdeckt, als er die Erde in doppelter Entfernung zum Mond passierte . Hermes galt als Bedrohung, weil er nach seiner Entdeckung verloren ging; daher waren seine Umlaufbahn und sein Kollisionspotential mit der Erde nicht genau bekannt. Hermes wurde erst 2003 wiederentdeckt und gilt heute zumindest für das nächste Jahrhundert als keine Bedrohung.

Am 14. Juni 1968 passierte der Asteroid 1566 Icarus mit 1,4 km Durchmesser die Erde in einer Entfernung von 0,042482 AE (6.355.200 km) oder der 16-fachen Entfernung vom Mond. Während dieses Ansatzes wurde Ikarus der erste Kleinplanet, der mit Radar beobachtet wurde , mit Messungen am Haystack Observatory und der Goldstone Tracking Station . Dies war die erste Annäherung, die Jahre im Voraus vorhergesagt wurde (Ikarus wurde 1949 entdeckt) und aufgrund alarmistischer Nachrichtenberichte auch erhebliche öffentliche Aufmerksamkeit erregte. Ein Jahr vor dem Ansatz starteten MIT-Studenten das Projekt Icarus, um einen Plan zu entwickeln, um den Asteroiden mit Raketen abzulenken, falls sich herausstellte, dass er sich auf Kollisionskurs mit der Erde befindet. Projekt Icarus erhielt breite Medienberichterstattung und inspirierte 1979 den Katastrophenfilm Meteor , in dem die USA und die UdSSR ihre Kräfte bündeln, um ein erdgebundenes Fragment eines von einem Kometen getroffenen Asteroiden zu sprengen.

Am 23. März 1989 verfehlte der Apollo-Asteroid 4581 Asclepius (1989 FC) mit einem Durchmesser von 300 m (980 ft) die Erde um 700.000 km (430.000 mi). Wenn der Asteroid eingeschlagen wäre, hätte er die größte Explosion in der aufgezeichneten Geschichte ausgelöst, die 20.000 Megatonnen TNT entspricht . Es erregte große Aufmerksamkeit, weil es erst bei nächster Annäherung entdeckt wurde.

Im März 1998 zeigten frühe Bahnberechnungen für den kürzlich entdeckten Asteroiden (35396) 1997 XF 11 eine potenzielle Annäherung von 2028 an 0,00031 AE (46.000 km) von der Erde, gut innerhalb der Mondbahn, aber mit einer großen Fehlerspanne, die a Direkter Treffer. Weitere Daten ermöglichten eine Revision der Anflugentfernung 2028 auf 0,0064 AE (960.000 km) ohne Kollisionsgefahr. Zu diesem Zeitpunkt hatten ungenaue Berichte über mögliche Auswirkungen einen Mediensturm ausgelöst.

Bekannte erdnahe Objekte – Stand Januar 2018
Video (0:55 Uhr; 23. Juli 2018)

Risiko

Asteroid 4179 Toutatis ist ein potenziell gefährliches Objekt , das im September 2004 innerhalb von 4 Mondentfernungen vorbeiflog und derzeit eine minimal mögliche Entfernung von 2,5 Mondentfernungen hat .

Ein typischer Bezugsrahmen bei der Suche nach NEOs ist seit Ende der 1990er Jahre der wissenschaftliche Risikobegriff . Das Risiko, das von jedem erdnahen Objekt ausgeht, wird sowohl im Hinblick auf die Kultur als auch auf die Technik der menschlichen Gesellschaft gesehen . Im Laufe der Geschichte haben Menschen NEOs mit wechselnden Risiken in Verbindung gebracht, basierend auf religiösen, philosophischen oder wissenschaftlichen Ansichten sowie auf der technologischen oder wirtschaftlichen Fähigkeit der Menschheit, mit solchen Risiken umzugehen. Daher wurden NEOs als Omen für Naturkatastrophen oder Kriege angesehen; harmlose Brillen in einem unveränderlichen Universum; die Quelle zeitverändernder Kataklysmen oder potenziell giftiger Dämpfe (während des Durchgangs der Erde durch den Schweif des Halleyschen Kometen im Jahr 1910); und schließlich als mögliche Ursache für einen kraterbildenden Einschlag, der sogar zum Aussterben von Menschen und anderem Leben auf der Erde führen könnte.

Das Potenzial katastrophaler Einschläge durch erdnahe Kometen wurde erkannt, als erste Bahnberechnungen ein Verständnis ihrer Bahnen lieferten: Edmond Halley stellte 1694 eine Theorie vor, dass Noahs Flut in der Bibel durch einen Kometeneinschlag verursacht wurde. Die menschliche Wahrnehmung von erdnahen Asteroiden als gutartige Faszinationsobjekte oder Killerobjekte mit hohem Risiko für die menschliche Gesellschaft ist in der kurzen Zeit, in der NEAs wissenschaftlich beobachtet wurden, abgeebbt und gesunken. Wissenschaftler haben seit den 1980er Jahren die Bedrohung durch Einschläge erkannt, die Krater erzeugen, die viel größer als die einschlagenden Körper sind und indirekte Auswirkungen auf ein noch größeres Gebiet haben, nachdem die Theorie bestätigt wurde, dass das kreidezeitlich-paläogene Aussterbeereignis (bei dem die Dinosaurier ausstarben) 65 vor Millionen Jahren wurde durch einen großen Asteroideneinschlag verursacht .

Das Bewusstsein der breiten Öffentlichkeit für das Aufprallrisiko stieg, nachdem im Juli 1994 der Einschlag der Fragmente des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter beobachtet wurde. 1998 machten die Filme Deep Impact und Armageddon die Vorstellung populär, dass erdnahe Objekte katastrophale Auswirkungen haben. Zu dieser Zeit entstand auch eine Verschwörungstheorie über den angeblichen Einschlag des fiktiven Planeten Nibiru im Jahr 2003 , der im Internet fortbesteht, als das vorhergesagte Einschlagsdatum auf 2012 und dann 2017 verschoben wurde.

Risikoskalen

Es gibt zwei Schemata zur wissenschaftlichen Klassifikation von Aufprallgefahren durch NEOs:

  • die einfache Torino-Skala , die die Risiken von Aufprallen in den nächsten 100 Jahren nach Aufprallenergie und Aufprallwahrscheinlichkeit bewertet, wobei ganze Zahlen zwischen 0 und 10 verwendet werden; und
  • die komplexere Palermo Technical Impact Hazard Scale , die Bewertungen zuschreibt, die jede positive oder negative reelle Zahl sein können; Diese Bewertungen hängen von der Häufigkeit der Hintergrundbelastung, der Aufprallwahrscheinlichkeit und der Zeit bis zum möglichen Aufprall ab.

Auf beiden Skalen werden besorgniserregende Risiken durch Werte über Null angezeigt.

Ausmaß des Risikos

Die jährliche Hintergrundfrequenz, die in der Palermo-Skala für Energieeinwirkungen von mehr als E Megatonnen verwendet wird, wird wie folgt geschätzt:

Zum Beispiel impliziert diese Formel, dass der erwartete Wert für die Zeit von jetzt bis zum nächsten Aufprall von mehr als 1 Megatonne 33 Jahre beträgt und dass, wenn er eintritt, eine 50%-ige Chance besteht, dass er über 2,4 Megatonnen liegt. Diese Formel ist nur über einen bestimmten Bereich von E gültig .

Ein anderes Papier, das 2002 veröffentlicht wurde – im selben Jahr wie das Papier, auf dem die Palermo-Skala basiert – fand jedoch ein Potenzgesetz mit anderen Konstanten:

Diese Formel gibt deutlich niedrigere Sätze für eine bestimmte E . Zum Beispiel gibt es die Rate für Boliden von 10 Megatonnen oder mehr (wie die Tunguska-Explosion ) als 1 pro tausend Jahre an, anstatt 1 pro 210 Jahre wie in der Palermo-Formel. Die Autoren geben jedoch eine ziemlich große Unsicherheit an (einmal in 400 bis 1800 Jahren für 10 Megatonnen), teilweise aufgrund von Unsicherheiten bei der Bestimmung der Energien der atmosphärischen Einschläge, die sie bei ihrer Bestimmung verwendeten.

Hoch bewertete Risiken

Die NASA unterhält ein automatisiertes System zur Bewertung der Bedrohung durch bekannte NEOs in den nächsten 100 Jahren, das die kontinuierlich aktualisierte Sentry Risk Table generiert . Es ist sehr wahrscheinlich, dass alle oder fast alle Objekte irgendwann von der Liste verschwinden, wenn mehr Beobachtungen eingehen, was die Unsicherheiten verringert und genauere Bahnvorhersagen ermöglicht.

Im März 2002 (163132) 2002 wurde CU 11 der erste Asteroid mit einer vorübergehend positiven Bewertung auf der Turin-Skala mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 9.300 für einen Einschlag im Jahr 2049. Zusätzliche Beobachtungen reduzierten das geschätzte Risiko auf null, und der Asteroid war im April 2002 aus der Sentry Risk Table entfernt. Es ist nun bekannt, dass 2002 CU 11 in den nächsten zwei Jahrhunderten die Erde am 31. August in einer sicheren nächsten Entfernung (Perigäum) von 0,00425 AE (636.000 km; 2080.

Radarbild des Asteroiden 1950 DA

Asteroid 1950 DA ging nach seiner Entdeckung im Jahr 1950 verloren, da seine Beobachtungen über nur 17 Tage nicht ausreichten, um seine Umlaufbahn genau zu bestimmen; es wurde am 31. Dezember 2000 wiederentdeckt. Es hat einen Durchmesser von etwa einem Kilometer (0,6 Meilen) und wäre daher weltweit katastrophal. Es wurde während seines nahen Anflugs 2001 per Radar beobachtet, was viel genauere Bahnberechnungen ermöglichte. Obwohl dieser Asteroid mindestens 800 Jahre lang nicht zuschlagen wird und somit keine Torino-Skalenbewertung hat, wurde er im April 2002 als erstes Objekt mit einem Palermo-Skalenwert größer Null in die Sentry-Liste aufgenommen. Die damals berechnete maximale Einschlagswahrscheinlichkeit von 1 zu 300 und der Palermo-Skalenwert von +0,17 waren etwa 50 % höher als das Hintergrundrisiko eines Einschlags aller ähnlich großen Objekte bis 2880. Die Unsicherheiten in den Umlaufbahnberechnungen wurden durch zusätzliche Radarbeobachtungen im Jahr 2012 weiter reduziert , und dies verringerte die Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls. Unter Berücksichtigung aller Radar- und optischen Beobachtungen bis 2015 wird die Aufprallwahrscheinlichkeit per März 2018 mit 1 zu 8.300 bewertet. Der entsprechende Palermo-Skalenwert von −1,42 ist immer noch der höchste für alle Objekte auf der Sentry List Table.

Am 24. Dezember 2004 wurde dem 370 m (1.210 ft) großen Asteroiden 99942 Apophis (damals nur unter seiner vorläufigen Bezeichnung 2004 MN 4 ) eine 4 auf der Turiner Skala zugeteilt, die bisher höchste Bewertung, wie die verfügbaren Informationen unter die Zeit entspricht einer Wahrscheinlichkeit von 2,7% für einen Erdeinschlag am Freitag, den 13. April 2029. Bis zum 28. Dezember 2004 hatten zusätzliche Beobachtungen eine kleinere Unsicherheitszone für den Ansatz 2029 ergeben, der die Erde nicht mehr einschloss. Das Aufprallrisiko 2029 sank folglich auf null, spätere potenzielle Aufpralldaten wurden jedoch immer noch mit 1 auf der Turiner Skala bewertet. Weitere Beobachtungen senkten das Risiko von 2036 im August 2006 auf ein Torino-Rating von 0. 2021 wurde Apophis aus der Sentry Risk Table entfernt.

Im Februar 2006 (144898) 2004 wurde VD 17 aufgrund einer für den 4. Mai 2102 vorhergesagten Nahbegegnung eine Torino-Skala-Bewertung von 2 zugewiesen. Nachdem zusätzliche Beobachtungen immer genauere Vorhersagen ermöglichten, wurde die Torino-Bewertung im Mai 2006 zunächst auf 1 gesenkt. dann auf 0 im Oktober 2006, und der Asteroid wurde im Februar 2008 vollständig aus der Sentry Risk Table entfernt.

Ab 2021 ist RF 12 mit der höchsten Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls auf die Erde am 5. September 2095 mit 1 zu 22 aufgeführt. Mit nur 7 m (23 ft) Durchmesser ist der Asteroid jedoch viel zu klein, um als potenziell gefährlich angesehen zu werden Asteroid und es stellt keine ernsthafte Bedrohung dar: Der mögliche Einschlag von 2095 beträgt daher nur -3,32 auf der Palermo-Skala. Ob der Asteroid im Jahr 2095 auf die Erde einschlagen wird, soll durch Beobachtungen während des Nahanflugs im August 2022 ermittelt werden.

Projekte zur Minimierung der Bedrohung

Jährliche NEA-Entdeckungen durch Erhebung: alle NEAs (oben) und NEAs > 1 km (unten)
NEOWISE – Daten der ersten vier Jahre ab Dezember 2013 (animiert; 20. April 2018)

Das erste astronomische Programm, das der Entdeckung erdnaher Asteroiden gewidmet war, war die Palomar Planet-Crossing Asteroid Survey . Der Zusammenhang mit der Aufprallgefahr, die Notwendigkeit spezieller Durchmusterungsteleskope und Möglichkeiten zur Abwehr eines eventuellen Aufpralls wurden erstmals 1981 auf einer interdisziplinären Konferenz in Snowmass, Colorado, diskutiert . Pläne für eine umfassendere Untersuchung mit dem Namen Spaceguard Survey wurden von der NASA ab 1992 im Auftrag des US-Kongresses entwickelt . Um die Umfrage auf internationaler Ebene zu fördern, organisierte die Internationale Astronomische Union (IAU) 1995 einen Workshop in Vulcano , Italien, und gründete ein Jahr später auch in Italien die Spaceguard Foundation. Im Jahr 1998 erteilte der Kongress der Vereinigten Staaten der NASA den Auftrag, bis 2008 90% der erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 1 km (0,62 Meilen) zu entdecken (die globale Verwüstung drohen).

Mehrere Umfragen haben " Spaceguard "-Aktivitäten (ein Oberbegriff) durchgeführt, darunter Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR), Spacewatch , Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT), Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS), Catalina Sky Survey (CSS), Campo Imperatore Near-Earth Object Survey (CINEOS), Japanese Spaceguard Association , Asiago-DLR Asteroid Survey (ADAS) und Near-Earth Object WISE (NEOWISE). Infolgedessen stieg das Verhältnis der bekannten und der geschätzten Gesamtzahl erdnaher Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 1 km von etwa 20 % im Jahr 1998 auf 65 % im Jahr 2004, 80 % im Jahr 2006 und 93 % im Jahr 2011 Das ursprüngliche Spaceguard-Ziel wurde damit nur mit drei Jahren Verspätung erreicht. Bis zum 12. Juni 2018 wurden 893 NEAs mit einer Größe von mehr als 1 km entdeckt, das sind 97% von einer geschätzten Gesamtzahl von etwa 920.

Im Jahr 2005 wurde das ursprüngliche Mandat der USA Spaceguard durch den George E. Brown, Jr. Near-Earth Object Survey Act erweitert, der von der NASA fordert, bis 2020 90 % der NEOs mit einem Durchmesser von 140 m (460 ft) oder mehr zu entdecken Es wird geschätzt, dass im Januar 2020 weniger als die Hälfte davon gefunden wurde, aber Objekte dieser Größe treffen nur etwa einmal in 2000 Jahren auf die Erde. Im Januar 2016 kündigte die NASA die Schaffung des Planetary Defense Coordination Office (PDCO) an, um NEOs mit einem Durchmesser von mehr als 30 bis 50 m (98 bis 164 ft) zu verfolgen und eine effektive Reaktion auf Bedrohungen und Maßnahmen zur Eindämmung zu koordinieren.

Umfrageprogramme zielen darauf ab, Bedrohungen Jahre im Voraus zu erkennen und der Menschheit Zeit zu geben, eine Weltraummission vorzubereiten, um die Bedrohung abzuwenden.

REP. STEWART: ... sind wir technologisch in der Lage, etwas zu starten, das [einen Asteroiden] abfangen könnte? ...
Dr. A'HEARN: Nein. Wenn wir bereits Raumfahrzeugpläne in den Büchern hätten, würde das ein Jahr dauern ... ich meine eine typische kleine Mission ... dauert vier Jahre von der Genehmigung bis zum Start ...

Das ATLAS- Projekt hingegen zielt darauf ab, einschlagende Asteroiden kurz vor dem Einschlag zu finden, viel zu spät für Ablenkmanöver, aber noch rechtzeitig, um die betroffene Erdregion zu evakuieren und anderweitig vorzubereiten. Ein weiteres Projekt, die Zwicky Transient Facility (ZTF), die nach Objekten sucht, die ihre Helligkeit schnell ändern, erkennt auch Asteroiden, die nahe an der Erde vorbeiziehen.

Wissenschaftler, die an der NEO-Forschung beteiligt sind, haben auch Möglichkeiten erwogen, die Bedrohung aktiv abzuwehren, wenn sich ein Objekt auf Kollisionskurs mit der Erde befindet. Alle praktikablen Methoden zielen darauf ab, den bedrohlichen NEO eher abzuwehren als zu zerstören, da die Fragmente immer noch eine weit verbreitete Zerstörung verursachen würden. Auch die Ablenkung, also eine Änderung der Umlaufbahn des Objekts Monate bis Jahre vor dem vorhergesagten Aufprall , erfordert Größenordnungen weniger Energie.

Nummer und Klassifizierung

Kumulative Entdeckungen erdnaher Asteroiden mit bekannter Größe, 1980–2019

Erdnahe Objekte werden je nach Größe, Zusammensetzung und Umlaufbahn als Meteoroiden , Asteroiden oder Kometen klassifiziert . Diejenigen , die Asteroiden sind , können auch Mitglieder einer Asteroidenfamilie sein , und Kometen erzeugen Meteoritenströme , die Meteoritenschauer erzeugen können .

Mit Stand vom 8. Januar 2019 wurden laut Statistiken von CNEOS 19.470 NEOs entdeckt. Nur 107 (0,55%) davon sind Kometen, während 19.363 (99,45%) Asteroiden sind. 1.955 dieser NEOs werden als potenziell gefährliche Asteroiden (PHAs) eingestuft.

Ab April 2021 erscheinen über 1.100 NEAs auf der Sentry-Impact-Risiko-Seite auf der NASA- Website. Über 1.000 dieser NEAs haben einen Durchmesser von weniger als 50 Metern und keines der denkmalgeschützten Objekte befindet sich auch nur in der „grünen Zone“ (Torino-Skala 1), sodass keines die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit verdient.

Beobachtungsfehler

Das Hauptproblem bei der Schätzung der Anzahl von NEOs besteht darin, dass die Wahrscheinlichkeit, einen NEO zu entdecken, von einer Reihe von Aspekten des NEO beeinflusst wird, beginnend natürlich mit seiner Größe, aber auch mit den Eigenschaften seiner Umlaufbahn. Was leicht entdeckt werden kann, wird mehr gezählt, und diese Beobachtungsfehler müssen ausgeglichen werden, wenn versucht wird, die Anzahl der Leichen in einer Population aus der Liste ihrer entdeckten Mitglieder zu berechnen.

Größere Asteroiden reflektieren mehr Licht und die beiden größten erdnahen Objekte, 433 Eros und 1036 Ganymed , gehörten natürlich auch zu den ersten, die entdeckt wurden. 1036 Ganymed hat einen Durchmesser von etwa 35 km (22 Meilen) und 433 Eros hat einen Durchmesser von etwa 17 km (11 Meilen).

Der andere Hauptfehler bei der Erkennung besteht darin, dass es viel einfacher ist, Objekte auf der Nachtseite der Erde zu erkennen. Der Taghimmel in der Nähe der Sonne ist viel heller als der Nachthimmel, und daher ist der Kontrast am Nachthimmel viel besser. Der Nachtsucher schaut auch auf die sonnenbeschienene Seite der Asteroiden, während ein Sucher am Taghimmel zur Sonne blickt und die unbeleuchtete Rückseite des Objekts sieht. Darüber hinaus macht die Oppositionswelle Asteroiden noch heller, wenn sich die Erde in der Nähe der Sonnenachse befindet. Der kombinierte Effekt entspricht dem Vergleich eines Vollmonds in der Nacht mit einem Neumond am Tag, und das Licht der sonnenbeschienenen Asteroiden wurde ähnlich einem „Vollmond“ als „Voll-Asteroid“ bezeichnet. Ein Beweis für diese Verzerrung und wie im Diagramm unten dargestellt, wurden über die Hälfte (53 %) der bekannten erdnahen Objekte in nur 3,8 % des Himmels in einem direkt von der Sonne abgewandten Kegel von 22,5° entdeckt , und die überwiegende Mehrheit ( 87%) wurden zuerst nur in 15% des Himmels gefunden, im 45° -Kegel , der von der Sonne abgewandt ist. Eine Möglichkeit, diese gegensätzliche Tendenz zu umgehen, besteht darin, thermische Infrarot- Teleskope zu verwenden, die ihre Wärmeemissionen anstelle des von ihnen reflektierten Lichts beobachten.

Die Voreingenommenheit bei der Entdeckung erdnaher Objekte im Zusammenhang mit den relativen Positionen von Erde und Sonne

Asteroiden mit Umlaufbahnen, die sie dazu bringen, mehr Zeit auf der Tagseite der Erde zu verbringen, werden daher weniger wahrscheinlich entdeckt als solche, die die meiste Zeit außerhalb der Erdumlaufbahn verbringen. Zum Beispiel stellte eine Studie fest, dass die Erkennung von Körpern in erddurchquerenden Umlaufbahnen mit geringer Exzentrizität bevorzugt wird, was die Wahrscheinlichkeit erhöht , dass Atens entdeckt wird als Apollos .

Solche Beobachtungsfehler müssen identifiziert und quantifiziert werden, um NEO-Populationen zu bestimmen, da Studien von Asteroidenpopulationen dann diese bekannten Beobachtungsselektionsfehler berücksichtigen, um eine genauere Bewertung zu ermöglichen. Im Jahr 2000 und unter Berücksichtigung aller bekannten Beobachtungsfehler wurde geschätzt, dass es etwa 900 erdnahe Asteroiden von mindestens Kilometer Größe oder technisch und genauer gesagt mit einer absoluten Helligkeit von mehr als 17,75 gibt.

Erdnahe Asteroiden (NEAs)

Asteroid Toutatis vom Paranal

Dies sind Asteroiden in einer erdnahen Umlaufbahn ohne den Schweif oder die Koma eines Kometen. Mit Stand vom 5. März 2020 sind 22.261 erdnahe Asteroiden bekannt, von denen 1.955 sowohl groß genug sind als auch der Erde ausreichend nahe kommen, um als potenziell gefährlich eingestuft zu werden.

NEAs überleben in ihren Umlaufbahnen nur wenige Millionen Jahre. Sie werden schließlich durch planetarische Störungen beseitigt , die einen Auswurf aus dem Sonnensystem oder eine Kollision mit der Sonne, einem Planeten oder einem anderen Himmelskörper verursachen. Da die Umlaufzeiten im Vergleich zum Alter des Sonnensystems kurz sind, müssen ständig neue Asteroiden in erdnahe Umlaufbahnen bewegt werden, um die beobachteten Asteroiden zu erklären. Der anerkannte Ursprung dieser Asteroiden ist, dass Hauptgürtel-Asteroiden durch Orbitalresonanzen mit Jupiter in das innere Sonnensystem bewegt werden . Die Wechselwirkung mit Jupiter durch die Resonanz stört die Umlaufbahn des Asteroiden und er gelangt in das innere Sonnensystem. Der Asteroidengürtel hat Lücken, bekannt als Kirkwood-Lücken , in denen diese Resonanzen auftreten, da die Asteroiden in diesen Resonanzen auf andere Umlaufbahnen bewegt wurden. In diese Resonanzen wandern neue Asteroiden aufgrund des Yarkovsky-Effekts , der für eine kontinuierliche Versorgung mit erdnahen Asteroiden sorgt. Im Vergleich zur Gesamtmasse des Asteroidengürtels ist der zur Erhaltung der NEA-Population erforderliche Massenverlust relativ gering; in den letzten 3,5 Milliarden Jahren weniger als 6%. Die Zusammensetzung erdnaher Asteroiden ist mit der von Asteroiden aus dem Asteroidengürtel vergleichbar und spiegelt eine Vielzahl von Asteroiden-Spektraltypen wider .

Eine kleine Anzahl von NEAs sind erloschene Kometen , die ihre flüchtigen Oberflächenmaterialien verloren haben, obwohl ein schwacher oder intermittierender kometenähnlicher Schweif nicht unbedingt zu einer Klassifizierung als erdnaher Komet führt, was die Grenzen etwas verschwommen macht. Der Rest der erdnahen Asteroiden wird durch Gravitationswechselwirkungen mit Jupiter aus dem Asteroidengürtel getrieben .

Viele Asteroiden haben natürliche Satelliten ( Minor-Planet-Monde ). Im Februar 2019 war bekannt, dass 74 NEAs mindestens einen Mond haben, darunter drei mit zwei Monden. Der Asteroid 3122 Florence , einer der größten PHAs mit einem Durchmesser von 4,5 km (2,8 mi), hat zwei Monde mit einem Durchmesser von 100–300 m (330–980 ft), die während der Annäherung des Asteroiden an die Erde 2017 durch Radarbilder entdeckt wurden .

Größenverteilung

Bekannte erdnahe Asteroiden nach Größe

Während die Größe eines kleinen Bruchteil dieser Asteroiden besser als 1% bekannt ist, von Radarbeobachtungen, die von den Bildern der Asteroiden Oberfläche oder von Sternbedeckungen , hat der Durchmesser der überwiegenden Mehrheit der erdnahen Asteroiden nur auf dem geschätzt auf der Grundlage ihrer Helligkeit und einer repräsentativen Asteroidenoberflächenreflexion oder Albedo , von der allgemein angenommen wird, dass sie 14% beträgt. Solche indirekten Größenschätzungen sind für einzelne Asteroiden um mehr als den Faktor 2 unsicher, da Asteroiden-Albedos zwischen mindestens 5 und 30 % liegen können. Dies macht das Volumen dieser Asteroiden um den Faktor 8 unsicher und ihre Masse mindestens ebenso viel, da auch ihre angenommene Dichte eine eigene Unsicherheit hat. Bei dieser groben Methode entspricht eine absolute Helligkeit von 17,75 ungefähr einem Durchmesser von 1 km (0,62 mi) und eine absolute Helligkeit von 22,0 entspricht einem Durchmesser von 140 m (460 ft). Durchmesser mittlerer Genauigkeit, besser als aus einer angenommenen Albedo, aber nicht annähernd so genau wie direkte Messungen, können aus der Kombination von reflektiertem Licht und thermischer Infrarotemission unter Verwendung eines thermischen Modells des Asteroiden erhalten werden. Im Mai 2016 entstehen die Genauigkeit solchen Asteroiden Durchmesser Schätzungen von den Wide-Field Infrared Survey Explorer und Neowise Missionen wurde von Technologe in Frage gestellt Nathan Myhrvold , Seine frühe ursprüngliche Kritik nicht bestanden hat Peer - Review und faced Kritik für seine Methodik selbst, sondern ein überarbeitete Version wurde nachträglich veröffentlicht.

Im Jahr 2000 reduzierte die NASA ihre Schätzung der Zahl der existierenden erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als einem Kilometer von 1.000–2.000 auf 500–1.000. Kurz darauf lieferte die LINEAR- Umfrage eine alternative Schätzung von1.227+170
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. Im Jahr 2011 wurde auf der Grundlage von NEOWISE-Beobachtungen die geschätzte Anzahl von 1-Kilometer-NEAs auf981 ± 19 (von denen zu diesem Zeitpunkt 93% entdeckt wurden), während die Anzahl der NEAs mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern geschätzt wurde auf13.200 ± 1.900 . Die NEOWISE-Schätzung unterschied sich von anderen Schätzungen hauptsächlich durch die Annahme einer etwas niedrigeren durchschnittlichen Asteroiden-Albedo, die größere geschätzte Durchmesser für die gleiche Asteroidenhelligkeit erzeugt. Dies führte zu 911 damals bekannten Asteroiden mit einem Durchmesser von mindestens 1 km, im Gegensatz zu den 830, die damals von CNEOS aus den gleichen Eingaben aufgelistet wurden, aber eine etwas höhere Albedo angenommen hatten. Im Jahr 2017 reduzierten zwei Studien mit einer verbesserten statistischen Methode die geschätzte Anzahl von NEAs, die heller als die absolute Helligkeit 17,75 (etwa über einen Kilometer Durchmesser) sind, leicht auf921 ± 20 . Die geschätzte Anzahl der Asteroiden, die heller als die absolute Helligkeit von 22,0 (etwa über 140 m Durchmesser) sind, stieg auf27.100 ± 2.200 , das Doppelte der WISE-Schätzung, von denen 2018 etwa ein Drittel bekannt war.

Mit Stand vom 4. Januar 2019 und unter Verwendung von Durchmessern, die größtenteils grob aus einer gemessenen absoluten Größe und einer angenommenen Albedo geschätzt wurden, hatten 897 von CNEOS aufgelistete NEAs, darunter 156 PHAs, einen Durchmesser von mindestens 1 km, und 8.452 bekannte NEAs sind größer als 140 m im Durchmesser. Der kleinste bekannte erdnahe Asteroid ist 2008 TS 26 mit einer absoluten Helligkeit von 33,2, was einem geschätzten Durchmesser von etwa 1 m (3,3 ft) entspricht. Das größte derartige Objekt ist 1036 Ganymed mit einer absoluten Helligkeit von 9,45 und einem direkt gemessenen äquivalenten Durchmesser von etwa 38 km (24 Meilen).

Die Zahl der Asteroiden, die heller als H = 25 sind , was einem Durchmesser von etwa 40 m (130 ft) entspricht, wird auf etwa . geschätzt840.000 ± 23.000 – von denen etwa 1,3 Prozent bis Februar 2016 entdeckt wurden; die Anzahl der Asteroiden heller als H = 30 (größer als 3,5 m (11 ft)) wird auf etwa . geschätzt400 ± 100 Millionen – davon wurden bis Februar 2016 etwa 0,003 Prozent entdeckt.

Orbitale Klassifizierung

Arten von erdnahen Asteroidenbahnen

Erdnahe Asteroiden werden basierend auf ihrer großen Halbachse (a), ihrer Periheldistanz (q) und ihrer Apheldistanz (Q) in Gruppen eingeteilt :

  • Die Atiras oder Apoheles haben Umlaufbahnen innerhalb der Erdumlaufbahn: Die Aphelentfernung (Q) eines Atira-Asteroiden ist kleiner als die Perihelentfernung der Erde (0,983 AE). Das heißt, Q < 0,983 AU , was bedeutet, dass die Haupthalbachse des Asteroiden ebenfalls kleiner als 0,983 AU ist.
  • Die Atens haben eine große Halbachse von weniger als 1 AE und kreuzen die Erdumlaufbahn. Mathematisch ist a < 1,0 AU und Q > 0,983 AU . (0.983 AE ist die Perihelentfernung der Erde.)
  • Die Apollos haben eine große Halbachse von mehr als 1 AE und kreuzen die Erdumlaufbahn. Mathematisch gilt a > 1,0 AU und q < 1,017 AU . (1.017 AE ist die Aphelentfernung der Erde.)
  • Die Amors haben Umlaufbahnen außerhalb der Erdumlaufbahn: Die Perihelentfernung (q) eines Amor-Asteroiden ist größer als die Aphelentfernung der Erde (1.017 AE). Amor-Asteroiden sind ebenfalls erdnahe Objekte, also q < 1,3 AE . Zusammenfassend ist 1,017 AU < q < 1,3 AU . (Dies impliziert, dass die große Halbachse (a) des Asteroiden auch größer als 1.017 AE ist.) Einige Umlaufbahnen von Amor-Asteroiden kreuzen die Umlaufbahn des Mars.

(Anmerkung: Einige Autoren definieren Atens anders: Sie definieren es als alle Asteroiden mit einer großen Halbachse von weniger als 1 AE. Das heißt, sie betrachten die Atiras als Teil des Atens. Historisch gesehen gab es bis 1998 keine bekannten oder vermuteten Atiras, daher war die Unterscheidung nicht notwendig.)

Atiras und Amors durchqueren die Erdumlaufbahn nicht und stellen keine unmittelbaren Einschlagsbedrohungen dar, aber ihre Umlaufbahnen könnten sich in Zukunft zu erddurchquerenden Umlaufbahnen ändern.

Mit Stand vom 28. Juni 2019 wurden 36 Atiras, 1.510 Atens, 10.199 Apollos und 8.583 Amors entdeckt und katalogisiert.

Koorbitale Asteroiden

Die fünf Lagrange-Punkte relativ zur Erde und mögliche Bahnen entlang der Gravitationskonturen

NEAs in einer koorbitalen Konfiguration haben die gleiche Umlaufzeit wie die Erde. Alle koorbitalen Asteroiden haben spezielle Umlaufbahnen, die relativ stabil sind und paradoxerweise verhindern können, dass sie der Erde nahe kommen:

  • Trojaner : In der Nähe der Umlaufbahn eines Planeten gibt es fünf Gravitationsgleichgewichtspunkte, die Lagrange-Punkte , in denen ein Asteroid die Sonne in fester Formation mit dem Planeten umkreisen würde. Zwei davon, 60 Grad vor und hinter dem Planeten entlang seiner Umlaufbahn (bezeichnet mit L4 bzw. L5), sind stabil; das heißt, ein Asteroid in der Nähe dieser Punkte würde Millionen von Jahren dort bleiben, selbst wenn er von anderen Planeten und nicht-gravitativen Kräften leicht gestört würde. Ab März 2018 ist der einzige bestätigte Trojanerder Erde 2010 TK 7 , der den L4-Punkt der Erde umkreist.
  • Hufeisenlibratoren : Der Stabilitätsbereich um L4 und L5 umfasst auch Umlaufbahnen für koorbitale Asteroiden, die sowohl um L4 als auch um L5 laufen. Relativ zu Erde und Sonne kann die Umlaufbahn dem Umfang eines Hufeisens ähneln oder aus jährlichen Schleifen bestehen, diein einem hufeisenförmigen Bereichhin und her wandern ( librate ). In beiden Fällen befindet sich die Sonne im Schwerpunkt des Hufeisens, die Erde befindet sich in der Lücke des Hufeisens und L4 und L5 befinden sich innerhalb der Enden des Hufeisens. Bis 2016 wurden 12 Hufeisen-Libratoren der Erde entdeckt. Die am meisten untersuchte und mit etwa 5 km (3,1 Meilen) größte ist 3753 Cruithne , die entlang bohnenförmiger jährlicher Schleifen reist und ihren Hufeisen-Librationszyklus alle 770-780 Jahre abschließt. (419624) 2010 SO 16 ist ein Asteroid auf einer relativ stabilen Hufeisenbahn mit einer Hufeisen- Librationszeit von etwa 350 Jahren.
  • Quasi-Satelliten : Quasi-Satelliten sind koorbitale Asteroiden auf einer normalen elliptischen Umlaufbahn mit einer höheren Exzentrizität als die der Erde, die sie synchron mit der Erdbewegung bewegen. Da der Asteroid die Sonne langsamer umkreist als die Erde, wenn er weiter entfernt ist, und schneller als die Erde, wenn er näher an der Sonne ist, scheint der Quasi-Satellit, wenn er von der Erde aus beobachtet wird, die Erde in einem Jahr in rückläufiger Richtungzu umkreisen, obwohl er nicht gravitativ gebunden ist . Bis 2016 waren fünf Asteroiden als Quasi-Satelliten der Erde bekannt. 469219 Kamoʻoalewa ist der nächste Quasi-Satellit der Erde auf einer seit fast einem Jahrhundert stabilen Umlaufbahn. Bahnberechnungen bis 2016 zeigten, dass alle Quasi-Satelliten und vier der damals bekannten Hufeisen-Libratoren wiederholt zwischen Hufeisen- und Quasi-Satelliten-Bahnen wechseln. Eines dieser Objekte, 2003 YN 107 , wurde 2006 beim Übergang von einer Quasi-Satellitenbahn in eine Hufeisenbahn beobachtet; Es wird erwartet, dass es irgendwann um das Jahr 2066 zurück auf eine Quasi-Satellitenbahn übergeht.
  • Temporäre Satelliten : NEAs können auch zwischen Sonnenumlaufbahnen und entfernten Erdumlaufbahnen wechseln und werden zu gravitativ gebundenen temporären Satelliten. Simulationen zufolge werden temporäre Satelliten normalerweise gefangen, wenn sie die Lagrange-Punkte L1 oder L2 passieren, und die Erde hat normalerweise mindestens einen temporären Satelliten mit einem Durchmesser von 1 m (3,3 ft) zu einem bestimmten Zeitpunkt, aber sie sind zu schwach, um von aktuellen Vermessungen erkannt zu werden . Im März 2018 war der einzige beobachtete Übergang der des Asteroiden 2006 RH 120 , der von September 2006 bis Juni 2007 ein temporärer Satellit war und sich seitdem mit einer Periode von 1,003 Jahren auf einer Sonnenumlaufbahn befindet. Orbitalberechnungen von 2017 zufolgepassiert 2006 RH 120 auf seiner Sonnenumlaufbahnalle 20 bis 21 Jahre die Erde mit niedriger Geschwindigkeit und kann dann wieder zu einem temporären Satellit werden.

Meteoroiden

1961 definierte die IAU Meteoroiden als eine Klasse fester interplanetarer Objekte, die sich durch ihre erheblich kleinere Größe von Asteroiden unterscheiden. Diese Definition war damals nützlich, da mit Ausnahme des Tunguska-Ereignisses alle historisch beobachteten Meteore von Objekten erzeugt wurden, die deutlich kleiner waren als die kleinsten damals mit Teleskopen beobachtbaren Asteroiden. Als die Unterscheidung mit der Entdeckung immer kleinerer Asteroiden und einer größeren Vielfalt beobachteter NEO-Einschläge zu verschwimmen begann, wurden ab den 1990er Jahren überarbeitete Definitionen mit Größenbeschränkungen vorgeschlagen. Im April 2017 verabschiedete die IAU eine überarbeitete Definition, die Meteoroiden im Allgemeinen auf eine Größe zwischen 30 µm und 1 m Durchmesser begrenzt, aber die Verwendung des Begriffs für jedes Objekt jeder Größe zulässt, das einen Meteor verursacht hat, wodurch die Unterscheidung zwischen Asteroiden aufgehoben wird und Meteoriten verschwommen.

erdnahe Kometen

Halleys Komet während seiner 0,10 AE Annäherung an die Erde im Mai 1910

Erdnahe Kometen (NECs) sind Objekte in einer erdnahen Umlaufbahn mit Schweif oder Koma. Kometenkerne sind typischerweise weniger dicht als Asteroiden, aber sie passieren die Erde mit höheren relativen Geschwindigkeiten, daher ist die Aufprallenergie eines Kometenkerns etwas größer als die eines ähnlich großen Asteroiden. NECs können aufgrund von Fragmentierung eine zusätzliche Gefahr darstellen: Die Meteoroidenströme, die Meteorschauer erzeugen, können große inaktive Fragmente enthalten, effektiv NEAs. Obwohl kein Einschlag eines Kometen in der Erdgeschichte schlüssig bestätigt wurde, könnte das Tunguska-Ereignis durch ein Fragment des Kometen Encke verursacht worden sein .

Kometen werden häufig in kurzperiodische und langperiodische Kometen unterteilt. Kometen mit kurzer Periode mit einer Umlaufzeit von weniger als 200 Jahren haben ihren Ursprung im Kuiper-Gürtel , jenseits der Umlaufbahn von Neptun ; während langperiodische Kometen ihren Ursprung in der Oortschen Wolke im äußersten Bereich des Sonnensystems haben. Die Unterscheidung der Umlaufbahnperiode ist von Bedeutung bei der Bewertung des Risikos von erdnahen Kometen, da kurzperiodische NECs wahrscheinlich während mehrerer Erscheinungen beobachtet wurden und somit ihre Umlaufbahnen mit einiger Genauigkeit bestimmt werden können, während langperiodische NECs bestimmt werden können Es wird angenommen, dass sie zum ersten und letzten Mal gesehen wurden, als sie im Zeitalter der Wissenschaften erschienen, daher können ihre Ansätze nicht im Voraus vorhergesagt werden. Da die Bedrohung durch langperiodische NECs auf höchstens 1 % der Bedrohung durch NEAs geschätzt wird und langperiodische Kometen sehr schwach und daher in großen Entfernungen von der Sonne schwer zu entdecken sind, konzentrierten sich die Bemühungen von Spaceguard konsequent auf Asteroiden und kurzperiodische Kometen. CNEOS beschränkt seine Definition von NECs sogar auf kurzperiodische Kometen – bis zum 10. Mai 2018 wurden 107 solcher Objekte entdeckt.

Bis März 2018 wurden nur 20 Kometen beobachtet, die sich innerhalb von 0,1 AE (15.000.000 km; 9.300.000 Meilen) um die Erde bewegen, darunter 10, die kurzzeitige Kometen sind oder waren. Zwei dieser Kometen, der Halleysche Komet und der 73P/Schwassmann-Wachmann , wurden bei mehreren Nahanflügen beobachtet. Die am nächsten beobachtete Annäherung war 0,0151 AE (5,88 LD) für den Kometen Lexell am 1. Juli 1770. Nach einer Bahnänderung aufgrund einer Annäherung des Jupiters im Jahr 1779 ist dieses Objekt kein NEC mehr. Die engste Annäherung, die jemals für einen aktuellen kurzzeitigen NEC beobachtet wurde, beträgt 0,0229 AE (8,92 LD) für den Kometen Tempel-Tuttle im Jahr 1366. Dieser Komet ist der Mutterkörper des Leoniden-Meteorschauers , der auch den Großen Meteorsturm von 1833 hervorbrachte. Orbital Berechnungen zeigen, dass P/1999 J6 (SOHO) , ein lichtschwacher Komet und bestätigter kurzzeitiger NEC, der nur während seiner nahen Annäherung an die Sonne beobachtet wurde, die Erde am 12. Juni 1999 in einer Entfernung von 0,0121 AE (4,70 LD) unentdeckt passierte.

Der Komet 109P/Swift-Tuttle , der jedes Jahr im August auch die Quelle des Perseiden-Meteorschauers ist , hat eine etwa 130-jährige Umlaufbahn, die nahe an der Erde vorbeizieht. Während der Erholung des Kometen im September 1992, als nur die beiden vorherigen Rückkehren in den Jahren 1862 und 1737 identifiziert worden waren, zeigten Berechnungen, dass der Komet bei seiner nächsten Rückkehr im Jahr 2126 nahe an der Erde vorbeifliegen würde, mit einem Einschlag im Bereich der Unsicherheit. Bis 1993 wurden sogar frühere Rückläufe (zurück bis mindestens 188 n. Chr.) identifiziert, und der längere Beobachtungsbogen eliminierte das Aufprallrisiko. Der Komet wird die Erde im Jahr 2126 in einer Entfernung von 23 Millionen Kilometern passieren. Im Jahr 3044 wird der Komet die Erde voraussichtlich in einer Entfernung von weniger als 1,6 Millionen Kilometern passieren.

Künstliche erdnahe Objekte

J002E3-Entdeckungsbilder, aufgenommen am 3. September 2002. J002E3 ist im Kreis

Verstorbene Raumsonden und Endstufen von Raketen können in erdnahen Umlaufbahnen um die Sonne enden und von NEO-Untersuchungen wiederentdeckt werden, wenn sie in die Nähe der Erde zurückkehren.

Im September 2002 fanden Astronomen ein Objekt mit der Bezeichnung J002E3 . Das Objekt befand sich auf einer temporären Satellitenumlaufbahn um die Erde und startete im Juni 2003 zu einer Sonnenumlaufbahn. Berechnungen zeigten, dass es sich auch vor 2002 auf einer Sonnenumlaufbahn befand, sich aber 1971 in der Nähe der Erde befand. J002E3 wurde als dritte Stufe des identifiziert Saturn-V- Rakete, die Apollo 12 zum Mond brachte. Im Jahr 2006 wurden zwei weitere scheinbare temporäre Satelliten entdeckt, die im Verdacht standen, künstlich zu sein. Einer von ihnen wurde schließlich als Asteroid bestätigt und als temporärer Satellit 2006 RH 120 klassifiziert . Das andere, 6Q0B44E , wurde als künstliches Objekt bestätigt, aber seine Identität ist unbekannt. Ein weiterer temporärer Satellit wurde 2013 entdeckt und als 2013 QW 1 als vermuteter Asteroid bezeichnet. Später stellte sich heraus, dass es sich um ein künstliches Objekt unbekannter Herkunft handelte. 2013 QW 1 wird vom Minor Planet Center nicht mehr als Asteroid gelistet.

In einigen Fällen wurden aktive Raumsonden auf Sonnenumlaufbahnen durch NEO-Untersuchungen beobachtet und vor ihrer Identifizierung fälschlicherweise als Asteroiden katalogisiert. Während ihres Vorbeiflugs an der Erde im Jahr 2007 auf ihrem Weg zu einem Kometen wurde die Raumsonde Rosetta der ESA unidentifiziert entdeckt und als Asteroid 2007 VN 84 klassifiziert , mit einer Warnung wegen ihrer Nähe. Die Bezeichnung 2015 HP 116 wurde ebenfalls aus den Asteroidenkatalogen entfernt, als das beobachtete Objekt mit Gaia , dem Weltraumobservatorium für Astrometrie der ESA, identifiziert wurde .

Auswirkungen

Wenn ein erdnahes Objekt auf die Erde auftrifft, explodieren Objekte mit einem Durchmesser von bis zu einigen zehn Metern normalerweise in der oberen Atmosphäre (normalerweise harmlos), wobei die meisten oder alle Feststoffe verdampfen , während größere Objekte auf die Wasseroberfläche treffen und Tsunami- Wellen bilden. oder die feste Oberfläche, die Einschlagskrater bildet .

Die Häufigkeit von Einschlägen von Objekten unterschiedlicher Größe wird auf der Grundlage von Bahnsimulationen von NEO-Populationen, der Häufigkeit von Einschlagskratern auf der Erde und dem Mond sowie der Häufigkeit von Nahbegegnungen geschätzt. Die Untersuchung von Einschlagskratern zeigt, dass die Einschlagshäufigkeit in den letzten 3,5 Milliarden Jahren mehr oder weniger konstant war, was eine stetige Auffüllung der NEO-Population aus dem Asteroiden-Hauptgürtel erfordert. Ein Einschlagsmodell, das auf allgemein anerkannten NEO-Populationsmodellen basiert, schätzt die durchschnittliche Zeit zwischen dem Einschlag zweier steiniger Asteroiden mit einem Durchmesser von mindestens 4 m (13 ft) auf etwa ein Jahr; für Asteroiden mit 7 m (23 ft) Durchmesser (der mit so viel Energie aufschlägt wie die auf Hiroshima abgeworfene Atombombe , ungefähr 15 Kilotonnen TNT) nach fünf Jahren, für Asteroiden mit 60 m (200 ft) Durchmesser (eine Aufprallenergie von 10 Megatonnen .) , vergleichbar mit dem Tunguska-Ereignis im Jahr 1908) bei 1.300 Jahren, für Asteroiden mit einem Durchmesser von 1 km (0,62 Meilen) bei einer halben Million Jahren und für Asteroiden mit 5 km (3,1 Meilen) Durchmesser bei 18 Millionen Jahren. Einige andere Modelle schätzen ähnliche Aufprallfrequenzen, während andere höhere Frequenzen berechnen. Für Einschläge von Tunguska-Größe (10 Megatonnen) reichen die Schätzungen von einem Ereignis alle 2.000 bis 3.000 Jahre bis zu einem Ereignis alle 300 Jahre.

Lage und Aufprallenergie kleiner Asteroiden, die auf die Erdatmosphäre einschlagen

Der zweitgrößte beobachtete Einschlag nach dem Tunguska-Meteor war eine Luftexplosion von 1,1 Megatonnen im Jahr 1963 in der Nähe der Prince-Edward-Inseln zwischen Südafrika und der Antarktis, die nur von Infraschallsensoren erkannt wurde . Der drittgrößte, aber mit Abstand am besten beobachtete Einschlag war der Meteoriten von Tscheljabinsk vom 15. Februar 2013. Über dieser russischen Stadt explodierte ein zuvor unbekannter 20 m (66 ft) großer Asteroid mit einer äquivalenten Sprengleistung von 400 bis 500 Kilotonnen. Die berechnete Umlaufbahn des Asteroiden vor dem Aufprall ähnelt der des Apollo-Asteroiden 2011 EO 40 , was letzteren zum möglichen Mutterkörper des Meteors macht.

Am 7. Oktober 2008, 19 Stunden nach seiner ersten Beobachtung, explodierte der 4 m (13 ft) lange Asteroid 2008 TC 3 37 km (23 mi) über der Nubischen Wüste im Sudan. Es war das erste Mal, dass ein Asteroid beobachtet und sein Einschlag vorhergesagt wurde, bevor er als Meteor in die Atmosphäre eintrat . 10,7 kg Meteoriten wurden nach dem Einschlag geborgen.

Am 2. Januar 2014, nur 21 Stunden nachdem er 2014 als erster Asteroid entdeckt worden war, explodierten 2–4 m 2014 AA in der Erdatmosphäre über dem Atlantik. Fernab von jedem Land wurde die Meteorexplosion nur von drei Infraschalldetektoren der Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen beobachtet . Dieser Einfluss war der zweite, der vorhergesagt wurde.

Die Vorhersage von Asteroideneinschlägen steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und erfolgreich vorhergesagte Asteroideneinschläge sind selten. Die überwiegende Mehrheit der Einschläge, die von Infraschallsensoren aufgezeichnet werden , die die Detonation von Nuklearwaffen erkennen sollen, werden nicht vorhergesagt.

Beobachtete Einschläge sind nicht auf die Oberfläche und Atmosphäre der Erde beschränkt. Staubgroße NEOs haben von Menschenhand geschaffene Raumfahrzeuge getroffen, darunter die Long Duration Exposure Facility der NASA , die ab 1984 sechs Jahre lang interplanetaren Staub in einer niedrigen Erdumlaufbahn sammelte . Einschläge auf den Mond können als Lichtblitze mit einer typischen Dauer von einem Bruchteil beobachtet werden einer Sekunde. Die ersten Mondeinschläge wurden während des Leonidensturms von 1999 aufgezeichnet. Anschließend wurden mehrere kontinuierliche Überwachungsprogramme gestartet. Im März 2018 ereignete sich der größte beobachtete Mondeinschlag am 11. September 2013, dauerte 8 Sekunden und wurde wahrscheinlich von einem Objekt mit einem Durchmesser von 0,6–1,4 m (2,0–4,6 ft) verursacht.

Enge Ansätze

Vorbeiflug des Asteroiden 2004 FH (auf den mittleren Punkt folgt die Sequenz). Das andere vorbeiblitzende Objekt ist ein künstlicher Satellit

Jedes Jahr passieren mehrere meist kleine NEOs die Erde näher als der Mond.

Am 10. August 1972 wurde ein Meteor, der 1972 als Great Daylight Fireball bekannt wurde, von vielen Menschen beobachtet; es zog nach Norden über die Rocky Mountains vom Südwesten der USA nach Kanada. Es war ein auf der Erde grasender Meteoroid, der innerhalb von 57 km (35 Meilen) an der Erdoberfläche vorbeizog und von einem Touristen im Grand Teton National Park in Wyoming mit einer 8-Millimeter-Farbfilmkamera gefilmt wurde.

Am 13. Oktober 1990 wurde über der Tschechoslowakei und Polen der die Erde streifende Meteoroid EN131090 beobachtet, der sich mit 41,74 km/s (25,94 mi/s) entlang einer 409 km (254 mi) Flugbahn von Süden nach Norden bewegte. Die nächste Annäherung an die Erde war 98,67 km (61,31 Meilen) über der Oberfläche. Es wurde von zwei All-Sky-Kameras des European Fireball Network erfasst , die erstmals geometrische Berechnungen der Umlaufbahn eines solchen Körpers ermöglichten.

Am 18. März 2004 gab LINEAR bekannt, dass ein 30 m (98 ft) großer Asteroid, 2004 FH , an diesem Tag die Erde in nur 42.600 km (26.500 Meilen) passieren würde, etwa einem Zehntel der Entfernung zum Mond und dem nächsten Miss bis dahin noch nie aufgefallen. Sie schätzten, dass sich Asteroiden ähnlicher Größe etwa alle zwei Jahre so nahe kommen.

Am 31. März 2004, zwei Wochen nach 2004 FH, stellte 2004 FU 162 einen neuen Rekord für die nächste aufgezeichnete Annäherung über der Atmosphäre auf und passierte die Erdoberfläche nur 6.500 km (4.000 Meilen) entfernt (etwa ein Erdradius oder ein Sechzigstel der Entfernung) zum Mond). Da es sehr klein war (6 Meter/20 Fuß), wurde FU 162 erst Stunden vor seiner nächsten Annäherung entdeckt. Wäre es mit der Erde kollidiert, wäre es wahrscheinlich harmlos in der Atmosphäre zerfallen.

Am 4. Februar 2011 passierte ein Asteroid mit der Bezeichnung 2011 CQ 1 mit einem geschätzten Durchmesser von 0,8 bis 2,6 m (2,6 bis 8,5 ft) innerhalb von 5.500 km (3.400 Meilen) an der Erde und stellte einen neuen Rekord für die nächste Annäherung ohne Einschlag auf. die noch im September 2018 steht.

Am 8. November 2011 passierte der Asteroid (308635) 2005 YU 55 , der mit einem Durchmesser von etwa 360 m (1.180 ft) relativ groß ist, innerhalb von 324.600 km (201.700 Meilen) (0,85 Mondentfernungen) die Erde.

Am 15. Februar 2013 passierte der 30 m (98 ft) große Asteroid 367943 Duende ( 2012 DA 14 ) ungefähr 27.700 km (17.200 Meilen) über der Erdoberfläche, näher als Satelliten in einer geosynchronen Umlaufbahn. Der Asteroid war mit bloßem Auge nicht sichtbar. Dies war die erste enge Passage eines Objekts, die während einer vorherigen Passage entdeckt wurde, und war daher die erste, die lange im Voraus vorhergesagt wurde.

Erkundungsmissionen

Einige NEOs sind von besonderem Interesse, da sie aufgrund ihrer Kombination aus niedriger Geschwindigkeit in Bezug auf die Erde und schwacher Gravitation mit geringerer Missionsgeschwindigkeit als selbst für den Mond notwendig physikalisch erforscht werden können . Sie können interessante wissenschaftliche Möglichkeiten sowohl für direkte geochemische und astronomische Untersuchungen als auch als potenziell wirtschaftliche Quellen für außerirdisches Material für die menschliche Nutzung darstellen. Dies macht sie zu einem attraktiven Ziel für die Erkundung.

Missionen zu NEAs

433 Eros aus der Sicht der NASA- Sonde NEAR
Bildmosaik des Asteroiden 101955 Bennu , Ziel der NASA - Sonde OSIRIS-REx

Im März 1971 veranstaltete die IAU in Tucson, Arizona , einen Kleinplaneten-Workshop . Zu diesem Zeitpunkt galt es als verfrüht, eine Raumsonde zu Asteroiden zu starten; der Workshop inspirierte nur die erste astronomische Vermessung, die speziell auf NEAs abzielte. Missionen zu Asteroiden wurden während eines Workshops an der University of Chicago im Januar 1978 vom Office of Space Science der NASA erneut in Betracht gezogen . Von allen erdnahen Asteroiden (NEA), die bis Mitte 1977 entdeckt wurden, wurde geschätzt, dass Raumfahrzeuge könnte sich mit nur etwa 1 von 10 treffen und von dort zurückkehren , wobei weniger Antriebsenergie benötigt wird , als erforderlich ist , um den Mars zu erreichen . Es wurde erkannt, dass aufgrund der geringen Oberflächengravitation aller NEAs die Bewegung auf der Oberfläche einer NEA sehr wenig Energie kosten würde und Raumsonden daher mehrere Proben sammeln könnten. Insgesamt wurde geschätzt, dass etwa ein Prozent aller NEAs Möglichkeiten für von Menschen bemannte Missionen bieten könnten , oder nicht mehr als etwa zehn NEAs, die damals bekannt waren. Eine Verfünffachung der NEA-Entdeckungsrate wurde als notwendig erachtet, um eine bemannte Mission innerhalb von zehn Jahren lohnenswert zu machen.

Der erste erdnahe Asteroid, der von einer Raumsonde besucht wurde, war der 17 km lange Asteroid 433 Eros, als die NASA - Sonde Near Earth Asteroid Rendezvous ( NEAR ) ihn ab Februar 2001 umkreiste und im Februar 2002 auf der Asteroidenoberfläche landete Der zweite erdnahe Asteroid, der 535 m (1.755 ft) lange erdnussförmige 25143 Itokawa , wurde im September 2005 von der Hayabusa- Mission von JAXA besucht , der es gelang, Materialproben zur Erde zurückzubringen. Ein dritter erdnaher Asteroid, der 2,26 km (1,40 Meilen) lange langgestreckte 4179 Toutatis , wurde von der CNSA - Raumsonde Chang'e 2 während eines Vorbeiflugs im Dezember 2012 erforscht .

Der 980 m (3.220 ft) lange Apollo-Asteroid 162173 Ryugu ist das Ziel der Hayabusa2- Mission von JAXA . Die Raumsonde wurde im Dezember 2014 kam zu dem Asteroiden im Juni 2018 und kehrte eine Probe zur Erde im Dezember 2020. Das 500 m (1.600 ft) Apollo Asteroiden ins Leben gerufen 101955 Bennu , die ab März 2018 die zweit- hat höchste kumulative Palermo-Skala (−1,71 für mehrere enge Begegnungen zwischen 2175 und 2199) ist das Ziel der NASA - Sonde OSIRIS-REx . Die Mission des Programms New Frontiers wurde im September 2016 gestartet. Auf ihrer zweijährigen Reise nach Bennu hatte die Sonde nach den Trojanischen Asteroiden der Erde gesucht, sich im August 2018 mit Bennu getroffen und war im Dezember 2018 in eine Umlaufbahn um den Asteroiden eingetreten. OSIRIS- REx wird im September 2023 Proben des Asteroiden zurücksenden.

Im April 2012 gab das Unternehmen Planetary Resources seine Pläne bekannt, Asteroiden kommerziell abzubauen. In einer ersten Phase überprüfte das Unternehmen die Daten und wählte potenzielle Ziele unter den NEAs aus. In einer zweiten Phase würden Raumsonden zu den ausgewählten NEAs geschickt; Mining-Raumschiffe würden in einer dritten Phase gesendet. Planetary Resources startete im April 2015 und Januar 2018 zwei Testbed-Satelliten, und der erste Prospektionssatellit für die zweite Phase war für einen Start im Jahr 2020 geplant, bevor das Unternehmen geschlossen und seine Vermögenswerte 2018 von ConsnSys Space gekauft wurden.

Die Near-Earth Object Surveillance Mission (NEOSM) soll frühestens 2025 starten, um die Umlaufbahn der meisten potenziell gefährlichen Asteroiden mit einer Größe von mehr als 140 m (460 ft) während ihrer Mission zu entdecken und zu charakterisieren .

Missionen zu NECs

67P/Churyumov-Gerasimenko aus Sicht der Rosetta- Sonde der ESA

Der erste erdnahe Komet , der 1985 von einer Raumsonde besucht wurde, war 21P/Giacobini-Zinner , als die NASA/ESA-Sonde International Cometary Explorer ( ICE ) ihr Koma durchlief. Im März 1986 flog ICE zusammen mit den sowjetischen Sonden Vega 1 und Vega 2 , den ISAS- Sonden Sakigake und Suisei und der ESA-Sonde Giotto am Kern des Halleyschen Kometen vorbei. 1992 besuchte Giotto auch ein anderes NEC, 26P/Grigg–Skjellerup .

Im November 2010 flog die NASA-Sonde Deep Impact am erdnahen Kometen 103P/Hartley vorbei . Zuvor, im Juli 2005, flog diese Sonde am nicht erdnahen Kometen Tempel 1 vorbei und traf ihn mit einer großen Kupfermasse.

Im August 2014 begann die ESA-Sonde Rosetta , den erdnahen Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko zu umkreisen , während ihr Lander Philae im November 2014 auf seiner Oberfläche landete. Nach dem Ende ihrer Mission stürzte Rosetta 2016 auf die Oberfläche des Kometen.

Siehe auch

Verweise

Externe Links

Minor Planet Center