Bắt đầu ấm hơn: Phát hiện các tiểu hành tinh gần Trái đất bằng chữ ký nhiệt

Kỹ thuật mới phát hiện các tiểu hành tinh gần Trái đất sử dụng phát xạ hồng ngoại của chúng đã được các nhà nghiên cứu của NASA tiết lộ tại cuộc họp APS tháng 4 năm 2019

Vào ngày 15 tháng 2 năm 2013, một vật thể đã vỡ trên bầu trời thành phố Nga, Chelyabinsk. Vụ nổ - được phát hiện ở xa như Antartica - mạnh hơn vụ nổ hạt nhân, mạnh gấp 25 đến 30 lần. Nó phá vỡ các cửa sổ và làm bị thương khoảng 1200 người. Trên thực tế, vụ nổ rất mạnh đến nỗi nó có thể đã nhanh chóng vượt qua Mặt trời.

Quả cầu lửa Chelyabinsk được ghi lại bởi một dashcam từ Kamensk-Uralsky ở phía bắc của Chelyabinsk, nơi trời vẫn còn sáng. (Viện xã hội hành tinh)

Mối quan tâm chính về sự kiện Chelyabinsk là thiên thạch liên quan - đã vỡ ra từ một tiểu hành tinh lớn hơn tương đối nhỏ - với đường kính 17 Trái20 m. Có rất nhiều, nhiều đối tượng lớn hơn ngoài kia. Biết chính xác nơi sẽ có lợi thế lớn.

Trách nhiệm định vị các vật thể đó ở gần Trái đất - Các vật thể gần Trái đất (NEO) và câu hỏi về cách ngăn chặn tác động đang được điều tra bởi Amy Mainzer và các đồng nghiệp của cô tại nhiệm vụ săn tìm tiểu hành tinh của NASA tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực ở Pasadena, California. Họ đã nghĩ ra một cách đơn giản nhưng khéo léo để phát hiện ra các NEO khi họ tiến về hành tinh này.

Đây là tập hợp các hình ảnh từ tàu vũ trụ WISE của tiểu hành tinh 2305 King, được đặt theo tên của Martin Luther King Jr. Tiểu hành tinh xuất hiện dưới dạng một chuỗi các chấm màu cam vì đây là một tập hợp các phơi sáng được thêm vào để hiển thị chuyển động của nó ngang qua bầu trời. Những hình ảnh hồng ngoại này đã được mã hóa màu để chúng ta có thể cảm nhận chúng bằng mắt người: 3,4 micron được biểu thị bằng màu xanh; 4,6 micron có màu xanh lá cây, 12 micron có màu vàng và 22 micron được hiển thị màu đỏ. Từ dữ liệu của WISE, chúng ta có thể tính toán rằng tiểu hành tinh có đường kính khoảng 12,7 km, với độ phản xạ 22%, cho thấy thành phần đá có khả năng (NASA)

Mainzer, người điều tra chính của sứ mệnh đã phác thảo công việc của Văn phòng Điều phối Phòng thủ Hành tinh của NASA tại Cuộc họp Tháng 4 của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ tại Denver - bao gồm phương pháp công nhận NEO của nhóm của cô và cách nó sẽ hỗ trợ các nỗ lực ngăn chặn các tác động của Trái đất trong tương lai.

Mainzer nói: Kiếm Nếu chúng ta tìm thấy một vật thể chỉ sau vài ngày bị va chạm, nó sẽ hạn chế rất nhiều sự lựa chọn của chúng ta, vì vậy trong nỗ lực tìm kiếm của chúng ta, chúng ta đã tập trung vào việc tìm kiếm NEO khi chúng ở xa Trái đất, cung cấp lượng thời gian và mở tối đa lên một loạt các khả năng giảm thiểu.

Bạn đang ấm hơn!

Xác định vị trí NEO không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Mainzer mô tả nó giống như cố gắng phát hiện một cục than trên bầu trời đêm.

Cô giải thích: Các NEO của bản chất mờ nhạt vì chúng hầu như rất nhỏ và cách xa chúng ta trong không gian.

Thêm vào đó, thực tế là một số trong số chúng tối như mực máy in và cố gắng phát hiện ra chúng chống lại màu đen của không gian là rất khó.

Đây là hình ảnh của nhiệm vụ Camera đối tượng gần Trái đất (NEOCam) được đề xuất, được thiết kế để tìm kiếm, theo dõi và mô tả các tiểu hành tinh và sao chổi tiếp cận Trái đất. Sử dụng camera hồng ngoại nhiệt, nhiệm vụ sẽ đo chữ ký nhiệt của NEO bất kể chúng có màu sáng hay tối. Vỏ của kính viễn vọng được sơn màu đen để tỏa nhiệt hiệu quả vào không gian và tấm chắn nắng của nó cho phép nó quan sát gần Mặt trời nơi các NEO trong quỹ đạo giống Trái đất nhất dành phần lớn thời gian của chúng. Trong nền là một tập hợp các hình ảnh của các tiểu hành tinh vành đai chính được thu thập bởi nhiệm vụ nguyên mẫu NEOWISE; các tiểu hành tinh xuất hiện dưới dạng các chấm đỏ so với các ngôi sao và thiên hà nền. (NASA)

Thay vì sử dụng ánh sáng khả kiến ​​để phát hiện các vật thể đến, Mainzer và nhóm của cô tại JPL / Caltech đã làm việc thay vì một đặc điểm đặc trưng của NEO - sức nóng của chúng.

Các tiểu hành tinh và sao chổi được mặt trời sưởi ấm và vì vậy phát sáng rực rỡ ở các bước sóng nhiệt - hồng ngoại -. Điều này có nghĩa là chúng dễ dàng phát hiện hơn với kính viễn vọng Khảo sát hồng ngoại trường rộng (NEOWISE).

Mainzer giải thích: Với nhiệm vụ NEOWISE, chúng ta có thể phát hiện ra các vật thể bất kể màu sắc bề mặt của chúng và sử dụng nó để đo kích thước của chúng và các thuộc tính bề mặt khác.

Khám phá các đặc tính bề mặt của NEO cung cấp cho Mainzer và các đồng nghiệp của cô một cái nhìn sâu sắc về mức độ lớn của các vật thể và những gì chúng được tạo ra, cả hai chi tiết quan trọng trong việc thực hiện chiến lược phòng thủ chống lại NEO đe dọa Trái đất.

Ví dụ, một chiến lược phòng thủ là thể chất trực tiếp nâng niu một NEO ra khỏi quỹ đạo tác động của Trái đất. Vấn đề là, để tính toán năng lượng cần thiết cho ảnh khỏa thân đó, chi tiết về khối lượng NEO, và do đó kích thước và thành phần, là rất quan trọng.

Kính viễn vọng không gian NEOWISE phát hiện Sao chổi C / 2013 US10 Catalina tăng tốc bởi Trái đất vào ngày 28 tháng 8 năm 2015. Sao chổi này vung lên từ Đám mây Oort, lớp vỏ của vật liệu lạnh, lạnh bao quanh Mặt trời ở khu vực xa nhất của hệ mặt trời vượt quá quỹ đạo của sao Hải Vương. NEOWISE đã bắt được sao chổi khi nó xì hơi với hoạt động gây ra bởi sức nóng của Mặt trời. Vào ngày 15 tháng 11 năm 2015, sao chổi đã tiến gần nhất tới Mặt trời, nhúng vào quỹ đạo Trái đất; có thể đây là lần đầu tiên sao chổi cổ đại này từng ở gần Mặt trời như vậy. NEOWISE đã quan sát sao chổi ở hai bước sóng hồng ngoại nhạy cảm với nhiệt, 3,4 và 4,6 micron, được mã hóa màu là màu lục lam và đỏ trong hình ảnh này. NEOWISE đã phát hiện sao chổi này một số lần trong năm 2014 và 2015; năm trong số các phơi sáng được hiển thị ở đây trong một hình ảnh kết hợp mô tả chuyển động của sao chổi trên bầu trời. Số lượng lớn khí và bụi phun ra từ sao chổi xuất hiện màu đỏ trong hình ảnh này vì chúng rất lạnh, lạnh hơn nhiều so với các ngôi sao nền. (NASA)

Kiểm tra thành phần của các tiểu hành tinh cũng sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu được hoàn cảnh mà hệ mặt trời được hình thành như thế nào.

Mainzer nói: Những vật thể này thực chất rất thú vị bởi vì một số được cho là cũ như vật liệu ban đầu tạo nên hệ mặt trời.

Một trong những điều mà chúng tôi đã tìm thấy là NEO khá đa dạng về thành phần.

Mainzer hiện rất muốn sử dụng những tiến bộ trong công nghệ máy ảnh để hỗ trợ tìm kiếm NEO. Cô nói: Hiện Chúng tôi đang đề xuất với NASA một kính viễn vọng mới, Máy ảnh vật thể gần Trái đất (NEOCam), để thực hiện công việc toàn diện hơn nhiều về lập bản đồ các vị trí tiểu hành tinh và đo kích thước của chúng.

Tất nhiên, NASA không phải là cơ quan vũ trụ duy nhất cố gắng tìm hiểu các NEO - sứ mệnh của Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) Hayabusa 2 có kế hoạch thu thập các mẫu từ một tiểu hành tinh. Trong bài trình bày của mình, Mainzer giải thích cách NASA làm việc với cộng đồng không gian toàn cầu trong nỗ lực quốc tế bảo vệ hành tinh khỏi tác động của NEO.