Illustration eines großen Asteroiden, der auf die Erde zusteuert.(Bildnachweis: SCIEPRO/Getty Images)
Wenn in Hollywood-Filmen Asteroiden auf die Erde zurasen, setzen Astronauten oft nukleare Sprengköpfe gegen sie ein, um die Menschheit zu retten. Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, dass diese Strategie tatsächlich dazu beitragen könnte, einen ankommenden kosmischen Einschlag abzuwehren – und zwar nicht, indem sie einen Asteroiden mit einer Atombombe in die Luft jagen, sondern indem sie einen Asteroiden mehr als eine Meile über seiner Oberfläche explodieren lassen, um ihn mit Röntgenstrahlung zu überziehen.
Wie das katastrophale Ende des Zeitalters der Dinosaurier vor etwa 66 Millionen Jahren zeigt, können kosmische Einschläge katastrophale Auswirkungen auf das Leben auf der Erde haben. „Asteroiden sind nicht nur Geschichte – sie beeinflussen die Erde auch heute noch“, sagt Nathan Moore, Physiker an den Sandia National Laboratories in Albuquerque, N.M., gegenüber kosmischeweiten.de. „Apophis, ein erdnahes Objekt von der Größe eines Olympiastadions, ist erst letzte Woche an der Erde vorbeigeflogen.“
Im Jahr 2023 zeigte die NASA mit der Mission Double Asteroid Redirection Test (DART), dass sie möglicherweise einen kosmischen Einschlag ablenken kann, indem sie ein Raumschiff in den Asteroiden Dimorphos krachen lässt. Obwohl die Wissenschaftler feststellten, dass der Einschlag die Umlaufbahn des etwa 160 Meter breiten Asteroiden erfolgreich veränderte, haben die gefährlichsten Asteroiden die Größe von Bergen, und ein einfacher Zusammenstoß eines Raumschiffs mit solchen Giganten hätte nur minimale Auswirkungen.
In Hollywood-Filmen wie „Armageddon“ und „Deep Impact“ wurde vorgeschlagen, einfallende Asteroiden oder Kometen mit Atomwaffen zu zerschlagen. Wissenschaftler haben jedoch bereits angedeutet, dass ein Asteroid dadurch nur in mehrere Fragmente zerbrechen würde, wodurch ein tödliches Geschoss, das auf die Erde zusteuert, stattdessen zu einem tödlichen Gewehrschuss würde.
Jetzt stellen Moore und seine Kollegen fest, dass Atombomben verheerende kosmische Einschläge verhindern könnten, wenn sie weit über der Oberfläche des Asteroiden explodieren. Sie vermuten, dass der Röntgenimpuls des Ausbruchs Gestein von der Oberfläche des Asteroiden verdampfen könnte, was zu einem Schub führen würde, der einen katastrophalen Einschlag von der Erde ablenken könnte.
In einer neuen Studie setzten die Forscher die Z-Maschine des Sandia National Laboratory ein, die stärkste Laborstrahlungsquelle der Welt. Sie erzeugt starke elektrische Impulse, Magnetfelder und Röntgenstrahlen, um herauszufinden, wie Materialien unter hohem Druck und hohen Temperaturen reagieren.
„Derzeit gibt es nur eine Möglichkeit, einen ausreichend intensiven Röntgenstrahl zu erzeugen, um ein solches Experiment durchzuführen, und das ist die Z-Maschine“, sagte Moore.
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Die Z-Maschine von Sandia ist die weltweit leistungsstärkste und effizienteste Strahlungsquelle im Labor. (Bildnachweis: Sandia National Laboratories/Randy Montoya)
Die Wissenschaftler nutzten elektrische Impulse der Z-Maschine, um starke Magnetfelder zu erzeugen. Diese wiederum komprimierten Argongas, um Plasma zu erzeugen, dieselbe Form von Materie, aus der Blitze und Sterne bestehen. Dieses Argonplasma erzeugte den Röntgenausbruch, den die Forscher benötigten, um einen ähnlichen Ausbruch bei einer Kernexplosion zu simulieren.
„Man muss sehr viel Energie, etwa 80 Billionen Watt, in einem sehr kleinen Raum von der Größe einer Bleistiftmine konzentrieren, und zwar sehr schnell, etwa 100 Milliardstel Sekunden, um ein Argonplasma zu erzeugen, das heiß genug ist, mehrere Millionen Grad, um einen Röntgenausbruch zu erzeugen, der stark genug ist, um die Oberfläche des Asteroidenmaterials auf Zehntausende von Grad zu erhitzen, um ihm genug Schub zu geben“, sagte Moore.
Die Wissenschaftler hängten zwei 12 Millimeter (0,47 Zoll) breite Zielscheiben in ein Vakuum – eine aus Quarz, die andere aus Quarzglas. Diese Materialien ähneln in ihrer Zusammensetzung den bekannten Asteroiden.
Vorangegangene Versuche, verschiedene Strategien zur Ablenkung von Asteroiden zu erforschen, hielten die Ziele alle an Ort und Stelle fest, „was nicht sehr realistisch war“, so Moore. „Schließlich sind Asteroiden im Weltraum nicht an irgendetwas befestigt. Außerdem, wie würde eine Asteroidenattrappe realistisch beschleunigen, wenn sie fest verankert wäre?“
Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher eine so genannte „Röntgenschere“. Sie hängten die Ziele mit einer dünnen Metallfolie auf, die nur 13 Mikrometer dick war, also etwa ein Achtel der Dicke eines durchschnittlichen menschlichen Haares. Diese Folie verdampfte, als die Röntgenstrahlen auf sie trafen, so dass die Targets auf natürliche Weise im Weltraum beschleunigt werden konnten.
Die Röntgenpulse erzeugten von jedem Ziel eine Dampffahne und beschleunigten jedes Ziel auf etwa 250 km/h, was den Vorhersagen der Berechnungen entsprach.
„Die Fähigkeit, Miniatur-Asteroiden in einem Labor mit der Z-Maschine abzulenken, ist mit nichts anderem auf der Erde vergleichbar“, sagte Moore.
Wenn man diese Ergebnisse auf einen 4 km (2,5 Meilen) breiten Asteroiden hochrechnet und eine 1-Megatonnen-Atombombe etwa 2 km (1,25 Meilen) von seiner Oberfläche entfernt explodieren lässt, könnten die Forscher vermuten, dass der resultierende Schub dazu beitragen könnte, gefährliche Asteroiden von der Erde abzulenken.
„Zum Vergleich: Ein Asteroid mit einer Größe von 4 km [2,5 Meilen] ist laut der NASA Planetary Defense Strategy and Action Plan groß genug, um globale Verwüstungen und eine mögliche Zerstörung der Zivilisation zu verursachen“, so Moore.
Moore wies darauf hin, dass Asteroiden eine Vielzahl von Zusammensetzungen aufweisen können. „Diese neue Technik kann verwendet werden, um die Ablenkungsreaktion verschiedener Asteroidenmaterialien zu untersuchen“, sagte er. „Zu verstehen, wie verschiedene Asteroidenmaterialien verdampfen und sich ablenken, wird entscheidend für die Vorbereitung einer planetarischen Verteidigungsmission sein, sollte sich die Notwendigkeit ergeben.“
Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse am 23. September in der Zeitschrift Nature Physics.
