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A NASA atingiu um alvo no final de setembro com o DART, o Teste de Redirecionamento de Asteroides Duplos, que voou uma espaçonave direto no coração de um asteroide próximo. A missão kamikaze unidirecional colidiu com a rocha espacial do tamanho de um estádio e redefiniu com sucesso a órbita do asteróide. O DART foi o primeiro teste de uma estratégia de defesa planetária, demonstrando que os cientistas poderiam desviar um asteroide em direção à Terra.
Agora, os pesquisadores do MIT têm uma ferramenta que pode melhorar o objetivo de futuras missões direcionadas a asteroides. A equipe desenvolveu um método para mapear a estrutura interior de um asteroide, ou distribuição de densidade, com base em como a rotação do asteroide muda à medida que se aproxima de objetos mais massivos como a Terra.
Saber como a densidade é distribuída dentro de um asteroide pode ajudar os cientistas a planejar a defesa mais eficaz. Por exemplo, se um asteroide fosse feito de matéria relativamente leve e uniforme, uma espaçonave semelhante ao DART poderia ser apontada de maneira diferente do que se estivesse desviando um asteroide com um interior mais denso e menos equilibrado.
“Se você conhece a distribuição de densidade do asteroide, pode atingi-lo no ponto certo para que ele realmente se afaste”, diz Jack Dinsmore ’22, que desenvolveu a nova técnica de mapeamento de asteroides como um estudante de graduação do MIT em física.
A equipe está ansiosa para aplicar o método ao Apophis, um asteroide próximo à Terra que se estima representar um risco significativo se causar impacto. Os cientistas descartaram a probabilidade de uma colisão durante os próximos sobrevoos de Apophis por pelo menos um século. Além disso, suas previsões ficam confusas.
“Apófis vai errar a Terra em 2029, e os cientistas a limparam para seus próximos encontros, mas não podemos limpá-la para sempre”, diz Dinsmore, que agora é estudante de pós-graduação na Universidade de Stanford. “Então, é bom entender a natureza desse asteroide em particular, porque se precisarmos redirecioná-lo, é importante entender do que ele é feito”.
Dinsmore e Julien de Wit, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT, detalham seu novo método em um estudo publicado hoje na Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
Girando cozido versus cru
As sementes do método de mapeamento de asteróides da equipe surgiram de uma aula do MIT que Dinsmore teve no ano passado, ministrada por de Wit. A aula, 12.401 (Fundamentos das Ciências Planetárias), apresenta os princípios básicos e mecanismos de formação de planetas, asteróides e outros objetos do sistema solar. Como projeto final, Dinsmore explorou como um asteroide se comporta durante um encontro próximo.
Na aula, ele escreveu um código para simular várias formas e tamanhos de asteróides, bem como suas dinâmicas orbitais e de rotação mudam quando influenciadas pela atração gravitacional de um objeto mais massivo como a Terra.
“Inicialmente, apenas tentei perguntar, o que acontece quando um asteróide passa pela Terra? Ele responde? Porque eu não tinha certeza”, lembra Dinsmore. “E a resposta é que sim, de uma maneira que depende muito da forma e das propriedades físicas do asteroide”.
Essa percepção inicial levou a outra pergunta: a dinâmica do encontro próximo de um asteroide poderia ser usada para prever não apenas sua forma e tamanho, mas também sua composição interna? Para obter uma resposta, Dinsmore deu continuidade ao projeto com de Wit, por meio do Programa de Oportunidades de Pesquisa de Graduação do MIT (UROP), que permite que os alunos realizem pesquisas originais com um membro do corpo docente.
Ele e de Wit mergulharam mais fundo na dinâmica de um encontro imediato, escrevendo um código mais complexo, que eles usaram para simular um zoológico de diferentes asteroides, cada um com tamanho, forma e composição interna diferentes, ou distribuição de densidade. . Eles então executaram a simulação para ver como a rotação de cada asteroide deve oscilar ou mudar à medida que passa perto de um objeto de uma certa massa e atração gravitacional.
“É semelhante a como você pode dizer a diferença entre um ovo cru e cozido”, oferece de Wit. “Se você girar o ovo, o ovo responde e gira de forma diferente dependendo de suas propriedades interiores. O mesmo vale para um asteroide durante um encontro próximo: você pode ter uma ideia do que está acontecendo no interior apenas observando como ele responde ao fortes forças gravitacionais que experimenta durante um sobrevoo.”
Uma partida próxima
A equipe está apresentando seus resultados em um novo “kit de ferramentas” de software, que eles chamam de AIME, para Asteroid Interior Mapping from Encounters (o acrônimo também se traduz como “amor” em francês). O software pode ser usado para reconstruir a distribuição de densidade interna de um asteroide, a partir de observações de sua mudança de rotação durante um encontro próximo.
Os pesquisadores dizem que, se os cientistas puderem fazer medições mais detalhadas de asteróides e sua dinâmica de rotação durante encontros próximos, essas medições poderão ser usadas para melhorar as reconstruções do interior de asteróides pelo AIME.
Sua melhor chance, dizem eles, pode vir com Apófis. Durante seus próximos encontros próximos, de Wit e Dinsmore esperam que os astrônomos apontem seus telescópios para a rocha espacial para medir seu tamanho, forma e evolução de rotação à medida que ela passa. Eles poderiam então alimentar essas medições no AIME para encontrar uma correspondência – um asteroide simulado com o mesmo tamanho, forma e dinâmica de rotação do Apophis, que também se relaciona com uma distribuição de densidade interior específica.
“Então, com o AIME, você pode publicar um mapa de densidade que provavelmente representa o interior de Apophis”, diz Dinsmore.
“Entender as propriedades interiores dos asteroides nos ajuda a entender até que ponto os encontros próximos podem ser motivo de preocupação e como lidar com eles, bem como onde eles se formaram e como chegaram aqui”, acrescenta de Wit. “Agora, com essa estrutura, há uma nova maneira de dar uma olhada dentro de um asteroide”.
Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pelo escritório do MIT UROP.
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