Před pár měsíci vyvolal asteroid 2024 YR4 obavy z možného dopadu na Zemi. Dnes je tato hrozba téměř vyloučena – zato možnost srážky s Měsícem zůstává reálná. Pokud by k ní došlo, šlo by o unikátní šanci pro globální vědeckou komunitu sledovat v přímém přenosu impakt srovnatelný s výbuchem atomové bomby. NASA, ESA i další agentury se připravují na mimořádnou událost.
Před rokem se objevily obavy z možnosti, že nově objevený asteroid 2024 YR4 zasáhne v roce 2032 Zemi. NASA stanovila tuto šanci až na 3,1 % a Evropská kosmická agentura (ESA) na 2,8 %. Následná pozorování 2024 YR4 ji snížila na zanedbatelné procento (0,001 %), což však neplatilo pro šanci srážky s Měsícem, která byla v době, kdy byl asteroid mimo dosah pozorovacích přístrojů, v únoru loňského roku stanovena na 4 %.
V nedávné studii Yifan He z Tsinghua University a jeho spoluautoři vysvětlují, jaké účinky by taková srážka mohla mít a jak by mohla poskytnout jedinečnou příležitost ke studiu geologie, seismologie a chemického složení Měsíce. Na rozdíl od jiných měsíčních impaktů, které byly pozorovány nepřímo nebo při mnohem nižších energiích, by srážka 2024 YR4 v roce 2032 byla dostatečně silná a předvídatelná, aby bylo možné naplánovat roky dopředu skutečně mezinárodní vědeckou kampaň kolem této události.
Náraz, k němuž by došlo 22. prosince 2032, by uvolnil energii srovnatelnou s energií jaderného výbuchu. Konkrétně by se podle vědců jednalo o ekvivalent středně velké termonukleární zbraně. V běžnější řeči by se jednalo o několik megatun TNT, tj. miliony tun konvenční výbušniny uvolněné během zlomku sekundy. Uvolnil by milionkrát více energie než poslední velký impakt pozorovaný na Měsíci v roce 2013, kdy meteor o velikosti asi 0,4 metru vyvolal záblesk viditelný ze Země amatérskými dalekohledy.
Pro představu o rozsahu se odhaduje, že slavná tunguzská událost z roku 1908, která zničila asi 2 000 km² lesa na Sibiři, měla sílu asi 5-15 megatun. Dopad asteroidu 2024 YR4 na Měsíc by měl podobnou velikost, ale došlo by k němu v prostředí bez atmosféry a bez života, energie by se soustředila na vyhloubení kráteru a vypuštění materiálu do vesmíru, aniž by vznikly atmosférické rázové vlny nebo lesní požáry.
V takovém případě by bylo možné získat skutečné údaje mimořádné hodnoty. Přestože vědci mohou takovou srážku simulovat pomocí počítačových modelů, nedá se to srovnat s možností pozorovat skutečnou událost. Jak upozornili ve svém článku, srážka by se odehrála během dne a byla by dobře viditelná z oblasti Pacifiku. Pozorovatelny na Havaji, západním pobřeží Ameriky, v Austrálii, na Novém Zélandu a na mnoha tichomořských ostrovech by byly schopny zaznamenat počáteční záblesk, vývoj oblaku trosek a ochlazování roztaveného materiálu v průběhu hodin a dní.
Navíc díky absenci atmosféry na Měsíci je tepelný záblesk a vyvržení materiálu z pozorovacího hlediska mnohem „čistší“: neexistují žádné mraky, atmosférický prach ani meteorologické jevy, které by tento proces maskovaly. To by umožnilo testovat modely používané k odhadu dopadů na Měsíc i na samotnou Zemi v reálném případě.
Jak vypadá 2024 YR4 a odkud pochází
2024 YR4 patří do rodiny NEO (blízkozemních objektů), konkrétně do skupiny planetek Aten, jejichž dráhy mají poloosu nižší než dráha Země, ale periodicky ji protínají nebo se k ní přibližují. Byl objeven koncem roku 2024 v rámci programů na vyhledávání blízkozemních planetek a od té doby byly jeho parametry dráhy zpřesňovány v návaznosti na získaná nová pozorování.
Jeho velikost, odhadovaná na 53 až 67 metrů v průměru, ho řadí do kategorie asteroidů schopných způsobit vážné regionální škody, pokud by narazil do Země, ale zdaleka ne do kategorie velkých těles o průměru kilometrů, která jsou zodpovědná za masová vymírání, jako byl například asteroid Chicxulub, který před 66 miliony let vyhubil dinosaury. I tak je ale díky své dráze prioritním objektem zájmu programů planetární obrany NASA a ESA, které nepřetržitě monitorují tisíce potenciálně nebezpečných NEO.
Podle současných výpočtů se 2024 YR4 přibližuje k Zemi přibližně každé čtyři roky. Při každém blízkém průletu může gravitace naší planety a Měsíce mírně pozměnit její trajektorii, což přináší nejistoty, které se snižují pouze novými pozorováními. Proto bude okno roku 2028, kdy bude opět jasně pozorovatelný, klíčové pro upřesnění reálné pravděpodobnosti srážky s Měsícem v roce 2032.
Nový kráter na viditelné straně
Podle He a jeho týmu by 2024 YR4 vytvořil kráter o šířce 1 km a hloubce až 260 metrů. Ve středu kráteru by se nacházela 100metrová kaluž roztavené horniny, která by byla viditelná po několik dní a usnadnila by astronomům studium přeměny horniny na plazmu. Měsíc je pokryt vrstvou regolitu – jemného prachu a úlomků hornin rozdrcených miliardami let dopadů – který by po vypaření a roztavení vytvořil žhavý oblak a pomalu chladnoucí plát roztaveného materiálu.
Vznik kráterů na Měsíci se zkoumá již od dob misí Apollo a pomocí orbitálních sond, jako je Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), ale téměř vždy až dodatečně, při analýze struktur starých tisíce či miliony let. Možnost pozorovat v reálném čase vyhloubení kráteru o velikosti jednoho kilometru a sledovat jeho vývoj pomocí kamer s vysokým rozlišením z oběžné dráhy a ze Země by umožnila přímo ověřit teorie o vztahu mezi velikostí projektilu a velikostí kráteru:
- Vztah mezi velikostí projektilu a velikostí kráteru.
- rozložení rychlostí a úhlů vymrštěných úlomků.
- Hloubka, ve které se mísí vrstvy měsíčního podpovrchu.
- Vznik „bazénů“ roztavené horniny a jejich následná krystalizace.
Navíc, pokud by k impaktu došlo v geologicky zajímavé oblasti – například v blízkosti přechodů mezi tmavými bazaltovými moři a staršími vysočinami, mohl by odhalit hluboké vrstvy materiálů, které nejsou běžně přístupné, a poskytnout tak vodítka k tepelné a vulkanické historii Měsíce.
Přírodní laboratoř pro studium hornin v extrémních podmínkách
Bazén roztavené horniny o průměru asi 100 metrů by byl jedním z hlavních vědeckých cílů. Při teplotách tisíců stupňů by část tohoto materiálu procházela extrémními stavy, od velmi tekuté horniny až po částečně ionizovanou plazmu. Pozorování tohoto procesu pomocí spektroskopie – analýzy světla vyzařovaného na různých vlnových délkách – by to umožnilo:
- Určit s vysokou přesností chemické složení měsíčního povrchu a podpovrchových vrstev v impaktní zóně.
- Studovat, jak se různé minerály při tání a tuhnutí mísí a oddělují.
- Otestovat modely vývoje magmatického oceánu, který pravděpodobně pokrýval Měsíc krátce po jeho vzniku.
V praxi by impakt fungoval jako „laboratorní experiment“ v obřím měřítku, který by nebylo možné na Zemi zopakovat. Vesmírné teleskopy, jako jsou James Webb nebo budoucí Římský vesmírný teleskop, by spolu s velkými pozemními observatořemi mohly po celé týdny sledovat tepelný vývoj kráteru, měřit jeho ochlazování a změny jeho radiačních vlastností v čase.
Měsíční zemětřesení a vnitřek družice
Náraz by rovněž vyvolal měsíční zemětřesení o síle 5,0 stupně. Ačkoli na pozemské škále je zemětřesení o síle 5 stupňů považováno za mírné, na Měsíci se seismické vlny chovají jinak. Vnitřní struktura družice a nepřítomnost vody způsobují, že vibrace odeznívají mnohem pomaleji: měsíční otřesy mohou způsobit vibrace po dobu desítek minut nebo dokonce hodin.
K jejich zaznamenání by bylo zapotřebí funkčních seismometrů na povrchu, protože ty, které nesly mise Apollo, přestaly sbírat data v roce 1977. Tyto přístroje poprvé umožnily načrtnout model měsíčního nitra, který odhalil existenci kůry, pláště a malého kovového jádra. Síť však byla omezená (pouze čtyři stanice) a kvalita dat byla mnohem nižší než dnes.
Vědecké příležitosti by byly mnohem větší, kdyby byly do té doby rozmístěny nové seismometry, jako například LEMS plánované pro Artemis III a Farside Seismic Suite v rámci programu CLPS, které mají být instalovány v roce 2027 a které by poskytly přesnější informace o nitru a složení družice. Moderní síť seismometrů, rozmístěná po viditelných i skrytých plochách, by mohla:
- Podrobně měřit, jak se seismické vlny šíří z místa dopadu.
- Zpřesnit velikost a stav (pevné nebo částečně roztavené) měsíčního jádra.
- Detekovat možné vrstvy částečného tání v plášti, které jsou klíčem k pochopení minulé vulkanické činnosti.
Svým způsobem by se jednalo o měsíční obdobu velkých zemětřesení, která na Zemi umožnila díky globálním sítím seismometrů zmapovat nitro planety.
Sprška úlomků z Měsíce
Nejnebezpečnějším důsledkem srážky by byla obrovská exploze trosek, kterou by způsobila. Podle studie by návrat na Zemi mohlo přežít až 400 kg takového materiálu. Ačkoli se 400 kg v tisících úlomků nemusí zdát jako mnoho, klíčové je jejich rozložení a rychlost, s jakou by se dostaly do atmosféry.
V praxi by tak vznikla jedinečná příležitost ke sběru měsíčních vzorků bez nutnosti cestovat na Měsíc. Něco podobného se již přirozeně stalo: na Zemi byly nalezeny meteority měsíčního původu, které byly vyvrženy minulými dopady a putovaly vesmírem, dokud zde nedopadly. V tomto případě by se však jednalo o předvídatelný jev z hlediska data a geometrie, což by umožnilo rozmístit sítě kamer, radarů a vyprošťovacích zařízení v oblastech s největší pravděpodobností pádu.
Pokud by se tento scénář uskutečnil, poskytl by také pozorovatelům na zemi podívanou na ohnivé koule. Na obloze by se pohybovalo 100 až 400 úlomků za hodinu, které by byly viditelné pouhým okem. Jednalo by se o mimořádně intenzivní meteorický déšť, srovnatelný nebo lepší než velké každoroční deště, jako jsou Perseidy nebo Geminidy, ale s tou zvláštností, že úlomky by pocházely z jediné nedávné a známé události.
Tyto úlomky by se při vstupu do atmosféry rychlostí desítek kilometrů za sekundu zahřály na žhavé částice a zanechaly by po sobě světelné stopy, které by mohly trvat několik sekund. Většina z nich by se ve velké výšce zcela rozpadla, ale některé větší kusy by mohly dopadnout na zem jako meteority, což by bylo potenciálně nebezpečné, pokud by zasáhly obydlené oblasti nebo citlivou infrastrukturu.
Kam by dopadly a jaká rizika by hrozila na povrchu?
To vyvolává otázku, jaký vliv by mohly mít na Zemi. Podle simulací týmu by tyto úlomky s největší pravděpodobností dopadly nad Jižní Amerikou, severní Afrikou a Arabským poloostrovem, a pokud by zasáhly obydlené oblasti, mohly by způsobit škody. Nejednalo by se o jediný velký dopad, ale o „rozptýlenou spršku“ malých projektilů, která by se dala přirovnat spíše ke krupobití kamínků různých velikostí než ke katastrofickému asteroidu.
Z hlediska rizika by se většina energie rozptýlila v atmosféře ve formě světla a tepla. Velikost úlomků, které by dopadly na zem, by se pravděpodobně pohybovala od několika centimetrů až po desítky centimetrů. Mohly by prorazit střechy, poškodit vozidla nebo způsobit lokální požáry, pokud by zasáhly suché oblasti, ale neohrozily by stabilitu klimatu nebo život v globálním měřítku.
Nejistota ohledně přesného rozložení úlomků by však donutila orgány civilní ochrany v potenciálně postižených zemích připravit zvláštní protokoly: dočasné uzavření vzdušného prostoru, doporučení obyvatelstvu, aby v době největší aktivity zůstalo doma, a plány reakce na případné požáry nebo poškození infrastruktury.
Nebezpečí pro satelity a Kesslerův syndrom
Na nízké oběžné dráze Země by jejich náraz do družic mohl vyvolat takzvaný Kesslerův syndrom. To je situace, kdy při srážce na oběžné dráze vznikne tolik úlomků, že způsobí řetězovou srážku, čímž se úlomky znásobí a některé oběžné dráhy se mohou stát nepoužitelnými na několik let.
V současné době je nízká oběžná dráha (pod výškou přibližně 2 000 km) stále více zahlcena komunikačními družicemi, družicemi pro pozorování Země a velkými komerčními konstelacemi. Náhlý nárůst mikrometeoritů měsíčního původu by zvýšil pravděpodobnost srážek se satelity, zejména s těmi, které nemají dostatečnou manévrovací schopnost nebo stínění.
Největší obavy vzbuzují nejmenší úlomky o velikosti od milimetrů do centimetrů: jsou příliš malé na to, aby je bylo možné sledovat současnými systémy pro sledování vesmíru, ale mají dostatek energie na to, aby prorazily solární panely, tepelné chladiče nebo palivové nádrže. Jediný náraz na nesprávném místě by mohl vyřadit družici z provozu nebo vytvořit vlastní sekundární oblak trosek.
Vesmírné agentury a soukromé společnosti by proto musely předem provést vyhodnocení:
- Zda dočasně změnit orientaci nebo vynést některé družice během hodin nebo dnů největšího rizika.
- Možnost posílení stínění budoucích platforem v očekávání podobných událostí.
- Potřebu koordinovat mezinárodní reakci, aby se minimalizovalo riziko kaskády srážek.
Tento scénář nezaručuje, že dojde ke Kesslerovu syndromu, ale představuje další riziko v prostředí, které je již nyní nasyceno kosmickým odpadem.
Odklonit, či neodklonit? Dilema planetární obrany
Vědci proto zvažují, zda zahájit misi k vychýlení trajektorie, přičemž si berou za vzor sondu NASA DART, která v roce 2022 upravila trajektorii asteroidu Dimorphos. Tato mise poprvé přímo prokázala, že je možné změnit dráhu asteroidu řízeným nárazem kosmické sondy a zkrátit jeho oběžnou dobu kolem doprovodného asteroidu Didymos o přibližně 33 minut.
V případě 2024 YR4 by cílem nebylo ochránit Zemi před přímým nárazem, protože tato pravděpodobnost je dnes extrémně nízká, ale zabránit nárazu do Měsíce, který by mohl vyvolat sekundární rizika (úlomky, poškození družic, možné oběti na povrchu) a zároveň připravit vědeckou komunitu o jedinečnou pozorovací příležitost. Dilema je složité:
- Na jedné straně nicnedělání znamená akceptovat riziko, byť mírné, pro družice a obydlené oblasti výměnou za obrovský vědecký přínos.
- Na druhou stranu zásah k vychýlení asteroidu znamená investovat značné prostředky a převzít odpovědnost za změnu přírodního systému s možností vnést do jeho budoucí dráhy nové nejistoty.
Kromě toho by mise k vychýlení planetky vyžadovala pečlivé plánování: sonda by musela být vypuštěna několik let dopředu, aby se zajistilo, že k nárazu dojde ve správný čas a na správném místě, což by maximálně změnilo trajektorii, a aby se operace koordinovala na mezinárodní úrovni, protože následky (nebo jejich absence) by ovlivnily celou planetu.
Současně komunita planetární obrany vidí v asteroidu 2024 YR4 příležitost k otestování globálních protokolů reakce na hrozby dopadu, i když v tomto případě je cílem Měsíc. Rozhodovací cvičení, cvičení komunikace s veřejností a koordinace mezi kosmickými agenturami by mohly těžit z reálného případu se známým datem a parametry.
Rozpětí nejistoty do roku 2028
Prozatím je pravděpodobnost, že 2024 YR4 narazí do Měsíce, malá, ale může se zvýšit, což se dozvíme až v roce 2028, kdy se asteroid opět přiblíží k Zemi, jak se to děje každé čtyři roky, a bude možné jej znovu pozorovat. V té době budou pozemní i vesmírné teleskopy měřit jeho polohu a rychlost mnohem přesněji, čímž se zúží rozsah možných trajektorií.
Dynamika těchto výpočtů je choulostivá: malé nejistoty v aktuální poloze planetky se v průběhu času zesilují v důsledku gravitačních interakcí se Zemí, Měsícem a dalšími planetami, stejně jako v důsledku negravitačních efektů, jako je například Jarkovského efekt (nepatrná síla vyvolaná vlastním tepelným vyzařováním planetky). Každá nová pozorovací kampaň proto může výrazně změnit pravděpodobnost dopadu.
Andrew Rivkin, astronom z Johns Hopkins University (USA) a vedoucí výzkumu mise DART, po nejnovějších pozorováních 2024 YR4 teleskopem Jamese Webba odhadl, že existuje 80% šance, že se riziko srážky s Měsícem sníží na méně než 1 %, ale také 5% šance, že se zvýší nad 30 %. Podle Yifana He a jeho kolegů je rozumné pečlivě prozkoumat všechny možné scénáře.
Jinými slovy, scénář velkého dopadu na Měsíc v roce 2032 není zdaleka jistý, ale zatím jej nelze vyloučit. O tom, zda se 2024 YR4 stane jen dalším objektem v katalozích NEO, nebo protagonistou jednoho z nejpozoruhodnějších přírodních experimentů v historii výzkumu vesmíru, rozhodnou následující roky.
Co by to znamenalo pro budoucnost výzkumu Měsíce?
Kromě bezprostředního rizika by takový dopad měl dlouhodobé důsledky pro výzkum Měsíce. V roce 2030 se rýsuje období intenzivní činnosti na povrchu Měsíce s pilotovanými misemi Artemis, komerčními moduly CLPS a projekty vědeckých a těžebních základen několika kosmických velmocí.
Nový, mladý a dobře charakterizovaný kráter o velikosti jednoho kilometru by se mohl stát hlavním cílem budoucích robotických nebo dokonce pilotovaných misí. Průzkum jeho stěn a okolí by umožnil studovat nově odkryté materiály, analyzovat rozložení úlomků a ověřit odhady provedené z oběžné dráhy.
Zároveň by tato událost připomněla, že Měsíc není statickým světem: je stále bombardován malými asteroidy a meteoroidy a jakákoli dlouhodobá infrastruktura bude muset toto dynamické prostředí zohlednit. Navrhování stanovišť, vozidel a energetických systémů, které budou schopny odolat menším nárazům a vymrštění úlomků, bude nezbytnou součástí architektury budoucích lunárních základen.
V konečném důsledku staví rok 2024 YR4 vědeckou komunitu a vesmírné agentury do bezprecedentní situace: reálné možnosti být svědky, téměř „na požádání“, velkého dopadu na Měsíc. Pokud k němu nakonec dojde, bude to nebeská podívaná pro miliony lidí a důl dat pro vědu. Pokud ne, poslouží to alespoň k zdokonalení našich schopností detekovat, předpovídat a reagovat na kosmické hrozby, což je cenný trénink pro případ, že potenciálním cílem bude opět Země.