Kuidas määrata tõenäosust, et meid tabab tappev asteroid?

 (3)
Kuidas määrata tõenäosust, et meid tabab tappev asteroid?
Joonistus tähe poolt lõhutud asteroidist (Foto: Wikipedia / NASA JPL CalTech)

Teadlastel on omad võtted, kuidas määrata asteroidiga kokkupõrkamise tõenäosust.

Rohkem kui nelja miljardi aasta vältel on Maad pidevalt pommitanud asteroidid ja muud Päikesesüsteemis ringi tuiskavad taevakehad. Kuigi suurem osa neist on atmosfääris kahjutult ära põlenud, on mõned sadanud ka meie planeedi pinnale ja põhjustanud laialdast hävingut.

Teadlased on hakanud selliste kokkupõrgete tõelist ohtu mõistma alles paaril viimasel kümnendil. Alates 1990. aastate lõpust on teleskoobid kõikjal maailmas tegelenud Maa lähinaabruse jälgimise ning ohtlike asteroidide otsimise ja seiramisega.

Suuremat osa sellistest seireprogrammidest rahastab USA kosmoseagentuur NASA ja enamasti tegutsevad need Maa pinnal, ehkki ka maalähedaste objektide uurimise laivälja-infrapuna-kosmoseteleskoop NEOWISE (ingl Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) tegeles suurema osa 2010. aastast orbiidil tiirlevate maalähedaste objektide (ingl NEO; Near-Earth Object) tuvastamisega.

Kokku on need programmid seni avastanud peaaegu 20 000 maalähedast objekti. Kuidas me aga teame, millised neist võivad meie elusid ohustada?

Riskide kalkuleerimine mis tahes valdkonnas on keeruline, avakosmoses meie poole liikuva taevakehaga kokku põrkamise riski väljaarvutamine veel kõige keerukamat sorti ülesanne. Nimelt on selliste taevakehade täpse orbiidi määramine raske ning arvestama peab ka sellega, et orbiit võib muutuda, kui oletatavasti lähenevat objekti hakkavad suunama vastastikmõjud muude taevakehadega.

Seotud lood:

Ohu kalkuleerimise juures on olulised ka objekti suurus, kiirus ja muud omadused, kuid kosmoses liikuvate kehade puhul saab neid väärtuseid vaid umbkaudselt hinnata.

Sellistel tingimustel kokkupõrkeohu tuvastamine on piltlikult öeldes sama keeruline kui sõiduki avariiohu tõenäosuse hindamine, teadmata, kes sõidukit juhib või mis suunas ja kui kiiresti see liigub.

Teadlased on sellise ülesande hõlbustamiseks siiski välja töötanud mitu ohtude klassifitseerimise astmikku.

Esimese neist — Torino kokkupõrkeohu-astmiku (ingl Torino Impact Hazard Scale) — nuputas 1999. aastal välja rühm rahvusvahelisse astronoomialiitu IAU (ingl International Astronomical Union) kuuluvaid teadlasi.

Tulemus meenutab Richteri maavärina-astmikku, omistades võimalikele kokkupõrgetele täisarvulise väärtuse nullist kümneni, kus „null“ tähistab ebaoluliselt väikest ohtu ja „kümme“ võimsat ja vältimatut kokkupõrget, millega kaasneb globaalne häving.

Tundub lihtne? Nii on see mõeldudki — Torino astmik loodi selleks, et üldsusele ohtude suurust võimalikult selgelt vahendada.

Mudel võtab siiski arvesse ka muid tegureid peale selle, kas taevakeha on otsesel kokkupõrkekursil Maaga. Lisaks tuleb arvestada kokkupõrke tõenäosusega, kokkupõrke toimumise ajaga (mis ütleb, kui palju on põhjust muretseda praegusel hetkel) ja selles vallanduva energiahulgaga, mis tuletatakse objekti suuruse, tiheduse ja liikumiskiiruse põhjal ning mis annab aimu sellest, kui ulatuslikuks võivad kujuneda kokkupõrke hävitavad tagajärjed.

Objekt, mille skoor Torino astmikul on „null“, võib olla näiteks väike taevakeha, mis atmosfääris täielikult ära põleb ja seetõttu tõenäoliselt kahju ei tekita.

Samas tuleb nentida, et meteoori, mis 2013. aastal plahvatas Venemaal Tšeljabinski kohal, oleks Torino astmikul hinnatud nulliga. Ehkki plahvatuses sai vigastusi 1500 inimest, oli vallandunud energiakogus suhteliselt väike ja objekt ise Maa atmosfääri sisenemist üle ei elanud.

Mida kõrgem on hinne Torino astmikul, seda suurem on võimalik oht. Kui asteroidi skoor küündib „kolmeni“, antakse sellest teada astronoomidele. See ei tähenda, et objekt on tingimata ohtlik, vaid, et kokkupõrke tõenäosus on vähemalt 1% ja see võib põhjustada lokaalseid kahjustusi, mistõttu tuleks seda seirata.

Sealt edasi kasvab hävingu tõenäosus ainult suuremaks. „Täiuslik“ kümnepalline skoor antakse asteroidile, mis eelduste kohaselt kindlasti Maale kukub ning põhjustab üleplaneedilise kliimakatastroofi ja meile tuntud tsivilisatsiooni hävimise — nagu juhtus dinosaurused hävitanud asteroidiga, mis tekitas Chicxulubi kraatri.

Selliseid sündmuseid juhtub prognooside kohaselt keskeltläbi kord 100 000 aasta jooksul. Väga valdavat osa seniavastatud maalähedastest objektidest on siiski hinnatud Torino astmiku skooriga „null“.

Avastamise hetkel tehtud keerukad orbitaalarvutused võivad anda mõista, et mõni asteroid ongi Maaga kokkupõrkekursil. Reeglina rajanevad need kalkulatsioonid aga vaid paar päeva väldanud vaatlustel; taevakehade täiendav seiramine annab enamasti täpsema ülevaate objekti tegelikust trajektoorist ja võimaldab selle kokkupõrkeohtu algsest väärtusest kas suuremaks või väiksemaks korrigeerida.

Selles mõttes on Torino astmik analoogne orkaanide prognoosimisega, mille raames tormi trajektoori ja tugevuse ennustusi uuendatakse vastavalt sellele, kuidas andmeid juurde kogutakse.

Seni kõige kõrgem taevakehale määratud Torino astmiku skoor on neli palli; selle pälvis 370-meetrise läbimõõduga asteroid 99942 Apophis.

2004. aasta detsembris puhkes kergekujuline paanika, kui astronoomid arvutasid, et objekti tõenäosus aastal 2029 Maale kukkuda on 2,7 protsenti. Järgnenud vaatluste raames täpsustati taevakeha orbiiti ja viimaks välistati ka kokkupõrke tõenäosus ning langetati skoor „nullile“. Kõigi ülejäänud seniavastatud objektide skoorid on samuti viimaks langetatud „nullile“.

See tähendab aga, et too üks Torino astmiku tase hõlmab tuhandeid väga erinevate omadustega asteroide, mistõttu teadlased töötasid täiendava teabe saamiseks välja täpsema töövahendi.

2002. aastal üllitatud Palermo tehniline kokkupõrkeastmik (ingl Palermo Technical Impact Scale) kvantifitseerib ohte matemaatiliselt üksikasjalisemal viisil. Sarnaselt Torino mudeliga analüüsib see taevakeha prognoositavat kokkupõrke-energiat ja kokkupõrke toimumise aega, kuid püüab lisaks maalähedasi objekte järjestada vastavalt sellele, millisel määral need vaatlemist ja analüüsimist väärivad.

Teadusliku mugavuse huvides on astmik logaritmiline — objektidele, mis endast ohtu ei kujuta, omistatakse negatiivsed, ohtlikumatele aga positiivsed väärtused.

Lisaks arvestab Palermo mudel asteroidi kokkupõrkeohtu võrreldes „taustohuga“, s.t keskmise ohuga, mida endast praeguse hetke ja prognoositava kokkupõrke vahelisel perioodil kujutavad muud sarnaste mõõtmetega objektid.

Taustriski loetakse status quo’ks (hetkeolukorraks), nii et kui läheneva taevakeha riskihinnang kerkib kõrgemaks taustriski tasemest (ja vastab seega Palermo astmiku positiivsele väärtusele), annab see märku ebatavalisest ja potentsiaalselt murettekitavast sündmusest.

See tähendab, et kokkupõrke tõenäosus taevakehaga, mille skoor on -2, on ainult 1% võrreldes juhusliku, sarnase suurusega objekti hõlmava taustsündmuse tõenäosusega riski hindamise hetke ja eeldatava kokkupõrke vahelisel ajal.

Skoor 0 tähendab, et kokkupõrke tõenäosus on täpselt sama suur kui juhusliku taustsündmuse oma, ja skoor +2, et sündmuse tõenäosus on sada korda suurem juhusliku taustsündmuse tõenäosusest.

See võimaldab teadlastel võimalike kokkupõrgete uurimise protsessi peenhäälestada ning eriti hoolikalt tähtsuse järjekorras järjestada ja analüüsida sündmuseid, mille skoor Torino astmikul on „null“.

Kumbki astmik pole täiuslik. Näiteks pole haruldased juhtumid, mil kummagi astmiku alusel hinnatakse asteroid murettekitavaks enne, kui jõutakse koguda piisavalt täpseid orbitaalandmeid objekti tegeliku trajektoori prognoosimiseks. Taoline olukord toob kaasa riski pakilisusega seonduvaid kommunikatsiooniprobleeme ja võib tekitada põhjendamatut paanikat.

2003. aastal pakkus alternatiivse astmiku välja USA-s Massachusettsi osariigis Cambridge’is Harvardi ülikooli observatooriumi astrofüüsikakeskuse juures tegutseva Smithsoniani instituudi astrofüüsika-observatooriumi väikeplaneetide keskuse (ingl Minor Planet Centre) teadlane Brian Marsden.

Tema loodud „purgatooriumi-koefitsient“ (ingl PR; Purgatorio Ratio) tasakaalustab asteroidi orbiidi täpsuse määra eeldatava kokkupõrkeni kuluva ajaga. Ebakindla orbiidiga ja mitmekümne aasta kaugusele jääva kokkupõrke-daatumiga taevakehale omistatakse sellel astmikul märksa väiksem skoor, isegi kui see esmapilgul paistab Maale lähenevat kokkupõrkekursil.

PR-astmik on ahvatlev, kuna kõrvaldab osa Maa lähedal tiirlevate asteroididega seonduvast mittevajalikust pakilisusest ja võib seega vähendada sensatsioonilist meediakajastust. Kuna enamikku asteroidide otsimise programme rahastav NASA aga koefitsienti ei toeta, ei kasutata seda eriti laialdaselt.

Kahtlemata täiendab see siiski teisi astmikke. Asteroidiga põrkumise riski kalkuleerimine on mitmemõõtmeline ja tüsilik ülesanne, mistõttu on mõistlik selle lahendamiseks valmistada ette terve hulk erisuguseid teaduslikke tööriistu.

Ja lõppude lõpuks ei määra ükski neist astmikest seda, kuidas me peaksime käituma, kui ilmnema peaks tõsine ja kohene asteroidioht. Kui me peame selleks, et katastroofi ära hoida, midagi ette võtma, jääb selle hirmutava ja elutähtsa otsuse langetamine täielikult meie — inimkonna — teha.