Wat leren we van ruimtevaartmissies naar asteroïden en kometen?

Het DART (Double Asteroid Redirection Test)-ruimtevaartuig werd op 24 november 2021 gelanceerd. Na een reis van negen maanden bereikte het de 850 yard brede object Didymos, een asteroïde die in 1996 werd ontdekt door het Spacewatch-programma. In 2003 ontdekten astronomen dat Didymos werd vergezeld door een kleinere maan, ongeveer 175 yards breed en ongeveer een halve mijl van Didymos verwijderd, die later Dimorphos werd genoemd. Deze kleine maan was het doelwit van DART. De energie van de botsing zorgde ervoor dat de oorspronkelijke omlooptijd van Dimorphos (11,9 uur) met 32 minuten werd verkort. Dit was echter niet het einde van het experiment. In oktober 2024 lanceerde de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de Hera-ruimteverkenner. Hera moet rond 2026 in een baan rond Didymos en Dimorphos arriveren, waar het onderzoek zal doen naar de krater die mogelijk door DART is gevormd. Hera zal ook gedetailleerde studies uitvoeren naar de samenstelling van de twee hemellichamen.

Het eerste ruimtevaartuig dat een asteroïde bezocht was de Amerikaanse ruimtesonde Galileo, die in oktober 1991 langs de asteroïde Gaspra vloog. Gaspra is een langgerekte rotsachtige massa van 11 bij 6 mijl, en Galileo kwam op ongeveer 1.000 mijl van het oppervlak. Twee jaar later vloog Galileo ook langs de grotere asteroïde Ida (met een grootte van ongeveer 35 bij 12 mijl). Beide hemellichamen vertoonden tekenen van talrijke kleine inslagkraters en, tenminste aan de buitenkant, leken ze veel op de twee kleine manen van Mars, die mogelijk gevangen asteroïden zijn. In de buurt van Ida werd de maan Dactyl ontdekt, een rotsige massa van ongeveer 1 mijl in diameter, de eerste bevestigde maan van een asteroïde.

Ondanks de technische moeilijkheden was een belangrijke doorbraak het verzamelen van monstermateriaal. De Japanse ruimteverkenner Hayabusa was de eerste die in november 2005 pogingen deed om materiaal van de asteroïde Itokawa te verzamelen. Deze probe, die naar de kleine asteroïde reisde, slaagde er in om enkele duizenden microscopische deeltjes van het oppervlak te verzamelen. Later, met Hayabusa-2, werd een nog geavanceerdere missie uitgevoerd met een succesvolle landing op de asteroïde Ryugu. Hayabusa-2 landde op de asteroïde, verzamelde monsters en stuurde deze terug naar de aarde, waar ze in december 2020 in Australië landden.

De meest succesvolle missie tot nu toe is echter de OSIRIS-REx-missie van NASA, die begon in de zomer van 2016. Deze ruimteverkenner arriveerde in 2018 in een baan om de asteroïde Bennu, een object met een potentiële kans van 1 op 1.700 om in 2182 met de aarde in botsing te komen. Het ruimtevaartuig gebruikte een ingenieus mechanisme om 122 gram materiaal van Bennu op te zuigen en dit terug te sturen naar de aarde. De capsule met de monsters landde op 24 september 2023 in de woestijn van Utah.

Onderzoekers kunnen nu monsters van verschillende asteroïden en kometen bestuderen. Deze studies zijn van onschatbare waarde voor het begrijpen van het ontstaan van ons zonnestelsel en voor het verder doorgronden van de risico's van mogelijke kosmische botsingen. Bijvoorbeeld, door de geologie en mineralogie van asteroïden zoals Ryugu en Bennu te bestuderen, verkrijgen wetenschappers cruciale inzichten over de samenstelling van het vroege zonnestelsel.

Naast de meer directe gevolgen van ruimtevaartmissies naar asteroïden en kometen, moet men het bredere belang van dit soort onderzoek begrijpen. Niet alleen kunnen deze missies ons waardevolle gegevens verschaffen over de geologie en chemie van de vroegere stadia van het zonnestelsel, maar ze kunnen ook helpen bij het ontwikkelen van technologieën die van belang zijn voor de bescherming van de aarde tegen toekomstige bedreigingen van ruimte-objecten. Het is essentieel om te realiseren dat deze missies niet alleen gericht zijn op wetenschappelijke nieuwsgierigheid, maar ook op de langetermijnbeveiliging van onze planeet.

Hoe Impactkraters Ons Begrip van Aardse Catastrofes Vormden

Tot 1960 ontdekte de geoloog Eugene Shoemaker geschokte kwarts kristallen in de rotsen van Meteor Crater, die slechts kunnen ontstaan tijdens een plotselinge, gewelddadige explosie. Tegenwoordig twijfelt niemand nog eraan dat Meteor Crater de litteken is dat achterbleef toen een ijzeren meteoor van ongeveer 50 meter doorsnee met hoge snelheid de Aarde raakte. Noord-Amerika werd 50.000 jaar geleden nog niet bewoond door mensen, maar voor de mammoeten en reuzenluiaards die het gebied destijds bevolkten, moet de inslag catastrofaal zijn geweest.

Wanneer een groot meteoorlichaam de aardkorst bereikt, wordt al zijn kinetische energie omgezet in hitte. Het resultaat is een kolossale explosie, vergelijkbaar met die van een nucleaire bom, maar zonder de radioactiviteit. Dit is ook de reden waarom inslagkraters vaak sterk lijken op bomkraters: ze zijn meestal perfect rond en symmetrisch. In de jaren 1960 maakte Shoemaker, die toen voor NASA werkte, handig gebruik van de gelijkenis tussen inslagkraters en bomkraters om Apollo-astronauten Neil Armstrong en Buzz Aldrin te trainen. Hij gebruikte explosieven om een bijna exacte replica van de Apollo 11 landingszone te creëren in de uitgestrekte asvelden aan de voet van de Sunset Crater, een vulkanische krater nabij Flagstaff. De tientallen kleine kraters in de buurt van de geplande landingsplek van de Eagle maanlander werden zo nauwkeurig mogelijk nagebouwd.

Meer dan een eeuw eerder, op 30 juni 1908, werd Rusland getroffen door een enorme meteoor (of mogelijk een fragment van een komeet) met een diameter van 50 tot 60 meter. Het vloog met enorme snelheid door de atmosfeer en explodeerde op hoge hoogte boven de rivier Tunguska, in een vrijwel onbewoond gebied van Siberië. De explosiegolf van de atmosferische ontploffing verwoestte een gebied van 1200 vierkante mijl aan dennenbos. Volgens sommige onderzoekers markeert het ongeveer 450 meter brede en vrijwel cirkelvormige meer Cheko de krater die zou zijn ontstaan door de impact van een 10 meter groot fragment, maar dit is nooit definitief bevestigd.

Wat zijn de kansen dat zo'n gewelddadige inslag zich vandaag of morgen opnieuw voordoet? Gelukkig is de kans uiterst klein. Een steenachtige meteoor zoals die van Chelyabinsk, met een diameter van ongeveer 20 meter, komt eens in de 50 jaar voor. Een inslag zoals Tunguska (met een diameter van 55 meter) komt eens in de 750 jaar voor. Deze objecten zijn niet groot genoeg om de Aarde intact te bereiken: het projectiel explodeert in talloze fragmenten in de atmosfeer. (Behalve natuurlijk wanneer het een ijzeren meteoor is, zoals in het geval van Meteor Crater, maar deze zijn meer dan 15 keer zo zeldzaam.) Grotere inslagen die daadwerkelijk een krater kunnen vormen, komen veel minder vaak voor. Ongeveer eens in de 5000 jaar wordt de Aarde geraakt door een rotsachtig hemellichaam van 100 meter in diameter, wat een krater van een halve mijl in diameter vormt. Projectielen van 450 meter in diameter botsen ongeveer eens in de 100.000 jaar met onze planeet en laten een litteken van ongeveer 5 kilometer achter. En een rots van een halve mijl groot slaat slechts eens in de 500.000 jaar in, wat een krater van meer dan 8 kilometer in diameter vormt. De gevolgen van dergelijke kosmische inslagen kunnen desastreus zijn—niet alleen in het gebied waar de krater ontstaat, maar voor kilometers in de omtrek vanwege de energie van de explosie en de resulterende schokgolf.

Wat Weten We Over de Kosmische Ramp die de Dinosauriër Uitsterving Veroorzaakte?

De geschiedenis van de aarde is onlosmakelijk verbonden met de effecten van kosmische objecten die op onze planeet zijn neergestort. De sporen die deze gebeurtenissen hebben achtergelaten, zijn niet altijd even zichtbaar, vooral doordat aardse processen zoals erosie, verwering en vegetatie vaak de tekenen van zulke rampen vervagen. Toch kunnen sommige van de oudste inslagkraters nog steeds de indrukwekkende kracht van deze gebeurtenissen weerspiegelen. Het Manicouagan-krater in Quebec, Canada, bijvoorbeeld, is 214 miljoen jaar oud en wordt omringd door een ringvormig meer met een diameter van 45 mijl. Dit soort structuren is zeldzaam, omdat de meeste inslagkraters sterk geërodeerd zijn, en in veel gevallen zijn ze zelfs volledig "uitgewist" door geologische processen.

Het is verbazingwekkend te bedenken dat, 2 miljard jaar geleden, het leven op aarde in een uiterst primitieve fase verkeerde. Enkel eencellige organismen zwommen rond in de oceanen. We hebben geen idee hoe deze organismen hebben gereageerd op de catastrofale gevolgen van de impact, maar wat we wel weten, is dat de aarde na dergelijke inslagen vaak drastisch veranderde. In veel gevallen zou het moeilijk zijn om het leven zoals we dat kennen voor te stellen zonder de invloed van zulke kosmische botsingen.

De laatste grote inslag waarvan we zeker weten dat deze de aarde heeft getroffen, vond plaats 66 miljoen jaar geleden en leidde tot de wereldberoemde uitroeiing van de dinosauriërs. De Chicxulub-krater, waarvan de sporen zich onder dikke lagen sedimentaire rots bevinden, is het tastbare bewijs van de kosmische gebeurtenis die het einde betekende voor de heerschappij van de dinosauriërs op aarde. De gebeurtenis markeerde het begin van een nieuw tijdperk voor de zoogdieren en op lange termijn voor de ontwikkeling van de menselijke soort. Zonder deze catastrofe zouden wij waarschijnlijk niet het dominante soort op aarde zijn geweest.

Het idee van een kosmische impact die de ondergang van de dinosauriërs veroorzaakte, werd voor het eerst geponeerd door de geologen Luis en Walter Alvarez in 1979. Zij ontdekten een verhoogde concentratie van iridium in een dunne kleilaag die 66 miljoen jaar oud was. Iridium is een zwaar metaal dat vrijwel niet in de aardkorst voorkomt, maar veelvuldig in meteorieten. De ontdekking leidde tot de hypothese dat de verhoogde iridiumconcentratie een aanwijzing was voor een inslag van een asteroïde, die de massale uitsterving van leven op aarde zou hebben veroorzaakt. In 1980 werd hun artikel in het vooraanstaande wetenschappelijke tijdschrift Science gepubliceerd.

Deze theorie werd aanvankelijk met enige scepsis ontvangen, vooral omdat geologen en paleontologen in die tijd al bekend waren met de grote vulkanische activiteit die ook optrad rond de overgang van het Krijt naar het Paleogeen. Er werd zelfs gesuggereerd dat de vulkanische as en de enorme uitstoot van kooldioxide misschien wel de werkelijke oorzaken waren van de dinosauriërs' uitsterving. Toch heeft de inslaghypothese uiteindelijk veel steun gekregen, vooral na het vinden van meer bewijs in de vorm van verhoogde concentraties van zware metalen, waaronder iridium, in rotslagen wereldwijd.

De gevolgen voor de biodiversiteit waren verwoestend. Drie kwart van alle biologische soorten op aarde verdween in de nasleep van deze ramp. Het idee van massale uitsterving is geen overdrijving, maar een accurate beschrijving van wat er gebeurde. Dit kataclysmische evenement leidde tot de ondergang van de dinosauriërs, maar gaf ook de zoogdieren de ruimte om zich te ontwikkelen, wat uiteindelijk leidde tot de opkomst van de mens.

Wat belangrijk is om te begrijpen, is dat de impact die de dinosauriërs heeft vernietigd, niet alleen een biologisch keerpunt was, maar ook een geologisch. Deze gebeurtenis is een scherp markeerpunt in de geschiedenis van de aarde, niet alleen omdat het leidde tot de dood van de dinosauriërs, maar ook omdat het de evolutionaire koers van de aardse fauna voor altijd veranderde. De rol van kosmische invloeden op het leven op aarde mag niet onderschat worden, en de vraag blijft in hoeverre we ons bewust moeten zijn van de potentiële bedreigingen die voortkomen uit de ruimte, aangezien we weten dat de aarde nog steeds kwetsbaar is voor invloeden van buitenaf.