Международная группа физиков провела эксперимент, имитирующий столкновение с астероидом. Исследование показало, что богатые железом космические тела могут быть гораздо прочнее, чем считалось ранее. Это открытие напрямую влияет на разработку стратегий защиты Земли от потенциально опасных объектов. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Успех миссии NASA DART в 2022 году, когда ученые впервые смогли изменить орбиту астероида Диморф, доказал — отклонять опасные небесные тела возможно. Однако чтобы делать это надежно, необходимо точно понимать, как материалы астероидов ведут себя при экстремальных воздействиях: сверхбыстром нагреве и ударе. Стандартные лабораторные испытания здесь мало помогают, так как не воспроизводят реальные условия космического столкновения. 

Как проходил эксперимент

Чтобы решить эту задачу, ученые использовали уникальную установку CERN High Radiation to Materials (HiRadMat) в Европейской организации по ядерным исследованиям. В качестве мишени взяли образец железного метеорита Кампо-дель-Сьело — близкого аналога металлического астероида. Его подвергли воздействию мощнейшего пучка протонов с энергией 440 ГэВ, что имитировало интенсивный энергетический удар.

Главной инновацией стал метод наблюдения. С помощью лазерной доплеровской виброметрии — когда лазеры фиксируют малейшие вибрации на поверхности — ученые в режиме реального времени отслеживали, как материал реагирует на стремительный рост нагрузки. Тест позволял увидеть весь процесс деформации, а не только его результат.

Астероид оказался крепче, чем ожидали

Оказалось, материалы астероида могут поглощать и рассеивать значительно больше энергии, чем предсказывают классические модели, при этом не разрушаясь. Более того — в процессе удара они могут даже становиться прочнее.

«До сих пор мы в значительной степени полагались на компьютерные модели и статические испытания в лаборатории, — пояснил соавтор работы, профессор Джанлука Грегори с физического факультета Оксфордского университета (Великобритания). — Впервые нам удалось наблюдать, как реальный образец метеорита деформируется, становится прочнее и адаптируется к экстремальным условиям».

Ученые связывают это с уникальной внутренней структурой метеоритов. Они ведут себя как сложные композиты, чья неоднородная микроструктура способна перераспределять и даже усиливать напряжение неожиданным образом. Особенно удивило исследователей так называемое демпфирование, зависящее от скорости: чем быстрее на метеорит воздействовала нагрузка, тем эффективнее он рассеивал энергию.

Что это значит для защиты Земли

Открытие имеет практическое значение для планетарной защиты. Оно указывает на то, что для отклонения астероида можно передавать в его недра значительную энергию, не рискуя разрушить объект на множество опасных фрагментов. Это открывает путь к разработке новых, более эффективных методов воздействия — например, с помощью направленных энергетических пучков.

Исследование также помогает разрешить давнюю научную загадку: почему лабораторные образцы метеоритов кажутся очень прочными, а наблюдения за их разрушением в атмосфере Земли показывают относительно низкую стойкость. Новые данные свидетельствуют — все дело в перераспределении напряжений внутри сложной структуры материала при сверхвысоких скоростях воздействия.