Wieviele Asteroiden hätten Sie denn gern …?

„Drei prominente US-Astronauten“ wollen heute um 20:00 MESZ auf einer Pressekonferenz in Seattle „unveil a new video showing the surprising number of asteroid impacts on Earth during the last decade, and the even more surprising fact that we can prevent future asteroid impacts.“ Es werde „data from the nuclear weapons test warning network, supplied by Peter Brown, Western University of Canada,“ zu sehen geben, das „has detected 26 multi-kiloton explosions since 2001, all of which are due to asteroid impacts“ – die seien damit „3-10 times more common than we previously thought.“ Keiner dieser „Impakte“ sei vorhergesagt gewesen, womit „the only thing preventing a catastrophe from a ‚city-killer‘ sized asteroid is blind luck.“ Wohingegen der von nämlichen Astronauten unterstützte „Sentinel“-Satellit eben diese Vorhersagen liefern könne. Markige Worte, in einem Werbetext für eine Werbeveranstaltung wohlgemerkt, die aber vielerorts – etwa hier, hier oder hier – sogleich als Fakt und sensationelle Entdeckung verbreitet wurden, zuweilen gleich mit dem erhofften Satelliten als Retter der Menschheit obendrauf.

Aber sind die Daten überhaupt neu – und ist ihre Interpretation als bislang ignorierte Attacke kosmischer „City-Killer“ richtig, denen wir bisher nur durch pures Glück entgingen? Eine Spurensuche in der Fachliteratur zu den aktuellen Impaktraten auf der Erde schafft einige Klarheit. Visuelle oder fotografische Aufzeichnungen über dramatische Feuerkugeln am Himmel – im Stil des Airbursts von Chelyabinsk – reichen nicht, um die globale Rate in die Atmosphäre eindringender Asteroid(ch)en vernünftig abzuleiten: Benötigt werden Datensätze, die möglichst die ganze Erde bzw. den sie umgebenden Weltraum abdecken. Da gibt es im Prinzip drei Quellen: die bereits im Weltraum teleskopisch entdeckten Near Earth Objects, aus denen sich die Einschläge speisen, die Beobachtungen von deren Feuerkugeln durch militärische Frühwarnsatelliten (die eigentlich auf fremde Raketenstarts lauern) und die Messung der Schallwellen dieser Luftexplosionen durch ein weltweites Netz von Infraschallsensoren, die eigentlich auf fremde Nukleartests lauern. Die teleskopische Datenbasis der NEOs ist dank verstärkter Anstrengungen in den vergangenen 20 Jahren – getriggert durch den Shoemaker-Levy-Crash auf den Jupiter im Juli 1994 – inzwischen ziemlich gut, wobei im Bereich oberhalb von 1 km Durchmesser inzwischen rund 90% aller erdnahen Asteroiden entdeckt sind (von denen keiner auf Erdkurs ist)

Die Extrapolation aus den Ergebnissen der Asteroidensuche auf der Erde im sichtbaren Licht wird inzwischen auch durch entsprechende Suchen mit dem WISE-Satelliten im Infraroten gestützt: Die bislang angenommene mittlere Albedo der NEOs von 14% scheint zu passen. Bei den viel zahlreicheren kleineren NEOs ist der Grad der Vollständigkeit bei den direkten Suchprogrammen natürlich viel geringer, aber es hat sich ein konsistentes Bild der Impaktraten ableiten lassen, an dem sich die anderen Methoden messen lassen müssen. Die direkten Beobachtungen der Airbursts durch die Satelliten – die am direktesten Auskunft über Explosionsenergien und andere Parameter liefern – stehen dabei leider der Wissenschaft nicht systematisch zur Verfügung, doch konnten sie in der Vergangenheit insbesondere herangezogen werden, um die dritte Methode, Infraschall anhand dutzender Beobachungen derselben Boliden recht präzise zu eichen: Aus dem Muster der Druckwellen lässt sich nun auf die Explosionsenergie schließen, die in der Impaktologie traditionsgemäß in der äquivalenten Masse des Sprengstoffs TNT angegeben wird, in Kilo- oder Megatonnen.

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In den 1960-er und 1970-er Jahren betrieb das U.S. Air Force Technical Applications Center (AFTAC) ein Infraschall-Messnetz, dass speziell für die damals noch ‚populären‘ Nukleartests in der Hochatmosphäre optimiert war und damit auch ideal für den Nachweis von NEO-Airbursts war: Die Grafik (oben Durchmesser in m, unten Energie in kt) zeigt eine neue Auswertung der AFTAC-Daten aus dem Jahre 2009, wobei sie als gelbe Dreiecke diversen anderen beiden Informationsquellen zur Impaktrate – teleskopisch, Frühwarnsatelliten, Mondkrater – gegenüber gestellt sind. Es überraschte, dass die AFTAC-Rate bei wenigen Meter großen Körpern von deren Gesetzmäßigkeit um höchstens einen Faktor 2 abwich, im Bereich 5 bis 20 Meter aber um einen Faktor von bis zu 10 darüber lag: Eine triftige Erklärung fiel den Infraschall-Forschern damals nicht ein, sie mahnten aber zur Vorsicht, weil die größte Abweichung durch genau ein einziges Ereignis, ein Megatonnen-Explosion 1963 zustande kommt, und genau für die gibt es im Gegensatz zu den anderen neun, die in die Auswertung eingingen, keinerlei unabhängige Bestätigung. Verwirft man diesen seltsamen Fall als Anomalie, passen die AFTAC-Daten wieder zu den anderen beiden Methoden.

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Heute kümmert sich um die weltweite Nukleartest-Überwachung die Comprehensive Test-Ban Treaty Organization (CTBTO), deren globales Netzwerk von Mikrobarometern nunmehr für unterirdische Explosionen optimiert ist aber ebenso wie das des AFTAC gleichermaßen kosmische Airbursts über der gesamten Erde erfasst: Mittels CTBTO-Daten konnte beispielsweise die Explosionsenergie im Falle von Chelyabinsk rasch auf rund 500 Kilotonnen (und der Durchmesser des Impaktors damit auf knapp 20 Meter) eingegrenzt werden. Die Auswertung (Brown & al., Nature 503 [14.11.2013] 238-241) der CTBTO-Airbursts von 1994 bis Mitte 2013 (rote Dreiecke in der Grafik; Skalen wie oben) wie auch der verfügbaren Satellitendaten aus diesem Zeitraum (schwarze Kreise) deckt sich mit der AFTAC-Analyse: nur wenig über den teleskopischen NEO-Zahlen im Meter-Bereich, aber bei 15 bis 30 Metern – also der Chelyabinsk-Klasse – um eine Größenordnung mehr Ereignisse. Und natürlich auch wieder der Fluch der kleinen Zahl: Die größte Abweichung nach oben geht auf einzelne besonders große Airbursts zurück, jetzt Chelyabinsk und zwei andere Airbursts mit mehr als 30 Kilotonnen. „Rate“ heißt dann einfach: ein Ereignis im betrachteten Zeitraum. Das ist statistisch gewagt – was natürlich erst recht für die Feststellung gilt, Chelyabinsk wie auch das viel stärkere Tunguska-Ereignis von 1908 seien jeweils ziemlich unwahrscheinlich gewesen, weshalb man über eine deutlich größere Zahl von Ereignissen und gar eine zusätzliche Asteroiden-Population nachdenken solle.

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Wie kann das alles zusammen passen? In einer derzeit laufenden Reihe von Online-Seminaren zum NEO-Komplex der NASA auf hohem Niveau hat sich am 28. März 2014 der Altmeister der Asteroiden-Statistik Alan Harris mit den Impaktraten auseinander gesetzt: Er gibt zu, dass gerade im Größenbereich Chelyabinsk bis Tunguska die Unsicherheiten der NEO- und damit Impaktor-Population am größten sind. Die Vollständigkeit der Suchprogramme ist hier gering, die Zahl der tatsächlich beobachteten Airbursts gleichzeitig minimal. Sowohl bei den großen und extrem seltenen Impakten (Vollständigkeit durch Suchprogramme de facto erreicht) wie den kleinen und häufigen Airburst-Ereignissen (genügend CTBTO- und Satelliten-Fälle) ist die Statistik dagegen gut: Im obigen Diagramm (oben Energe in Mt, unten Durchmesser in km, links kumulative Anzahl für > H, rechts Impakt-Intervall in Jahren) hat Harris daher eine neue Gerade (blau) durch diese beiden „Anker“ gelegt – und vermutet, dass die tatsächliche NEO/Impakt-Zahl nirgends um mehr als einen Faktor 3 davon abweicht. Wobei die Unsicherheit ungefähr bei Tunguska am größten ist, es gerade dort (50-m-Klasse, 10 Mt Energie) aus den Suchprogrammen aber auch Argumente für eine Unterschreitung der Geraden gibt.

Auf eine Frage dieses Blogs zum Sachstand und der ominösen Pressekonferenz meinte Harris letzte Woche: „The bottom line is that the bolide data, in the range where most of the detections occur and statistics are good implies a rate about 3 times higher than I derive from survey detections, well within the range of uncertainty of the survey data, and in fact about where I think the real number lies“ – nämlich in seiner revidierten Grafik. „At larger size, the bolide data becomes less certain because of very few events, while the survey data become more robust in the size range where we have hundreds to thousands of discovered bodies. Extrapolating the bolide data beyond the range of observations is a bit of a fool’s errand. The Brown et al. paper is very good, except for the rather bold extrapolation beyond the range where they actually know anything. The press conference coming up is a sales pitch, ‚full of sound and fury, signifying nothing“ – ein böses Zitat aus ‚Macbeth‘ übrigens. Und warum die Brownsche Infraschall-Extrapolation – auf der die Pressekonferenz, die hier gestreamt wird, wohl im Wesentlichen basiert – keinen Sinn ergibt, hat Harris in einer weiteren Mail klar gemacht: „extrapolating out to ‚Tunguska‘ size leads to a very un-physical ‚kink‘ in the population to match up with the survey estimates in the range where we are quite certain that they are close to correct.“


NACHTRAG: Ein Press Release zur PK kam schon 5 Stunden vorher raus. Die einzigen konkreten Zahlen: „Between 2000 and 2013, this network detected 26 explosions on Earth ranging in energy from 1 to 600 kilotons – all caused not by nuclear explosions, but rather by asteroid impacts. […] While most of these asteroids exploded too high in the atmosphere to do serious damage on the ground, the evidence is important in estimating the frequency of a potential ‚city-killer-size‘ asteroid. The Earth is continuously colliding with fragments of asteroids, the largest in recent times exploding over Tunguska, Siberia, in 1908 with an energy impact of 5-15 megatons. More recently, we witnessed the 600-kiloton impact in Chelyabinsk, Russia, in 2013, and asteroid impacts greater than 20 kilotons occurred in South Sulawesi, Indonesia, in 2009, in the Southern Ocean in 2004, and in the Mediterranean Sea in 2002.“ Konkrete Berechnungen in Sachen ‚city killer‘ kommen nicht vor – dieser Blogger hat dagegen mal eben einen Fall nur grob alle 25’000 Jahre abgeschätzt, während man hier nicht so recht weiß, was das alles bedeuten soll.

NACHTRAG 2: hier ist die angekündigte „Visualisierung“ der 26 Airbursts. Und der Off-Text wie auch diese dürre FAQ-Liste erwähnen die Hochrechnung eines ‚city killers‘ irgendwo auf dem Planeten einmal alle hundert Jahre: genau die Zahl, auf die dieser Blogger auch gerade gekommen war! Also ein tatsächlicher Treffer in Jahrzehntausenden – und deswegen muss sofort ein teurer Spezialsatellit gebaut werden …? Muss er sicher nicht, sagt z.B. dieser Veteran der NEO-Jagd. NACHTRAG 3: Oder ein anderer Astronom ganz am Ende dieses Artikels, der sonst leider nicht tiefer recherchiert ist – dito hier und hier (während nach einer ‚Ermahnung‘ hier am Ende immerhin die Harris-Slides angetackert wurden). Die PK beginnt übrigens erst um 20:30 MESZ. NACHTRAG 4: Alan Harris stimmt den Berechnungen dieses Bloggers zu und präzisiert seine eigenen Zahlen bzw. der Impaktfolgen.

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NACHTRAG 5: Die Statements auf der PK [NACH-NACHTRAG: komplette Aufzeichnung] – hier Tom Jones und Ed Lu – brachten keine weiteren Erkenntnisse, wie auch die Artikel hier, hier und hier. In Q&A weigert sich Lu, die „Millionen“ $ konkret zu beziffern, die man von den für Sentinel benötigten 250 Mio.$ schon eingesammelt hat (aber 2018 als Starttermin steht weiter im Raum, und er soll mindestens 6 1/2 Jahre arbeiten). Das Risiko durch die von dem Satelliten zu entdeckenden Klein-NEOs konkret zu quantifizieren oder mit anderen zu vergleichen, ist in den ingesamt 70 Minuten PK nicht einmal Thema … NACHTRAG 6: … aber dafür hat man ja A. Harris, der hier detailliert erklärt, wo das tatsächliche Restrisiko der NEOs für die Erde liegt: „The bottom line is that, even with surveys 90% complete, the main risk remains the large objects. So even though a ‚globally catastrophic‘ event is expected only a couple times in a million years, the frequency with which a small impact (Tunguska size) will ‚come to your town‘ and destroy it is even less.“ Was man in mehr oder weniger verwirrten Artikeln wie hier, hier, hier, hier, hier, hier oder hier (der dort so überraschte Alan Harris ist übrigens ein anderer NEO-Mann) leider nicht liest. Das experimentelle Last-Minute-Warnsystem ATLAS macht übrigens Fortschritte. NACHTRAG 7: ein Artikel, der es am Ende auf den Punkt bringt, hier wankt schon der vermeintliche Kronzeuge – und in einer 2. FAQ muss B612 zugeben, dass eben keine Schwärme von „City-Killern“ im Anflug sind …

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7 Antworten to “Wieviele Asteroiden hätten Sie denn gern …?”

  1. andreasmorlok Says:

    Hat dies auf EXO- PLANETAR rebloggt und kommentierte:
    Sehr schöne Zusammenfassung was potentielle Impakte betrifft –

  2. cglowi Says:

    Hallo Daniel,

    also alles easy. Warum gibt’s denn dann noch diese Surveys…
    und diesen NEO-Hype und die NEOCP?

    B612 (Sentinel) wird privat finanziert. Dieser Weg wird sicher fortgesetzt bzw. existiert schon (SpaceX). Warum eigtl. nicht?
    Die Idee ist gut.

    NASA fängt einen 7m-Asteroiden ein und muss den erstmal bändigen… und dann folgt ein separater *bemannter* Raumflug, um das Ding zu analysieren. Ist das richtig? Blick auf die Kosten vs. den wiss. Ertrag. Grosser medialer Pomp auch dort – wie immer.

    Gruss und danke für den Beitrag,
    Christian

  3. skyweek Says:

    Hallo Christian,

    die Surveys auf der Erde weiter zu führen und sogar noch zu verbessern, macht Sinn, weil bei Körpern mit mehreren hundert Metern Durchmesser das – nach der Entdeckung von 90% der ganz dicken – größte verbliebene Restrisiko für die Erde steckt: Die kommen zwar im Schnitt nur einmal in vielen tausend Jahren an, richten dann aber enormen Schaden auf großen Flächen an. (Das ist die alte aber letztlich bewährte makabre Mathematik mit den „Jahresäquivalenttoten“ aus der NEO-Forschung der 1990-er Jahre.) Dazu gibt’s gleich – in einem 6. Nachtrag – noch einen interessanten Link.

    Die Mini-Asteroiden-Besuchsmission ist inzwischen ein fester Bestandteil der NASA-Langzeitplanung geworden und wird als essenziell für einen (und auch guter Zeitvertreib bis zu einem) bemannten Marsflug in den 2030-er Jahren angesehen. Der wissenschaftliche Wert ist dabei höchstens drittrangig – es wurde sogar mal angedacht, ob man nicht statt eines Asteroiden eine alte Apollo-Raketenstufe in Mondnähe als Rendezvous-Ziel nehmen könne, falls sich kein passender NEO finden sollte …

  4. Allgemeines Live-Blog ab dem 27. April 2014 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] die Erde umgerechnet (y-Achse: kumulative Zahl der Erdtreffer pro Jahr) und mit diversen irdischen Impakt- sowie Asteroiden-Statistiken kombiniert: Im Wesentlichen ein Potenzgesetz überspannt 12 Größenordnungen Explosionsenergie. […]

  5. Kosmische Begegnung: PANSTARRS bei Messier 51 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] Info-Truck über Rosetta – und Protest gegen Panikmache mit NEOs, zwar nicht so detailliert wie hier und mit einem Denkfehler, aber trotzdem ein erfreulicher Kontrapunkt zum üblichen […]

  6. Allgemeines Live-Blog ab dem 28. Juni 2016 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] „Asteroid Day“ heute: siehe auch hier, hier („Kritik an …“) und hier zu den konkreten Zahlen. Auch der Mars am 25. Juni, eine Neptun-Bedeckung durch den Mond, der Beginn der NLC-Saison, […]

  7. Bedeutendes am Himmel 2017 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] veröffentlicht (25.2.1992): die ersten harten Zahlen zum Risiko durch Impakte, im Wesentlichen heute noch […]

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