Pada tahun 2022, NASA menabrakkan pesawat ruang angkasa ke sebuah asteroid untuk melihat apakah mereka bisa mengubah periode orbitnya di sekitar asteroid induknya. Misi ini, yang diberi nama Double Asteroid Redirection Test (DART), bertujuan untuk menentukan apakah umat manusia secara teoritis bisa menyelamatkan diri dari dampak asteroid yang katastropik.
DART bertabrakan dengan Dimorphos, bulan kecil yang mengorbit asteroid lebih besar bernama Didymos, pada 26 September 2022. Hasil tabrakan itu melampaui ekspektasi NASA, mempersingkat periode orbit Dimorphos sebesar 32 menit. Perubahan seperti itu lebih dari cukup untuk membelokkan asteroid berbahaya dari Bumi, menunjukkan bahwa strategi ini—teknik penabrak kinetik—bisa menyelamatkan kita jika diperlukan. Namun, penelitian baru memperumit kisah sukses ini. Investigasi terhadap puing-puing yang ditinggalkan DART menunjukkan bahwa teknik ini, jika diterapkan untuk pertahanan planet, tidak sesederhana yang semula dipikirkan para ilmuwan.
"Kami berhasil membelokkan asteroid, menggesernya dari orbitnya," kata penulis utama studi Tony Farnham, astronom peneliti di University of Maryland, dalam sebuah pernyataan. "Penelitian kami menunjukkan bahwa meski dampak langsung pesawat DART menyebabkan perubahan ini, bongkahan batu yang terlontar memberikan dorongan tambahan yang hampir sama besar. Faktor tambahan itu mengubah fisika yang perlu kami pertimbangkan saat merencanakan misi semacam ini." Farnham dan rekan-rekannya mempublikasikan temuan ini di The Planetary Science Journal pada 4 Juli.
Dimorphos adalah asteroid "tumpukan puing", kumpulan material longgar seperti batu, kerikil, dan bongkahan yang disatukan oleh gravitasi. Studi ini hanya berlaku untuk jenis asteroid seperti ini. Andaikata DART menabrak benda yang lebih padat dan koheren, dampaknya tidak akan menghasilkan efek aneh ini. Namun, masih banyak asteroid tumpukan puing lain di galaksi, jadi memahami respons mereka terhadap teknik penabrak kinetik sangat penting.
Para peneliti menganalisis gambar yang diambil oleh LICIACube, satelit Badan Antariksa Italia yang dipasang pada pesawat DART. Sekitar dua minggu sebelum tabrakan, LICIACube terpisah dan mulai mengikuti sekitar tiga menit di belakang pesawat, memungkinkan satelit untuk mengirim gambar tabrakan dan efeknya kembali ke Bumi. Selain mengamati kawah yang dibuat DART di permukaan Dimorphos, LICIACube menangkap gumpalan ejekta, atau awan puing yang terlontar dari asteroid saat DART menabraknya.
Gambar-gambar ini memungkinkan Farnham dan rekan-rekannya melacak 104 bongkahan batu dengan lebar antara 1,3 hingga 23,6 kaki (0,4 hingga 7,2 meter). Batu-batu ini terlontar dari asteroid dengan kecepatan hingga 116 mil per jam (187 kilometer per jam). Anehnya, distribusi puing yang terlontar tidak acak, menentang ekspektasi para peneliti.
"Kami melihat bahwa bongkahan batu tidak tersebar secara acak di ruang angkasa," kata Farnham. "Sebaliknya, mereka terkumpul dalam dua kelompok yang cukup berbeda, dengan ketiadaan material di tempat lain, yang berarti ada sesuatu yang belum kami ketahui bekerja di sini."
Kelompok yang lebih besar, yang mengandung 70% puing, melesat ke selatan dari asteroid dengan kecepatan tinggi dan sudut dangkal. Para peneliti percaya objek-objek ini berasal dari sumber tertentu di Dimorphos—mungkin dua bongkahan besar bernama Atabaque dan Bodhran yang hancur ketika panel surya DART menghantam mereka sesaat sebelum badan utama pesawat menabrak.
Ketika tim membandingkan hasil ini dengan misi Deep Impact (EPOXI) NASA, yang menghantamkan probe ke komet untuk mempelajari struktur interiornya, distribusi puing menjadi lebih masuk akal. Sementara Deep Impact menghantam permukaan yang terdiri dari partikel seragam sangat kecil, DART menghantam permukaan berbatu yang dipenuhi bongkahan besar. Ini "menghasilkan struktur kacau dan berserabut dalam pola ejekta," jelas rekan penulis Jessica Sunshine, profesor astronomi dan geologi di University of Maryland yang menjadi penyelidik utama untuk Deep Impact, dalam pernyataan itu.
"Membandingkan kedua misi ini secara berdampingan memberi kami wawasan tentang bagaimana berbagai jenis benda langit merespons tabrakan, yang sangat penting untuk memastikan keberhasilan misi pertahanan planet," ujarnya.
104 bongkahan yang terlontar memiliki total energi kinetik setara dengan 1,4% energi pesawat DART, dan 96% energi itu mengarah ke selatan, mewakili "kontribusi momentum signifikan yang tidak diperhitungkan dalam pengukuran periode orbit," tulis para peneliti dalam laporan mereka. Gaya puing yang meledak menjauh dari Dimorphos saat DART menabrak bisa memiringkan bidang orbit asteroid hingga satu derajat, berpotensi membuatnya terombang-ambing di ruang angkasa.
"Jadi, perhitungan lengkap momentum di semua arah dan pemahaman tentang peran bongkahan permukaan akan memberikan pengetahuan lebih baik tentang bagaimana detail tabrakan bisa mengubah—baik mengurangi atau meningkatkan—efek penabrak kinetik," tulis para peneliti.
Para astronom telah mencatat sekitar 2.500 asteroid berpotensi berbahaya di sudut galaksi kita. Ini adalah batuan ruang angkasa yang bisa mendekati Bumi dengan jarak mengkhawatirkan dan cukup besar untuk menimbulkan kerusakan signifikan jika menabrak. Meski saat ini tidak ada risiko yang diketahui tentang asteroid ini menghantam planet kita dalam abad berikutnya, mengembangkan strategi untuk mencegah bencana semacam itu suatu hari bisa menyelamatkan nyawa. Keberhasilan misi DART menunjukkan bahwa NASA berada di jalur yang benar, tetapi studi baru ini membuktikan bahwa kita masih banyak harus belajar tentang efek teknik penabrak kinetik.