11 nowych ciał niebieskich, których orbity mogą się przeciąć z naszą planetą, odkryła sztuczna inteligencja. Astronomom umknęły wśród miliona innych
Asteroidy to zwykle nieforemne ciała wielkości od kilku metrów do kilku tysięcy kilometrów. Jest ich bez liku (znanych jest ponad 900 tysięcy), w większości między orbitą Ziemi a Marsa oraz na rubieżach Układu Słonecznego. Orbity części z nich, głównie ze względu na grawitacyjne oddziaływanie Jowisza, ulegają zmianom – a wtedy mogą się znaleźć na kursie kolizyjnym z naszą planetą.
Gdy są niewielkie, całkowicie spalają się w górnych warstwach atmosfery. Gdy nieco większe – docierają do niższych jej partii i efektownie płoną (noszą wtedy nazwę bolidów lub meteorów). Całkiem spore nie zdążą się spalić i uderzają w Ziemię (to meteoryty), a takich zjawisk w historii udokumentowano ponad półtora tysiąca. Gdy obiekt jest odpowiednio duży, jego upadek może wywołać szkody, jak w 2013 roku w rosyjskim Czelabińsku. Wtedy nikt nie ucierpiał bezpośrednio, ale fala uderzeniowa wybiła szyby w wielu tysiącach okien. Odłamki szkła raniły ponad tysiąc osób, a sto z nich na tyle ciężko, że trafiły do szpitali. Szkody w budynkach wyceniono na ponad miliard rubli (ówcześnie 33 miliony dolarów).
Armagedon już był
Szacuje się, że czelabiński meteoryt ważył nieco ponad pół tony i miał średnicę 20 metrów. Gdyby nie spadł na obrzeżach miasta, tylko w centrum, można by się spodziewać ofiar śmiertelnych. Można sobie wyobrazić, co stałoby się, gdyby w Ziemię uderzyło ciało znacznie większe. Hollywood na swój sposób odmalowało to już w filmie „Armageddon”, w którym Bruce Willis wraz z drużyną wysadza w kosmosie asteroidę o średnicy kilkuset metrów (co okazuje się niezbyt dobrym pomysłem, bowiem odłamki uderzają w Ziemię i doszczętnie niszczą Paryż) albo w znacznie bardziej katastroficznym „Dniu zagłady” (Deep Impact), gdy w Ziemię uderza kometa o dwuipółkilometrowej średnicy, powodując gigantyczny potop (tu załoga ziemskiego statku kosmicznego poświęca się i ratuje ludzkość przed uderzeniem większej).
Nie są to tylko fantazje scenarzystów. Szacuje się, że meteory o średnicy do 4 metrów spadają na Ziemię co roku – większość z nich pozostaje nieodkryta, choćby dlatego, że uderzają w oceany lub niezamieszkane obszary lądów. Te większe, jak czelabiński, spadają na Ziemię raz na kilka lat. Jeszcze większe, o średnicy do 100 metrów, uderzają co pięć tysięcy lat. Raz na kilka milionów lat w Ziemię uderza zaś ciało o średnicy rzędu kilometra, pozostawiając efektowny krater (i niszcząc życie w promieniu kilkuset kilometrów). Wszyscy chyba wiedzą, że to właśnie uderzenie meteoru spowodowało zagładę dinozaurów i początek panowania ssaków.
Zidentyfikowany obiekt latający
Astronomowie rzecz jasna katalogują wszelkie obiekty bliskie Ziemi (near Earth object, czyli NEO) i nadają im stopień w skali Torino (obrazujący stopień zagrożenia) od zera do dziesięciu. W styczniu 2020 znane były 2044 obiekty potencjalnie zagrażające Ziemi (potentially hazardous asteroids, PHA), czyli takie, których orbity mogą się z ziemską przeciąć w odpowiednim czasie. Z nich 157 o średnicy przekraczającej kilometr, pozostałe mają rozmiary znacznie mniejsze, od kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Niestety, asteroid jest na tyle dużo, że co rusz jakaś zaburza orbitę innego. Bardzo utrudnia to dokładne obliczenia ich orbit i astronomowie mogą zrobić to tylko z pewnym prawdopodobieństwem.
Raz na kilka milionów lat w Ziemię uderza zaś ciało o średnicy rzędu kilometra, pozostawiając efektowny krater (i niszcząc życie w promieniu kilkuset kilometrów)
Zespół naukowców z holenderskiego Uniwersytetu w Lejdzie opracował do tego celu sieć neuronową, którą nazwał „Hazardous Object Identifier”, co w wolnym tłumaczeniu oznacza po prostu narzędzie do identyfikacji groźnych obiektów. Sieć odnalazła 11 asteroid o średnicy ponad stu metrów (których uderzenie z siłą setek kiloton mogłoby zrównać duże miasto z ziemią), które zbliżą się do naszej planety na niebezpieczną odległość, a uprzednio nieuwzględnionych przez NASA jako groźne. Badacze donoszą o tym w pracy opublikowanej w „Astronomy & Astrophysics”.
Żeby wyszkolić sieć neuronową, badacze „cofnęli zegar”, czyli za pomocą superkomputera obliczyli orbity ciał w Układzie Słonecznym na 10 tysięcy lat wstecz. Na podstawie tych dziesięciu tysięcy lat orbitalnych ruchów ciał w pobliżu Ziemi (NEO) oraz trajektorii znanych obiektów zagrażających naszej planecie (PHA) sieć nauczyła się rozpoznawać znane groźne asteroidy z 90,9-proc. skutecznością. A potem wśród obiektów bliskich Ziemi znalazła 11 nowych, które kiedyś znajdą się na kolizyjnym kursie.
100 lat spokoju
Żadna z odkrytych przez sztuczną inteligencję (ani wcześniej przez astronomów) asteroid nie zagraża nam bezpośrednio, bo blisko Ziemi znajdą się między 2131 a 2923 rokiem. Nie warto więc wierzyć w sensacyjne nagłówki, że za kilkanaście dni uderzy w Ziemię lub niebezpiecznie blisko minie ją asteroida. Kiedyś z pewnością jakaś się zbliży, ale na jej spotkanie zapewne ludzkość wyśle Bruce’a Willisa. Jak to się skończy – tego nie wie (na razie) nawet sztuczna inteligencja.
Zespół chciałby sprawić, żeby ich sieć była jeszcze dokładniejsza. Tłumaczy jednak, że jest to trudne, bo małe zaburzenia w obliczaniu orbit prowadzą do dużych zmian w końcowych wynikach. To stały problem nękający wyliczenia na podstawie numerycznych modeli nieliniowych, gdzie niewielkie różnice wejściowego parametru powodują bardzo duże różnice wyników. To ogranicza przydatność modeli numerycznych do dłuższych przewidywań.
Sieci neuronowe nie wyliczają niczego na podstawie równań, więc tej wady są pozbawione. Dzięki temu mogą przewidzieć zachowania układów chaotycznych (czyli niezwykle podatnych na zaburzenia) na kilka kroków więcej niż metody numeryczne, oparte na obliczaniu równań. Sztuczna inteligencja pozwala zajrzeć dalej za zasłonę przyszłości.