El peligro asociado a pequeños asteroides

Tunguska y Cheliábinsk: ¿Estamos menospreciando el peligro asociado a pequeños asteroides?

11/06/2015 Por Josep M. Trigo-Rodríguez

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Pequeños asteroides y restos de cometas cruzan frecuentemente la región próxima a la Tierra. Conocemos más de mil quinientos asteroides potencialmente peligrosos y unos ciento cincuenta de ellos cuyo diámetro es superior al kilómetro. Confiados en que el registro histórico no esté sesgado… ¿no estamos demasiado tranquilos…?

La aparente inmutabilidad de los cielos en una vida humana nos hace pensar que el espacio interplanetario está vacío pero nos equivocamos. Los observadores del firmamento nocturno saben que, de tanto en tanto, un meteoro o incluso un bólido atraviesa el firmamento. Tan sólo es cuestión de tiempo. El 30 de junio de 1908 tuvo lugar un acontecimiento que cambió nuestra percepción del peligro de impacto por asteroides. Un asteroide de pocas decenas de metros sobrevoló Siberia produciendo una inmensa bola de fuego que recorrió la remota región septentrional de Siberia. La interpretación del fenómeno como un evento de naturaleza meteorítica fue tomando forma pero, por lo remoto del lugar en que aconteció, la demostración de la devastación producida tardaría décadas en llegar. Las pruebas fotográficas de la devastación dejaron fuera de toda duda su naturaleza meteórica gracias a la expedición dirigida en 1927 por Leonid Kulik. Si bien no fue encontrado un cráter, la expedición pionera tomó imágenes de la devastación completa de la taiga acaecida diecinueve años antes (Fig. 1). El evento tuvo especial atención entre los medios de la época dada la detección de la onda de choque efectuada por los primeros sismógrafos en funcionamiento en aquel entonces. De igual manera, el polvo y cenizas producidas por la ablación y desintegración de la mayor parte del proyectil tuvo efectos sobre la atmósfera terrestre. Durante semanas el cielo nocturno sobre Europa fue anormalmente luminoso por esas partículas inyectadas en la estratosfera.

Figura 1. Imagen de la expedición de Leonid Kulik en donde la mayoría de los árboles habían sido literalmente abatidos por la onda de choque.
Figura 1. Imagen de la expedición de Leonid Kulik en donde la mayoría de los árboles habían sido literalmente abatidos por la onda de choque.

Aun a pesar de la prueba, durante décadas la devastación creada sobre más de dos mil kilómetros cuadrados de taiga siberiana dio origen a descabelladas hipótesis que ofrecían maneras alternativas de explicar lo que ocurrió aquel 30 de junio de 1908. Entre tales infortunios podríamos citar: la colisión con un mini agujero negro, el encuentro con partículas de antimateria, una bomba atómica o incluso la caída de una nave extraterrestre, etc… Todas ellas no tuvieron en cuenta que la descripción del fenómeno y sus efectos inmediatos sobre el entorno eran consistentes con la hipótesis de la bola de fuego de origen meteórico: columna de gas visible a grandes distancias, ondas sísmicas inducidas por la onda de choque, masivas cantidades de polvo inyectadas en la estratosfera, etc… Un estudio reciente de Mark Boslough (Sandia National Laboratories, Fig. 2) ha modelado la caída de Tunguska y apunta a que el evento fue producido por un objeto menor de lo que se pensaba. La energía total depositada podría haber sido un orden de magnitud a lo inicialmente planteado, con lo que rondaría entre 3 y 5 megatones de TNT. Tal energía sería la producida por un asteroide de treinta y cuarenta metros de diámetro impactando con la velocidad media de caída desde el cinturón principal. Dado que desconocemos los detalles del encuentro y sobre todo la velocidad inicial del objeto el error se propaga de manera que existe una incerteza bastante grande en esas conclusiones. Por ello, debemos recabar más datos y promover nuevos medios para estudiar estos inesperados encuentros.

Figura 2. Mark Boslough mostrando su modelo de la bola de fuego de Tunguska cuando alcanza el nivel del suelo en la taiga siberiana (Sandia Nat. Lab.)
Figura 2. Mark Boslough mostrando su modelo de la bola de fuego de Tunguska cuando alcanza el nivel del suelo en la taiga siberiana (Sandia Nat. Lab.)

Había pasado poco más de un siglo desde la caída de Tunguska y otro acontecimiento fortuito estaba preparado para golpear nuestra conciencia: la caída del meteorito de Cheliábinsk el 15 de febrero de 2013. Algo marcaría la diferencia desde el principio: el superbólido causado por la entrada de un asteroide con un diámetro de unos 18 metros fue fotografiado (Fig. 3) y filmado por decenas cámaras de vídeo. También fue registrado por modernos sensores incluso desde el espacio, algunas a bordo de vehículos particulares. Gracias a todos esos datos se pudo determinar la energía depositada en la atmósfera y la órbita heliocéntrica seguida por el objeto (Borovicka et al., 2014; Brown et al., 2014). Todo indica que no deberíamos de pecar de confiados pues el registro de grandes bólidos en siglos precedentes podría no haber sido adecuadamente interpretado.

Figura 3. Imagen del superbólido de Cheliábinsk, saturada por la intensidad de las fulguraciones. Imagen cortesía de Marat Ahmetvaleev.
Figura 3. Imagen del superbólido de Cheliábinsk, saturada por la intensidad de las fulguraciones. Imagen cortesía de Marat Ahmetvaleev.

ASTEROIDES PRÓXIMOS Y… ¡PELIGROSOS!

No debería sorprendernos que la Región Próxima a la Tierra sea transitada por rocas de muy diversa procedencia. Al ser la Tierra un planeta interior van cayendo sobre ella los restos del continuo procesado de otros objetos. Los asteroides que nos visitan son mayoritariamente fragmentos de otros mayores y proceden del cinturón principal. Se estima que menos de un diez por ciento de los objetos son núcleos cometarios provenientes de regiones externas a ese cinturón. Por ello se distingue entre los NEO (acrónimo anglosajón de Near Earth Objects) y los NEA (Near Earth Asteroids) en que nos referimos intrínsecamente a asteroides. Se trata de un aspecto sutil pero no menos importante dado que una pequeña parte de los NEO deben ser núcleos de cometas extintos. Lo sabemos pues poseen órbitas muy excéntricas y unas características reflectivas peculiares (son mucho más oscuros) que así lo corroboran. Por todo ello, suele reservarse el acrónimo NEA para los auténticos asteroides y por otro NEC (Near Earth Comet) para los cometas próximos a la Tierra. Así, por ejemplo, a finales de mayo de 2015 conocemos 12.743 NEO, de los cuales 12.642 son asteroides y, por tanto, 101 siguen órbitas típicamente cometarias. Estos últimos constituyen un porcentaje inferior a un 1 % de todos los NEO conocidos tal y como revelan las estadísticas actualizadas del Near Earth Object Program de JPL-NASA.

Los asteroides próximos a la Tierra (NEA) se clasifican en varios grupos de acuerdo con el valor del semieje mayor de su órbita (a) y de los valores de la distancia al afelio (Q) y al perihelio (q) (Fig. 4). Así, aquellos cuya órbita cumple las condiciones a > 1,0 AU y q < 1,02 AU se denominan Apolos y forman el grupo más numeroso: aproximadamente el 62 % de los NEA identificados hasta ahora se encuentra dentro de esta clasificación. Estos objetos cruzan la órbita de la Tierra, al igual que los NEAs tipo Aten, que son aquellos asteroides cuyo semieje mayor es menor que 1 AU, con distancias al afelio inferiores a 1.0167 AU. El tercer grupo es el de los denominados asteroides tipo Amor, que tienen a > 1 AU y distancias al perihelio comprendidas entre 1,02 y 1,3 AU. Las órbitas de los asteroides tipo Amor, por tanto, caen enteramente fuera de la de la Tierra, si bien se aproximan a nuestro planeta cuando se encuentran en su perihelio. Finalmente, un último grupo lo constituyen los IEO, acrónimo anglosajón de Inner Earth Objects y cuya órbita se encuentra en todo momento contenida dentro de la órbita de la Tierra.

Figura 4. Esquema de la clasificación de los NEA (Adaptado de NASA).
Figura 4. Esquema de la clasificación de los NEA (Adaptado de NASA).

Así pues, entre los objetos NEO encontramos los asteroides potencialmente peligrosos, también conocidos como PHA (Potentially Hazardous Asteroids). Se definen específicamente como aquellos NEO cuyas órbitas poseen una distancia mínima de intersección orbital de 0,05 U.A. y que, además, sean mayores de unos 150 metros de diámetro. Se conocen unos 1.559 PHA y, entre ellos, existen 151 con un diámetro estimado superior al kilómetro. Tal y como se muestra en la Fig. 3, encontramos 4.846 NEO en órbitas tipo Amor, 6.849 en órbitas tipo Apollo, 932 en tipo Aten, 15 en tipo Atira y 101 cometas en la región próxima a la Tierra (NEC).El interés de las agencias espaciales por estudiar estos objetos es creciente. Es obvio que si deseamos enfrentarnos a su hipotética amenaza deberemos conocer bien la estructura y la composición de estos objetos. Por ello su exploración, no sólo radica en sus enseñanzas científicas intrínsecas o su potencial como fuente de recursos mineros, sino también en comprender los métodos paliativos más eficientes contra ellos. La agencia espacial japonesa Hayabusa que se posó en noviembre de 2005 sobre el asteroide próximo a la Tierra 25143 Itokawa (Fig. 5). Esta sonda consiguió el 13 de junio de 2010 retornar en una cápsula en condiciones estancas muestras de partículas micrométricas de polvo la superficie de ese asteroide. Estas fueron las primeras muestras recogidas en la historia de la exploración espacial de la superficie de un asteroide (Nakamura et al., 2012).

Figura 5. El asteroide Itokawa y, a la derecha, una de las diminutas motas de polvo recuperadas por la sonda espacial Hayabusa (JAXA/ISIS).
Figura 5. El asteroide Itokawa y, a la derecha, una de las diminutas motas de polvo recuperadas por la sonda espacial Hayabusa (JAXA/ISIS).

El análisis del flujo de impactos de asteroides y meteoroides contra la Tierra está siendo reestimado con los nuevos datos que estamos obteniendo, día tras día. Es cuestión de esperar. Cuanto más grande es el tamaño del objeto que colisiona, muchísima menor es su probabilidad de impactar contra la Tierra, porque existen muchos menos objetos grandes que pequeños, siguiendo aproximadamente una ley de potencias. Este flujo de impactos ha sido estimado mediante diversas técnicas, una de las cuales se basa en el análisis de bólidos registrados en la atmósfera terrestre (Fig. 6). El análisis de impactos esporádicos de rocas contra la Luna advirtió que la tasa real de impactos es superior a la preestablecida (Ortiz et al. 2006). A raíz del análisis del análisis del evento de Cheliábinsk el propio Peter Brown publicó un estudio (Brown et al. 2013) en el que revisaba en un factor cercano a diez la tasa de impactos para objetos con un tamaño superior a 20 metros de diámetro. También los superbólidos registrados en las últimas décadas por la Red Española de Investigación sobre Bólidos y Meteoritos se desprende que ese debe corregirse al alza como corrobora la reciente detección (septiembre de 2013) del destello de impacto en la Luna más intenso y largo jamás registrado hasta ahora (Madiedo et al. 2014).

Figura 6. El flujo de impactos por pequeños objetos parece mayor de lo que se pensaba (Trigo Rodríguez y Madiedo, 2013).
Figura 6. El flujo de impactos por pequeños objetos parece mayor de lo que se pensaba (Trigo Rodríguez y Madiedo, 2013).

30-6-2015: EL DÍA DEL ASTEROIDE EN BARCELONA

Precisamente con el fin de evaluar los mecanismos que envían estos peligrosos proyectiles hacia la Tierra, evaluar la magnitud de su potencial impacto y explorar la oportunidad tecnológica que supone aprovechar sus recursos mineros, estamos organizando para el próximo 30 de junio lo que pretende ser un foro de debate y un evento destinado a presentar al público general, empresas y medios de comunicación la era que acaba de iniciarse en el estudio y la exploración de los cuerpos menores del sistema solar (Fig. 7). Este congreso internacional nace en el marco del programa internacional de difusión y concienciación llamado: Asteroid Day. Nuevas misiones y proyectos espaciales están destinadas al retorno de muestras y al estudio desde la Tierra de los Asteroides Cercanos a ésta (Osiris-Rex y Hayabusa 2), e incluso para probar las técnicas de desvío por impacto directo contra asteroides peligrosos (AIM/DART). Este encuentro, creado en el marco del Día Internacional del Asteroide (Asteroid Day) que conmemora la caída de Tunguska (30 de junio de 1908), quiere ofrecer tanto a las empresas espaciales, centros de investigación, y a entusiastas de asteroides y cometas un entorno para promover la cooperación y la conciencia pública. No se trata de conmemorar la que pudo ser una gran catástrofe sino tomar conciencia del peligro y la oportunidad que suponen los asteroides que se aproximan a nuestro planeta. El congreso de Barcelona marcará una nueva era en la que aprenderemos a explorar y entender los asteroides próximos a la Tierra. Su exploración futura justo acaba de comenzar…

Figura 7. Detalle del póster del Asteroid Day Barcelona. Imagen cortesía Yoshikawa Makoto (JAXA).
Figura 7. Detalle del póster del Asteroid Day Barcelona. Imagen cortesía Yoshikawa Makoto (JAXA).

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Borovicka J. (2013) The trajectory, structure and origin of the Chelyabinsk asteroidal impactor. Nature 503, 235-237.

Brown P.G. (2013) A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors, Nature 503, 238-241.

Madiedo J.M. et al. (2014) A large Lunar impact blast on September 11th 2013, Mon. Notices Royal Astron. Soc. 439, 2364-2369.

Nakamura E. et al. (2012) Space environment of an asteroid preserved on micrograins returned by the Hayabusa spacecraft, Proc. National Academy of Sciences, doi: pnas.1116236109.

Ortiz J.L., et al. (2006) Detection of sporadic impact flashes on the Moon: Implications for the luminous efficiency of hypervelocity impacts and derived terrestrial impact rates. Icarus 184, 319-326.

Trigo-Rodríguez J.M. y J.M. Madiedo (2013) Asteroides y cometas como cuerpos progenitores de meteoritos: su peligro de impacto con la Tierra. Revista AEPECT 21:3, 293-301.

Sobre el autor:

Josep M. Trigo-Rodríguez

Josep M. Trigo-Rodríguez

Científico titular del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC) y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), e I.P. del Grupo de Meteoritos, Cuerpos menores y Ciencias Planetarias del ICE-CSIC. Entre 2003 y 2005 fue postdoc del Instituto of Geofísica y Física Planetaria de UCLA. Tras la publicación de más de medio centenar de artículos arbitrados sobre los cuerpos menores del Sistema Solar y más de una decena de libros, el Minor Planet Center catalogó un asteroide en su honor con el nombre: 8325 Trigo-Rodríguez.

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