Meteoroides esperados e inesperados

De vez en cuando algún fenómeno natural nos hace recordar que habitamos un planeta en el que la incertidumbre nos sorprende despertando los viejos temores apocalípticos. Así pasó el pasado 15 de febrero, día en el que los precisos cálculos científicos habían trazado con precisión la visita del asteroide 2012 DA14 cuya presencia, aunque cercana, no iba a causarnos problema alguno. Sin embargo, horas antes del esperado máximo acercamiento de aquel asteroide, otra roca llegada del espacio causó un gran estruendo cerca de los Urales sin que nadie advirtiera antes su existencia.

2012 DA 14

El asteroide 2012 DA 14 no se desvió de la trayectoria esperada por los astrónomos y astrofísicos que han estudiado su desplazamiento. España volvió a ser protagonista, después del descubrimiento del asteroide en el Observatorio Astronómico de la Sagra el 22 de febrero de 2012, con el astrofotógrafo Daniel López que grabó en el Teide el mejor vídeo de su paso según la NASA.

A las 19:25 UTC algo menos de 30000 kilómetros fue lo que separó a la Tierra de esta gran roca de unos 40 metros de longitud. Ha sido el mayor acercamiento registrado de un cuerpo celeste de estas características  a nuestro planeta (27860 Km de altura).   Es posible que tras el cambio de órbita que ha sufrido 2012 DA 14 se haya convertido en un objeto potencialmente peligroso que no habrá que olvidar para futuras fechas donde volverán a producirse nuevos encuentros.

Meteoroides inesperados

16 horas antes del paso de 2012 DA 14 (a las 9:15 del 15 de febrero(hora local)) un meteroide de unos 17-18  metros de diámetro con una masa de unos 10000 Tm surcó el cielo ruso dirección noroeste durante unos 32 segundos a una velocidad de 13-19 Km/s  fragmentándose y dejando una estela de humo tras su explosiva desaparición a una altura comprendida entre los 20 y 30 Km. La energía liberada tras la disgregación del meteroide o superbólido fue de unos 370-470 kilotones (equivalente a 30-40 bombas atómicas como la de Hiroshima) lo que produjo una emisión de luz que llegó a superar a la del sol. Luego, tras un minuto y medio, la onda expansiva causó tal estruendo que acabó destrozando ventanas y tejados (la presión de las ondas sonoras fue de 10 a 20 veces superior que el valor necesario para producir algún daño). Hubo miles de heridos y por suerte nadie falleció. Quizás si la entrada se produjera con un ángulo mayor (15-20º de inclinación), el efecto hubiera sido mucho más demoledor aunque es posible que la fase final de la explosión se produjera sobre la ciudad. La curiosa afición que tienen los rusos de poner videocámaras en sus coches permitió captar el fenómeno desde muchos puntos de vista lo que seguramente convertirá a este gran pedrusco espacial, bautizado como el meteorito de Cheliábisnky, en el más conocido desde el de Tunguska, en 1908. De hecho, este tipo de impactos se estima que acontecen cada 100 años.

Fotografía del meteoroide de Chelyabinsk en el momento de máxima liberación de energía

Área de impacto del Meteorito de Chelyabinsk

La máxima liberación de energía se produjo en el momento de la desintegración de la roca. Durante la entrada en la atmósfera, la fricción frena y calienta el objeto que la atraviesa al mismo tiempo que la capa de aire que lo rodea se comprime y se vuelve ardiente. Parte de esta energía radiada hacia el objeto produce su fragmentación lo que facilita un mayor contacto con la masa candente de aire incrementando la erosión del cuerpo sólido que finalmente puede terminar explosionando y desintegrándose cuando la diferencia de presiones entre sus extremos es tan grande como para generar una fuerza capaz de superar la tensión que mantiene cohesionado al meteoroide.

Estimación de la trayectoria seguida por el meteorito (en verde). En rojo área de detección del radar de Krasnoyarsk para el que fue invisible el meteoroide.

A pesar de la coincidencia entre el paso del asteroide 2012 DA 12 y el meteorito de Cheliábinsky los expertos han descartado que haya relación entre ambos. La principal argumentación para negar cualquier nexo es el de las diferentes direcciones de los dos objetos lo que sus órbitas son diferentes. Sin embargo, un reciente estudio da cabida a la especulación de que ambos asteroides pudieron pertenecer a uno mayor que se fragmentó en el pasado.

Queda para el debate si hubo entre los acontecimientos de Tunguska y Chelyabinsk  alguno o algunos impactos que fueran mayores.  También queda para la discusión nuestra capacidad para detectar objetos de este tipo, invisible a nuestros satélites y observatorios terrestres (como ha quedado demostrado con los radares rusos). El escaso ángulo del meteoroide respecto al sol y su pequeño tamaño han hecho que impactara sin que antes ningún sistema de detección logrará localizarlo (aunque el Meteosat captó su entrada además de detectores de sonidos de baja frecuencia y sensores del gobierno de Estados Unidos). Esto cuanto menos, como pasó en el caso de lo ocurrido en Tunguska en 1908, vuelve a incidir en el inquietante hecho de nuestra falta de defensas ante amenazas de este tipo. Ya no es que  podamos hacer poco para anular el impacto, además nos encontramos ante la incertidumbre de la caída de una roca sideral totalmente inesperada.

NEOs, pedruscos siderales amenazantes

Los NEOs son restos de cometas y asteroides que por las fuerzas gravitacionales han ido a parar en las cercanías de nuestro planeta y por lo tanto con alguna probabilidad de impactar contra la Tierra.

Los NEOs se han dividido en dos grupos, uno es el de los NEC (cometas cuya órbita es cercana a la terrestre) y el otro es el de los NEA (asteroides con órbitas cercanas a la terrestre). Los asteroides NEC se dividen a su vez en:

–Asteroides Apollo: asteroides con una órbita de semieje mayor que la del de la órbita terrestre, aunque con una excentricidad suficiente en la mayoría de los casos para que haya una intersección entre ambas órbitas. Entre estos cuerpos celestes se encuentra Sísifo, un asteroide de 10 kilómetros de diámetro, tamaño suficiente para borrar a la especie humana si impacta contra la Tierra.

–Asteroides Atón: asteroides con órbitas de semiejes mayores más pequeños que la terrestre pero con una excentricidad que puede hacer que ambas órbitas se crucen. Dentro de este grupo está el famoso 99942 Apophis del que se ha dicho que puede impactar con nuestro planeta en 2029 o 2036 tras sufrir el efecto gravitacional de nuestro planeta (1 posibilidad entre 45000 posibilidades). Este potencial peligro ha sido totalmente descartado por la NASA recientemente.

–Asteroides Amor : objetos con una órbita que pueden pasar cerca de nuestro planeta pero raramente cruzarla. La mayoría de estos asteroides potencialmente peligrosos son restos de asteroides mayores existentes en el Cinturón de Asteroides.

Los NEOs tienen una gran variedad de formas y tamaños. Los menores de 200 metros suelen ser una sola pieza mientras los de diámetro mayor están formados por varios fragmentos que forman un conjunto cohesionado por las fuerzas gravitacionales entre ellos.  Nuestra atmósfera evita que la mayoría de los NEOs menores a 50 m impacten con virulencia contra la corteza terrestre. Diariamente, caen tantos meteoritos de este tipo sobre la Tierra que la materia sumada de todos ellos es de unas 100 toneladas.

A partir de los 50 metros para arriba, la destrucción ocasionada por el  impacto de un meteorito es peligroso y va incrementándose con el tamaño. Veamos  las probabilidades de impacto y daños ocasionados por estas grandes rocas espaciales (Chapman, 2007).

• Menos de 0,3 m de diámetro de diámetro: equivalente a una explosión de 2 toneladas de TNT. No pasa de la atmósfera superior. Cada año caen mil. Bólido que deja una estela luminosa en el cielo nocturno.
• Entre 0,3 y 1 metro de diámetro: equivalente a unas 100 toneladas de TNT. No pasan de la atmósfera superior, aunque algunos meteoritos disgregados pueden llegar a la corteza terrestre. Cada año caen unos 400. Se produce un bólido que genera una luminosidad cercana a la del sol durante segundos.
• Entre 1 y 3 metros de diámetro: tienen una energía de 2 kilotones. Se disgregan en la parte superior de la atmósfera. Cada año unos 2 objetos de este tipo son capturados por nuestro planeta. Producen una explosión cegadora.
• Entre 3 metros y 10 metros de diámetro: el calor producido por el rozamiento con la atmósfera superior disgrega a estos cuerpos planetarios liberando una energía de 100 kilotones. La explosión es colosal y la onda expansiva puede ser tan energética como para romper ventanas. El impacto de los restos sobre el terreno tiene un efecto mínimo.
• Entre 10 metros y 30 metros de diámetro: liberan una energía de 2 megatones. La probabilidad de que impacte contra la tierra un asteroide de este tipo es del 40%. Estallan en la estratosfera ocasionando una onda de choque capaz de derribar árboles y tirar abajo casas de madera varios kilómetros a la redonda. En regiones pobladas ocasionaría bajas humanas.
• Entre los 30 y 100 metros de diámetro: energía liberada de 80 megatones cuando explotan en la parte baja de la atmósfera o muy cerca de la superficie terrestre . El daño ocasionado afectaría a una pequeña región y puede dejar un cráter de 1 kilómetro de diámetro. Probabilidad de que impacte un asteroide de este tamaño contra la Tierra es de 1%.
• Entre los 100 y 300 metros de diámetro:  equivalente a una liberación de energía de 2000 megatones. Impacta contra la corteza terrestre dejando un cráter de 5 kilómetros. Tsunamis  de 100 metros de altura, debastación de cientos de kilómetros a la redonda y muchas víctimas. Hay un 0,2% de probabilidad de que caiga en cualquier parte de la Tierra.
• Entre 300 metros y 1 kilómetro de diámetro: con una energía de 80000 megatones afectan a una gran zona. Si cae en el mar los tsunamis anegarían una extensa franja de costa. Produce daños en todo el planeta, extendiendo sus efectos sobre la atmósfera y produciendo un cambio climático. 0,02% es la probabilidad de impacto.
• Entre 1 y 3 kilómetros de diámetro: 1,5 millones de megatones. Capaz de producir extinciones masivas de especies, cambios climáticos y ecológicos intensos y duraderos. Destruiría nuestra civilización y perecería gran parte de la  población humana mundial. La probabilidad de un impacto de este tipo es de 1 entre 50000.
• Entre 3 y 10 kilómetros de diámetro: 100 millones de megatones serían suficientes para llevarse por medio a nuestra especie y la mayor parte de la vida terrestre.  Existe una posibilidad entre un millón de que algo así ocurra.

Para cuantificar el peligro de impacto con uno de estos asteroides se usan dos escalas: la escala de Turín y la escala técnica de Palermo.

La Escala de Turín se divide en 10 valores, cada uno asociado con un color. El valor cero está asociado al blanco y el valor  comprendido entre 8-10 (máximo, colisión segura de consecuencias globales) pertenece al color rojo. En medio, el color verde representa una peligro leve, el amarillo moderado y el naranja una amenaza. En el eje vertical se indica la energía cinética liberada por el meteorito en Megatones y en el eje horizontal la probabilidad de colisión. Cuanto más arriba en la gráfica, las consecuencias del impacto del meteorito afectarán a una mayor región del planeta.

Escala de Turín

Es una escala reciente ya que se presentó en 1995 en la Conferencia de las Naciones Unidas tras ser ideada por Richard P Binzel, un científico del M.I.T.

La Escala Técnica de Amenaza de Palermo  es logarítmica (base 10) y por lo tanto continua.

Los mayores asteroides conocidos oscilan en dimensiones desde los 900 kilómetros de diámetro de Ceres (considerado un planetoide) a los más de 500 kilómetros de Palas y Vesta hasta los 50 kilómetros.  Se ha estimado que existen unos 30 que superan los 200 kilómetros de diámetro, 700 que miden más de 50 kilómetros de diámetro y  un millón  los que tienen un diámetro entre 1 kilómetro y 100 metros.  Sin embargo, la gran mayoría se localizan en el llamada Cinturón de Asteroides, con unas órbitas que no representan peligro, aunque estas puedan ser alteradas por efectos gravitacionales o impactos entre asteroides.

Se han localizado unos  400000 NEOs en el Sistema Solar interno con unos diámetros comprendidos entre unos pocos metros y varios cientos de kilómetros (Armagh Observatory, Ferrán Claudín, 2008), esta cifra se reduce a 4000 según la Universidad de Pisa . Otras estimaciones, como las hechas con el telescopio espacial WISE , han calculado unos 21000 asteroides mayores de 100 metros cercanos a  nuestro planeta de los que solo conocemos 5200.  De estos los más peligrosos son los que tienen unas órbitas cercanas a la Tierra o que cruzan a la órbita de traslación de nuestro planeta.  Cualquier de estos objetos se consideran potencialmente peligroso a partir de un acercamiento a la Tierra de 7 millones y medio de kilómetros.  Se ha estimado en 800 los que potencialmente podrían causar algún daño (PHA) (Potentially Hazardous Asteroids). Cada semana o cada pocos meses, un asteroide pasa a una distancia de entre 200000-100000 kilómetros de la Tierra según investigaciones del Space Research Institute. http://en.rian.ru/analysis/20130531/181439126/Russians-Propose-Space-Billiards-for-Planetary-Defense.html

Asteroides que se acercarán a la Tierra en los próximos 200 años. Fuente: NASA.gov.

Mapa del sistema solar interno donde pueden apreciarse los 379084 cuerpos identificados (NEO) hasta agosto de 2007. Los cuerpos oscilan entre unos pocos metros y un pequeño planeta. Los puntos en verde son asteroides que no representan peligro; los puntos amarillos son asteroides cercanos a la Tierra pero que no cruzan su órbita; en rojo, los asteroides cercanos a la Tierra que cruzan su órbita.

Métodos de prevención

En la actualidad no existe ningún artefacto o invención que nos garantice tener un escudo anti-asteroides. Lo que si es posible es estudiar el cielo como hacen los astrónomos asociados al programa «Spaceguard Survey» a la búsqueda de NEOs que puedan impactar con la Tierra y de esta manera prevenir y disminuir, en la medida de lo posible, los efectos adversos provocados por la caída del meteorito. Otra iniciativa parecida es la de ATLAS (Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System).

«Catalina Sky Survey», otro de estos programas, descubre cada año 600 NEAs con la ayuda de los telescopios de Arizona y Australia. Desde mediados de la primera década del siglo XXI, estas observaciones han permitido detectar hasta un 90% de los asteroides cercanos a la Tierra mayores de 1 kilómetro de diámetro que han sido catalogados por la NASA.

En Hawai se ha puesto en marcha uno de los 4 telescopios Pan-STARRS telescopes. Es el segundo en mayor número de detecciones de NEA, hasta 256 en todo 2012, la mayoría de un diámetro de cientos de metros.

Con la construcción en Chile del Large Synoptic Survey Telescope (LSST) se detectarán objetos en movimiento, sin embargo a pesar de sus más de 8 metros de diámetro tendría dificultades para encontrar asteroides como el caído en  Cheliábinsky. Tardará años en catalogar la mayoría de los asteroides con un tamaño superior  a los 140 metros.

Por otro lado, se hace necesaria una mayor inversión en nuevas sondas que rastreen el cielo en busca de estos pequeños cuerpos celestes. Una de esas futuras sondas es la que se podría poner en funcionamiento en 2018, El Telescopio Espacial Centinela del Espacio perteneciente a la Fundación B612 escanearía el Sistema Solar más cercano hasta una distancia similar a la órbita de Venus. Con su ayuda se podría en 6 años y medio conocer hasta el 90% de los asteroides más cercanos a la Tierra. Algunas estimaciones hablan de que el Centinela del Espacio podría descubrir hasta el 50% de los asteroides mayores de 50 m de diámetro.

Las líneas de las ideas que de momento se manejan para diseñar un futuro sistema de protección planetaria contra NEOs son:

–Fragmentar el NEO: mediante láser, misiles nucleares o colisiones con sondas se destroza al objeto dejando restos menores a 30 metros. Se puede aplicar a asteroides compactos menores de 100 metros. Los efectos azarosos de una generación de objetos más pequeños no evita los efectos del impacto aunque pueda reducir su destrucción global cambiándola por otra más localizada en pequeñas regiones o ciudades. Otro de los problemas es la enorme velocidad del NEO muy superior a la velocidad óptima para que se produzca el efecto de la detonación nuclear lo que hace que tenga que ser introducido en el cuerpo del cometa o asteroide antes de su activación.

–Desviar el NEO: es un método menos dramático. Consiste en apartar de la trayectoria de colisión al NEO usando sondas que desplacen al NEO una vez que se han acoplado a él o interaccionar con él gravitacionalmente.  En este caso se tendría que localizar con más de un año de antelación al asteroide o cometa con una órbita de colisión. También se puede usar la fuerza bruta de una desviación con el lanzamiento de un objeto que altere la órbita.

Las naves  necesitarían un sistema inteligente de navegación automática capaz de maniobrar con mucha precisión en las horas previas al acercamiento sin ayuda externa ya que las distancias a la que se encontrasen, las grandes velocidades a las que viajasen  y el intervalo de tiempo en el que tomasen decisiones  impiden que sean guiados desde la Tierra. Los escenarios en los que se puede encontrar una de estas sondas es muy variable lo que obliga a que el sistema de navegación automática pueda ser lo suficientemente inteligente para resolver sobre la marcha situaciones cuyas soluciones no han sido programadas.

–Captura del NEO:

La NASA está diseñando una misión (Impactor for Surface and Interior Science (ISIS)) cuyo objetivo será el de hacer blanco en un asteroide de 500 metros de ancho llamado 1999 RQ36 tras pasar el «impactador» alrededor de Marte.  Además de datos sobre el efecto del impacto en la superficie del asteroide,  la composición interior del asteroide, gracias a los materiales despedidos tras el choque con el proyectil que lo «bombardeará», también se tendrá información de la leve variación de la órbita del asteroide. Estos cambios serán estudiados gracias a otra sonda (OSIRIS-Rex) que se encontrará orbitando alrededor de 1999 RQ36. Esta información será muy importante para diseñar futuras sondas que tengan el fin de ir mejorando la manera de desviar cualquier NEO que amenace nuestra tranquilidad.

Más arriesgada es la misión ARM (Asteroid Retrieval Mision) cuyo objetivo será atrapar un asteroide y situarlo en órbita alrededor de la Luna. La misión se realizará en dos etapas:

Primer paso: una sonda de gran masa (casi 20000 kg) atrapará un pequeño asteroide de un diámetro inferior a los 7 m con una enorme bolsa que se cerrará alrededor del pedrusco. El enorme peso de la sonda necesario para la captura es compensado con la poca masa del combustible empleado en la propulsión de la nave. Empleará gas xeón, tetróxido de dinitrógeno y MMH en su propulsión iónica.  La misión programada para la próxima década, se tomará con calma ya que el viaje durará entre unos 6 y 10 años.  Tras la selección del asteroide, el acercamiento sincronizándose con su rotación y la captura, la nave arrastrará a la roca hasta el punto L2 de Lagrange, , del sistema Luna-Tierra, sobre la cara oculta de nuestro satélite. Eso ocurrirá en la década de los 30.

Captura del asteroide

Los astronautas llegando al asteroide

Segundo paso: astronautas de la NASA en la nueva nave Orión se desplazarán hacia el asteroide. Problemas relacionados con la búsqueda infructuosa del asteroide que se acerque al adecuado, el tiempo necesario para finalizar la misión, la inexperiencia en viajes tripuladas de larga distancia y el escaso presupuesto crean serias dudas sobre la viabilidad del proyecto.

Esta misión con la que se pretende reiniciar los viajes tripulados espaciales podría tener su continuidad en la explotación minera de asteroides. Existen algunas iniciativas para llevar a cabo estas actividades mineras. Planety Resources se sitúa en la línea de salida dispuesta a ser la primera empresa en explorar un nuevo campo de extracción de materias primas.  Grandes magnates, entre los que destacan Larry Page  y Eric Schmidt (Google), James Cameron o Richard Brason, han apostado por esta idea cuyos autores forman un grupo variopinto entre los que se encuentran un astronauta y varios ingenieros que han trabajado en la NASA y los fundadores de la Fundación del Premio X, Peter Diamandis y Eric Anderson . Han ideado un proyecto en tres fases. En la primera, telescopios espaciales sondearán el espacio más cercano para hacer una catalogación de todos los asteroides que puedan observar. En un segundo paso, se lanzarían sondas hacia los asteroides más interesantes para inspeccionarlos a fondo y analizar su composición posándose en ellos y perforándolos. Es posible que se diseñen para que vuelvan a la Tierra con muestras. Finalmente, tras hacer una última selección, misiones robóticas se enviarían a los asteroides de mayor interés comercial con el objetivo de iniciar la perforación y extracción de minerales para posteriormente traerlos a la Tierra. Unos 10 años es el plazo fijado para ver los primeros resultados de la actividad minera.

Deep Space Industries es el nombre de otra compañía que se quiere sumar a esta caza  de rocas siderales.

Así imaginan el futuro de la minería espacial en Deep Space Industries

A pesar de los enormes beneficios y la necesidad imperiosa de localizar nuevas fuentes de materias primas lo cierto es que son enormes los riesgos de estos proyectos y muchas las lagunas que dejan las elucubraciones con las que se han trazado sus lineas maestras. Cualquier imprevisto, es de suponer que surgirán muchos, elevará todavía más los costosos gastos. Las empresas necesitan beneficios en un corto espacio de tiempo y son poco tolerantes a las grandes desviaciones de los objetivos fijados, algo que es normal en las organizaciones públicas, más adaptadas a los largos plazos  sin estar tan agobiadas por la presión financiera.  Otra de las dudas es saber la reacción de los mercados ante la llegada de los minerales. ¿Puede desestabilizar los precios? ¿Cuál será la reacción de los especuladores? ¿alteraría estos cambios los beneficios esperados por los empresarios y por lo tanto terminaría arruinando el proyecto de explotación minera espacial?

Se me vienen a la cabeza tres imágenes. Una es la del peso que sobre la economía española tuvo el oro traído de las tierras conquistadas en América ; otra es la película «La mujer en la Luna» (Frizt Lang) , en la que los banqueros conspiraban contra el primer viaje a la Luna porque temían que el oro que traerían de allí arruinaría sus negocios. Por último, el Planeta Asturias de la película «Acción Mutante» (Alex de la Iglesia).

Aunque a estas alturas, el escepticismo sobre grandes planes espaciales es alto, solo hay que ver en que han quedado los planes de viajes tripulados a Marte, turismo espacial o del regreso a la Luna…, el espacio será siempre el camino marcado para el progreso de la humanidad en los próximos siglos. Ahí fuera existe un espacio infinito para la expansión y cambio de la especie humana.

Para más información:

Blog de Daniel Marín.

Blog Naukas.

Blog Microsiervos.

Un sistema con 3 supertierras en zona habitable

Un nuevo gran descubrimiento astrofísico. En el sistema planetario Gliese 667C científicos de ESO han localizado 7 exoplanetas, de los cuales 3 son supertierras que se encuentran en la zona habitable.

La estrella Gliese 667c

Vuelve a los titulares de los boletines de noticias científicas Gliese 667C, la estrella más pequeña perteneciente de un sistema formado por 3 estrellas. Es una enana roja con un diámetro que es la tercera parte del Sol. Su luminosidad es 1,4% con respecto a la solar.

Visión del sistema de tres estrellas Gliese 667. La estrella alrededor de la que orbita esta planeta es la más pequeña Gliese 667C que orbita alrededor de las dos estrellas mayores del sistema, en la imagen aparecen en lo alto.

Tan solo se encuentra a 22 años luz, en la Constelación de Escorpio. El interés por esa zona de la galaxia se ha vuelto avivar tras el reciente descubrimiento realizado con el instrumento HARPS  junto a varios observatorios. Ahora se tienen indicios para asegurar que hay más de los tres planetas hasta ahora conocidos. Siete podrían ser los posibles planetas que orbitan alrededor de la estrella más débil de las tres. Entre esos planetas hay tres de un tamaño comprendido entre la Tierra y Urano, y los tres caen dentro de la llamada zona de habitabilidad. Dicha región tiene las condiciones de temperatura adecuadas para que exista agua en un planeta rocoso. Al ser la estrella Gliese 667C muy fría, la zona de habitabilidad está muy cercana a ella (en un radio menor que el de la órbita de Plutón). Es la primera vez que se encuentra una estrella de tan poca masa con más de un exoplaneta,  posiblemente rocoso y orbitando a una distancia óptima para la existencia de vida.