martes, 21 de mayo de 2013

Cuerpos que podrían impactar la Tiera

El propósito de este artículo es conversar un poco sobre las consecuencias y probabilidades de una colisión entre un cuerpo del espacio y la Tierra.
Los cuerpos más pequeños del espacio exterior (meteoroides) son más abundantes y más difíciles de detectar antes de un inminente impacto, pero los efectos de una colisión son menores.

http://impact.arc.nasa.gov/gallery_main.cfm
Los cuerpos de mayor tamaño (asteroides y cometas) son menos abundantes, más fáciles de detectar con anticipación, pero los daños en la Tierra podrían ser devastadores.

A la fecha se tienen catalogados, con sus características f
ísicas y orbitales una buena mayoría de estos cuerpos, que eventualmente podrían acercarse a las Tierra. Ninguno de ellos tiene predicha una órbita de colisión con la Tierra en el futuro cercano. Considero que los observatorios (http://neo.jpl.nasa.gov/news/news176.html), que se dedican a este tipo de vigilancia, nunca ocultarían la información y la proporcionarían al publico y a los gobiernos, para tomar las medidas pertinentes.

El peor escenario que puede provocar una colisión con un objeto de un diámetro de unos 20 km, sería una combinación de desastres como la formación de un gran cráter y el lanzamiento de los desperdicios a grandes distancias, la radiación térmica prolongada que provocaría graves quemaduras e incendios, la onda de choque en la atmósfera que tumbaría muchas construcciones, el efecto sísmico, y la formación de un tsunami. Objetos mayores si podrían causar cambios globales notables en el planeta.

Los llamados Objetos Cercanos a la Tierra (NEO en inglés), son objetos “pequeños” cuya órbita los lleva a las proximidades del planeta. Pueden ser clasificados como Cuerpos Menores del Sistema Solar: meteoroides, asteroides o cometas.
En este sitio puede ver imágenes y datos de los siete meteoritos más grandes encontrados en la Tierra. Van desde el Willamette de 15,5 toneladas (3,0x 1,98x 1,3 m), hasta el Hoba de 60 toneladas (2,7x 2,7x 0,9 m), ambos de hierro y níquel. Esto le puede ayudar a estimar el tamaño máximo de un meteoroide. El límite inferior lo tienen las partículas promedio que se producen en las “lluvias de meteoros”, pero estos últimos no son de interés para considerarlos en el cálculo de riesgo para la Tierra.
El objeto 212 DA 14, que sobrevoló la Tierra el 15 de febrero, el mismo día del estallido del meteoro de Chelyabinsk, se considera un “pequeño asteroide”, pues su diámetro se estimó en unos 45 m.

http://www.spaceweather.com/archive.php?view=1&day=21&month=05&year=2013
http://www.skyandtelescope.com/observing/home/Biggish-Asteroid-1998-QE2-Pays-Earth-a-Visit-209488881.html 
http://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_110957&feature=iv&src_vid=UGIMdUVtsfc&v=hN6LYmIQ6XA 
http://www.ustream.tv/recorded/33543225 
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/30may_asteroidmoon/
http://www.youtube.com/watch?v=ssYnC90U0mM

http://events.slooh.com/ 
Desde luego, entre los NEO hay asteroides más grandes como 99942 Aphophis de 40 000 toneladas (325 m de diámetro) y  4179 Toutatis de 50 millones de toneladas (4,5x 2,4x 1,9 km), ambos de composición rocosa (silicatos).
El cometa de Halley tiene un núcleo de unas 220 millones de toneladas (15x 8x 11 km), con una densidad promedio cercana a la del agua o del hielo, pero su órbita estable y un poco lejana no hace que este objeto sea peligroso para la Tierra. Desde luego, hay cometas más pequeños y cercanos, pero también mucho más grandes y distantes,  como el Hale Bopp.
Entonces para tratar el tema de las colisiones y sus efectos, no importa mucho el tipo de NEO, sino más bien algunas de sus características  orbitales y físicas, tales como:

  • Dimensiones (o diámetro): Junto con la densidad y la velocidad permite calcular la masa y energía cinética. 
  • Densidad: El proyectil puede ser metálico (8000 kg/m3), de roca sólida (3000 kg/m3) o porosa (1500 kg/m3), o de hielo (1000 kg/m3). 
  • Velocidad de impacto: Antes de entrar a la atmósfera, los valores poisbles están entre 11 km/s y 51 km/s (valor típico (17 km/s). 
  • Angulo de impacto: Si es normal (90°), rasante (0°), o un valor intermedio. El más probable es 45° 
  • Desde luego también son importantes las condiciones del sitio de impacto, pues las consecuencias son diferentes si ocurre sobre el océano o sobre la corteza terrestre. Esto se puede caracterizar por medio  de la Densidad del sitio de impacto: Agua (1000 kg/m3) y su profundidad, roca sedimentaria (2500 kg/m3), o roca cristalina (2750 kg/m3). 
  • La distancia del sitio de impacto al observador, es desde luego muy importante.
A continuación presento algunos cálculos hechos con Earth Impact Effects Program del Imperial College de Londres y la Universidad Purdue, para un proyectil cuya densidad es 3000 kg/m3 (roca sólida), con una velocidad de impacto de 40 km/s, un ángulo de impacto de 45°. Supondremos un  observador a 100 km del sitio de impacto. 


A.  Proyectil de 1,5 m de diámetro.
Intervalo promedio (probabilidad) entre impactos: 6 meses.
Energía antes de entrar a la atmósfera: 1,0x10-3 Megatoneladas de TNT.
No produce cambios globales sobre la Tierra.
Proyectil estalla en una nube de fragmentos a 55 km de altitud.
Impacto sobre roca sedimentaria.

- No se forma un cráter, pero algunos fragmentos grandes pueden llegar a la superficie terrestre.
- El sonido del estallido en el aire puede pasar desapercibido.

B. Proyectil de 15 m de diámetro.
Intervalo promedio (probabilidad) entre impactos: 111,1 años.
Energía antes de entrar  la atmósfera: 1,01 Megatoneladas de TNT.
No produce cambios globales apreciables sobre la Tierra.
Proyectil estalla en una nube de fragmentos a 26 km de altitud.
Impacto sobre roca sedimentaria.

- No se forma un cráter, pero algunos fragmentos grandes pueden llegar a la superficie terrestre.
- El sonido del estallido llega 5,2 segundos después del impacto. Fácilmente audible (44 decibeles).

C. Proyectil de 150 m de diámetro.
Intervalo promedio (probabilidad) entre impactos: 23000 años.
Energía antes de entrar  la atmósfera: 1,01 x103 Megatoneladas de TNT.
Proyectil comienza a romperse a 68 km de altitud.
No produce cambios globales apreciables sobre la Tierra.
Impacto sobre agua, profundidad 5 km, sobre roca cristalina

- El “cráter” en el agua tiene un diámetro de  4,88 km.
- El cráter en el fondo oceánico es de 21 cm de diámetro y 5 cm de profundidad.
- La radiación térmica llega 90 milisegundos después del impacto.
- El bólido (visible) mide 1,84 km de radio.
- No hay efecto sísmico
- El sonido del estallido llega 5,0 minutos después del impacto. Como tráfico fuerte (76 decibeles).
- El tsunami llega 14 minutos después del impacto, con ondas de amplitud entre 22 cm y 17 m.

D. Proyectil de 1,5 km de diámetro
Intervalo promedio (probabilidad) entre impactos: 4,6 millones de años.
Energía antes de entrar  la atmósfera: 1,01 x106 Megatoneladas de TNT.
No produce cambios globales apreciables sobre la Tierra.
Impacto sobre agua, profundidad 5 km, sobre roca cristalina

- El “cráter” en el agua tiene un diámetro de  34 km.
- El cráter en el fondo oceánico es de 11 km de diámetro y 609 m de profundidad.
- La radiación térmica llega 810 milisegundos después del impacto.
- El bólido (visible) mide 31,5 km de radio.
- Mayoría de la vegetación prende fuego, quemaduras de tercer grado en el cuerpo.
- El efecto sísmico llega en 20 s. 7,4 en la escala  Richter.
- El sonido del estallido llega 5,0 minutos después del impacto. Puede ser doloroso (117 decibeles).
- El tsunami llega 7,8 minutos después del impacto, con ondas de amplitud entre 200 cm y 794 m.

E. proyectil de 15 km de diámetro.
Intervalo promedio (probabilidad) entre impactos: 950 millones de años.
Energía antes de entrar  la atmósfera: 1,01 x109 Megatoneladas de TNT.
No produce cambios globales apreciables sobre la Tierra. Dependiendo del lugar del  impacto el día puede cambiar en 12 milisegundos.
Impacto sobre roca sedimentaria.

- El cráter mide 241 km de diámetro y 1,5 km de profundidad.
- La radiación térmica llega 8,1 segundos después del impacto.
- El bólido (visible) parece 734 veces más grande que el Sol. El observador está dentro del bólido.
- La mayoría de la vegetación prende fuego, quemaduras de tercer grado en el cuerpo.
- El efecto sísmico llega en 20 s. 10,6 en la escala  Richter (mayor que cualquier terremoto registrado).
- El sonido del estallido llega 5,0 minutos después del impacto. Peligrosamente fuerte (162 decibeles).

El programa proporciona otros cálculos, algunos muy específicos que yo aquí no anoté, los cuales deben ser correctamente interpretados por expertos en sismología, oceanografía y otras disciplinas, pero si le interesan puede correrlo en línea, iclusive variando los parámetros.
Referencias adicionales:

http://impact.arc.nasa.gov/
http://simulator.down2earth.eu/

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