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Possiamo fare qualcosa per un asteroide destinato a colpire la Terra? La risposta è sì, a condizione che sia abbastanza piccolo e che abbiamo abbastanza tempo per inviare un veicolo spaziale per deviarlo. Come vedremo, più lungo sarà il tempo di preavviso, maggiore sarà l'asteroide che saremo in grado di gestire. Molti aspetti della mitigazione dell'impatto con asteroidi sono stati riassunti nel Rapporto Spaceguard. Più recentemente, la NASA ha anche completato uno studio e viene utilizzata dal Congresso per decidere quali passi possono e devono fare gli Stati Uniti e le altre nazioni.
Gli astronomi hanno trascorso molto tempo a cercare di capire come salvare la Terra da un impatto con un asteroide. Per prima cosa devi trovare tutti gli asteroidi, calcolare le loro orbite e vedere quali si avvicinano pericolosamente alla Terra. Una volta che conosci l'orbita, puoi capire quando colpirà. Questo ti dice quanto tempo di avviso hai. E infine, se riesci a capire la massa dell'asteroide, puoi calcolare quanto devi spingerlo per cambiare la sua orbita quanto basta per perdere la Terra. L'idea di Hollywood di inviare una bomba per farla esplodere non è realistica perché i veicoli di lancio odierni non possono trasportare una bomba abbastanza grande. Inoltre, invece di un grande corpo, potresti finire con molti piccoli frammenti diretti verso la Terra.
Trovarli
Trovare gli asteroidi è relativamente facile. Il primo è stato trovato da Giuseppe Piazzi nel 1801. Diversi osservatori sono attualmente dedicati alla ricerca di asteroidi e alla loro localizzazione (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS e altri). Attualmente sono stati trovati circa l'80% degli asteroidi di diametro superiore a 1 km. Nessuna di queste ha orbite che le porteranno ad un occhio di bue terrestre. Nel 2004, è stato scoperto un asteroide di dimensioni 250 m che dovrebbe passare vicino alla Terra il 13 aprile 2029 (venerdì 13!). Nominata Apophis, la probabilità di impatto dell'asteroide è 1 su 45000 e dovrebbe diminuire man mano che l'orbita viene perfezionata nei prossimi anni. L'asteroide 1950 DA verrà molto vicino alla Terra nel 2880. Alla luce delle incertezze nella sua orbita, l'impatto rimane una possibilità.
Quando si tratta di impatti con asteroidi, le dimensioni contano. Gli asteroidi più piccoli di circa 10 metri di diametro sono una piccola minaccia perché si rompono o si bruciano nelle atmosfere. Quelli più grandi di circa 5 km di diametro sono troppo grandi per noi per fare qualsiasi cosa. Queste sono solo stime perché è importante la massa, non il diametro. Alcuni asteroidi sono "pile di macerie", raccolte vagamente consolidate di corpi più piccoli tenuti insieme dalla debole gravità dell'asteroide. Altri sono rocce dure e dense come condriti e ferri da stiro. Ma in termini approssimativi, la gamma di dimensioni che conta è compresa tra 10 me 5000 metri di diametro. Quindi pensa in termini di rocce tra le dimensioni della tua casa e il Monte. Rushmore.
Se viene trovato un asteroide con sopra scritto il nome della Terra, c'è molto da fare. Le orbite non sono note con precisione infinita, ci sono sempre piccole incertezze. Colpirà davvero la Terra o ci passerà in sicurezza oltre qualche migliaio di chilometri? (poche migliaia di chilometri sono molto, molto vicini!) Mentre alcuni astronomi lavorano per restringere la precisione dell'orbita, altri cercheranno di misurare la massa dell'asteroide.
Misurandoli
Questo è difficile. Anche nel più grande telescopio, la maggior parte degli asteroidi non sono altro che punti di luce nel cielo notturno. Non possiamo vedere le loro dimensioni e struttura reali, solo il loro colore e luminosità. Da questi e un'ipotesi sulla densità dell'asteroide, possiamo stimare la massa. Ma le incertezze sono troppo grandi per montare una missione di deflessione affidabile. Quindi il prossimo passo sarà inviare un veicolo spaziale all'asteroide per misurare la sua massa e altre proprietà come forma, densità, composizione, velocità di rotazione e coesione. Potrebbe essere un fly-by o un lander. Tale missione fornirebbe anche informazioni orbitali estremamente accurate perché l'astronave potrebbe fungere da faro o piantare un transponder radio sull'asteroide.
La deflessione dell'asteroide è la parte difficile, sebbene la fisica sia piuttosto semplice. L'idea è di spingere l'asteroide e cambiare la sua orbita di una piccola quantità. In genere colpirebbe la Terra a circa 30 km / s, sebbene ciò dipenda dal fatto che arrivasse lateralmente, frontalmente o da dietro. Ma prendiamo 30 km / s come esempio.
Conosciamo il raggio della Terra: 6375 km. Se sappiamo quanto tempo di allarme ha un impatto - diciamo 10 anni - allora tutto ciò che dobbiamo fare è accelerare o rallentare l'asteroide di 6375 km / 10 anni, o circa 2 cm / sec. Un asteroide di 1 km di diametro pesa circa 1,6 milioni di tonnellate. Per modificare la velocità di 2 cm / s sono necessari più di 3 megatoni di energia.
La sicurezza dipende dal trovare gli asteroidi il prima possibile. Ovviamente, più tempo di avviso hai, più è facile apportare la modifica perché non è necessario spingere al massimo. Oppure puoi ritardare la spinta mentre affini l'orbita o sviluppi la tecnologia. In alternativa, un breve periodo di avviso significa che devi impegnarti e spingere più forte che puoi. L'allerta rapida è l'approccio migliore. Come dice il proverbio, "Un punto nel tempo salva nove".
Le comete sono la wild card del gioco a impatto terrestre. Di solito vengono scoperti solo pochi mesi prima di avvicinarsi al sistema solare interno. Con diametri di pochi chilometri e velocità fino a 72 km / s, rappresentano una minaccia potenzialmente ingestibile. Con meno di qualche anno di preavviso, probabilmente non ci sarebbe abbastanza tempo per organizzare una missione di deflessione.
L'astronave è stata intenzionalmente schiantata contro il nucleo della cometa Tempel 1 a circa 10 km / s. Questo è stato il risultato. 4 luglio 2005. Immagine della NASA.
Deviandoli
Esistono diversi modi per deviare gli asteroidi, anche se nessuno è mai stato provato. Gli approcci si dividono in due categorie: deflettori impulsivi che spingono l'asteroide istantaneamente o in pochi secondi e deflettori a "spinta lenta" che applicano una forza debole all'asteroide per molti anni.
I deflettori impulsivi sono disponibili in due varietà: bombe e proiettili. Entrambi rientrano nelle attuali capacità tecnologiche. Lanciando una bomba sopra o vicino all'asteroide, il materiale viene espulso dalla superficie. L'asteroide indietreggia nella direzione opposta. Una volta che la massa dell'asteroide è nota, è facile capire quanto sia grande una bomba da usare. I più grandi dispositivi esplosivi che abbiamo sono le bombe nucleari. Sono i mezzi più energici e affidabili per fornire energia e quindi la deflessione nucleare è l'approccio preferito. Le bombe nucleari sono centinaia di migliaia di volte più forti del prossimo approccio migliore; proiettili.
Anche l'approccio "bullet" è semplice. Un proiettile ad alta velocità viene speronato nell'asteroide. Al momento disponiamo della tecnologia per inviare un proiettile del peso di alcune tonnellate in un asteroide. Se la velocità fosse abbastanza elevata, questo approccio potrebbe produrre spinte più volte maggiori di quelle risultanti dall'impatto da solo perché il materiale verrebbe espulso dall'asteroide più o meno allo stesso modo di una bomba. In effetti, l'approccio a proiettile - "deflessione cinetica" come viene chiamato - è stato effettivamente provato in modo indiretto. Nel 2005, la navicella spaziale Deep Impact della NASA è stata intenzionalmente manovrata nel percorso della cometa Tempel 1. Lo scopo era quello di fare un buco nella cometa e vedere cosa ne usciva. E ha funzionato. Mentre il cambiamento nella velocità della cometa era troppo piccolo per essere misurato, la tecnica ha dimostrato che possiamo tracciare e colpire con successo un asteroide.
I pulsanti lenti sono in gran parte concettuali in questo momento. Includono: motori a ioni, trattori a gravità e driver di massa. L'idea è di trasportare il dispositivo nell'asteroide, atterrare e collegarlo ad esso, quindi spingere o tirare continuamente per molti anni. I motori a ioni e i driver di massa hanno sparato materiale ad alta velocità dalla superficie. Come prima, l'asteroide indietreggia. Un trattore a gravità è una massa controllata che si distingue dall'asteroide usando qualcosa come un propulsore ionico. La massa del trattore tira l'asteroide usando la propria gravità. Il vantaggio di tutti i pulsanti lenti è che, man mano che l'asteroide viene spostato, la sua posizione e velocità possono essere costantemente monitorate e, se necessario, è possibile apportare correzioni.
Immagine della NASA con modifiche illustrative.
Collegare qualcosa a un asteroide è difficile perché la gravità è estremamente debole e le proprietà della superficie potrebbero non essere note. Come legheresti una macchina a una pila di sabbia? La maggior parte degli asteroidi ruotano e quindi lo spintore si agita e raramente viene puntato nella giusta direzione. Dovrebbe anche ruotare con l'asteroide e questo richiede energia, molto. Mentre il trattore a gravità non soffre di questi inconvenienti, ha bisogno di una fonte costante di energia. Tutti questi dispositivi sono complicati. Devono essere alimentati, controllati e fatti funzionare in remoto nello spazio continuamente per molti anni, un ordine molto alto.
Abbiamo dimostrato che i motori a ioni possono funzionare per almeno alcuni anni nello spazio, ma finora i motori a ioni non hanno abbastanza forza per deviare un asteroide minaccioso a meno che non ci sia un tempo di allarme straordinariamente lungo. Il lato negativo di lunghi tempi di allerta è che le incertezze nell'orbita dell'asteroide rendono impossibile essere sicuri che colpirà la Terra. Esistono alcuni concetti di slow-push distanti: dipingere l'asteroide bianco e lasciare che la luce solare eserciti la pressione della radiazione; mettere in orbita un laser e zapparlo più volte; spingendo un asteroide più piccolo abbastanza vicino da deviarlo gravitazionalmente. Quando gli astronomi gestiscono i numeri, tuttavia, le idee non sono all'altezza di qualsiasi sistema pratico.
Gli astronomi non sono le uniche persone preoccupate per gli impatti degli asteroidi. I politici, le organizzazioni di risposta alle emergenze e le Nazioni Unite sono tutti preoccupati. Se dobbiamo deviare un asteroide, chi lo pagherà? Chi lancerà effettivamente il veicolo spaziale? Se le bombe nucleari sono il modo più sicuro per deviare l'asteroide, dobbiamo tenere a portata di mano le bombe nucleari? Altre nazioni confideranno negli Stati Uniti, in Israele, in Russia o in India di mettere le armi nucleari nello spazio, anche per una missione umanitaria? E se l'asteroide fosse diretto a Ginevra e avessimo solo i mezzi per spostare la zona di impatto di 1000 km. Quale direzione scegliamo e chi decide? Possiamo essere certi di eseguire un turno preciso con tecnologie di deflessione non testate?
Se il colpo di asteroide è inevitabile, cosa facciamo? Se sappiamo dove colpirà, evacueremo le persone dalla zona? Fino a che punto li spostiamo? Se i detriti da impatto rimangono nell'atmosfera, potrebbe verificarsi un raffreddamento globale. Chi è responsabile delle forniture alimentari mondiali? Se colpirà nell'oceano, quanto sarà grande lo tsunami? Come possiamo essere certi che la devastazione che prevediamo sia corretta o che non abbiamo trascurato qualcosa? Forse il più preoccupante di tutti, gli impatti degli asteroidi sono un nuovo tipo di disastro: come possiamo prepararci per la distruzione (diciamo) degli Stati Uniti orientali quando avremo 20 anni di preavviso?
Queste e altre domande vengono discusse oggi in incontri scientifici in tutto il mondo. Fortunatamente, le possibilità che anche un piccolo asteroide colpisca la Terra nel prossimo futuro sono molto ridotte.
Per saperne di più: Asteroidi vicino alla Terra: cosa sono e da dove vengono?
David K. Lynch, PhD, è un astronomo e scienziato planetario che vive a Topanga, in California. Quando non gira intorno alla faglia di San Andreas o usa i grandi telescopi su Mauna Kea, suona il violino, raccoglie serpenti a sonagli, tiene conferenze pubbliche su arcobaleni e scrive libri (Color and Light in Nature, Cambridge University Press) e saggi. L'ultimo libro del Dr. Lynchs è la Field Guide to the San Andreas Fault. Il libro contiene dodici viaggi di guida di un giorno lungo diverse parti dell'errore e include registri stradali chilometro per miglio e coordinate GPS per centinaia di funzioni di guasto. Per fortuna, la casa di Daves fu distrutta nel 1994 dal terremoto di magnitudo 6,7 di Northridge.