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Concezione degli artisti di un impatto di asteroidi. Immagine della NASA.
Da quando la Terra si è formata 4,5 miliardi di anni fa, è stata bombardata da rocce spaziali. Ogni anno circa 50.000 tonnellate di materiale asteroide entrano nell'atmosfera terrestre. La maggior parte brucia in alto nella ionosfera a causa dell'attrito con l'aria. Ma alcune pietre attraversano. Gli impatti nell'oceano passano inosservati, sebbene quelli più grandi possano produrre tsunami. Altri colpiscono la terra e lasciano i crateri. Questo è successo dall'alba dei tempi e si prevede che continuerà a lungo dopo che il Sole bolle i nostri oceani in circa 5 miliardi di anni.
Le grandi rocce spaziali sono chiamate asteroidi e quelle piccole sono chiamate meteoroidi. Quando attraversano l'atmosfera vengono definiti meteore o "stelle cadenti". Se raggiungono il suolo, vengono chiamati meteoriti.
Asteroid Itokawa, visitato da una navicella spaziale giapponese Hayabusa nel 2005. È stato scoperto dal team di indagine asteroide LINEAR nel 1998. Immagine dell'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese. Usato con permesso.
Da dove vengono?
L'origine delle comete e degli asteroidi non è completamente compresa. Si ritiene che alcuni asteroidi siano residui lasciati dalla formazione del sistema solare. Si ritiene che altri siano frammenti di una collisione di grandi asteroidi o protopianeti. Le comete sono note per essere i resti del primo sistema solare, ma il loro numero è molto incerto. Ogni anno vengono scoperte diverse dozzine di nuove comete.
La maggior parte degli asteroidi orbitano attorno al Sole in percorsi quasi circolari che si trovano tra Marte e Giove. Le comete hanno origine ai margini esterni del sistema solare, ben oltre Plutone. Hanno orbite ellittiche estremamente allungate e ogni viaggio intorno al sole dura migliaia o milioni di anni.
In generale, né gli asteroidi né le comete sono una minaccia per la Terra. Questo perché le loro orbite rimangono lo stesso anno dentro e fuori anno, proprio come fanno le Terre. Una volta identificato un asteroide e determinata la sua orbita, è possibile prevedere con precisione il suo percorso futuro. La maggior parte degli asteroidi non viene da nessuna parte vicino alla Terra. Ma alcuni sono stati spinti dalle loro orbite originariamente circolari da un incontro ravvicinato con Giove o da una collisione con altri asteroidi. Le loro nuove orbite - che sono anche prevedibili - le portano al sistema solare interno dove possono minacciare la Terra. Queste sono le cosiddette famiglie di asteroidi "attraversando la Terra"; Apollo, Amore e Atene.
Concezione degli artisti della cometa Shoemaker-Levy 9 frammenti si schiantano contro Giove nel luglio 1994. Immagine della NASA.
Di cosa sono fatti?
La maggior parte degli asteroidi e dei meteoriti sono composti da rocce simili a quelle sulla Terra: olivina, pirossene, ecc. Questi sono chiamati "condriti" o "pietre". Le pietre ricche di carbonio sono chiamate "condriti carbonacee" e alcune di queste contengono aminoacidi, i mattoni della vita. Alcuni astronomi credono che la vita sulla Terra sia stata seminata da comete e meteoriti.
Circa il 10% dei meteoriti sono chiamati ferri. I ferri sono leghe di nichel e ferro e corpi metallici densi. La maggior parte dei meteoriti esposti nei musei sono ferri perché sono abbastanza resistenti da sopravvivere alla nostra atmosfera. I ferri sono anche più facili da identificare sul terreno perché i condriti spesso assomigliano a rocce normali. Meteor Crater in Arizona è stato causato da un ferro.
Le comete sono molto meno comuni degli asteroidi, ma ogni tanto colpiscono anche la Terra. Le comete sono sfere irregolari di ghiaccio polveroso - "palle di neve sporche" - di alcuni chilometri di diametro. Sono in gran parte inerti, tranne quando vengono riscaldati mentre passano vicino al sole e rilasciano gas e polvere per formare la coda. Si ritiene che l'oggetto che colpì la Siberia nel 1908 fosse una cometa. Si stima che un'esplosione d'aria di 10-20 megaton abbia devastato oltre 2000 kmq di foreste vicino a Tunguska. Non sono stati trovati frammenti che portano alla convinzione che fosse una cometa, il suo ghiaccio è evaporato. Nel 1994, la cometa Shoemaker-Levy 9 si schiantò contro Giove, un sobrio promemoria che le collisioni cosmiche stanno ancora avvenendo.
Quante volte colpiscono la terra?
Ogni giorno! Ma solo raramente si raggiunge il suolo. A seconda della loro composizione, le meteore inferiori a circa 10 m di diametro non sopravvivono al loro passaggio attraverso l'atmosfera. Un ferro più piccolo probabilmente ce la farebbe ma ci vorrebbe una cometa più grande per sopravvivere alla nostra atmosfera. La tabella seguente mostra la frequenza e l'energia approssimative degli asteroidi, insieme alle stime del bilancio delle vittime umane per asteroidi di varie dimensioni. Più grande è l'asteroide, più raro è.
Grafico che mostra la relazione tra la dimensione di un asteroide di impatto terrestre e la frequenza di tale evento.
Crateri e danni da impatto?
La quantità di danno da impatto e la sua estensione dipendono dall'energia cinetica dell'asteroide. Quelli che si muovono più velocemente trasportano più energia di quelli che si muovono più lentamente e quelli più massicci hanno più energia di quelli più piccoli. Mentre è possibile che un BB abbia la stessa energia di una palla di cannone, il BB dovrebbe viaggiare cento volte più veloce. L'energia di impatto è misurata in termini di tonnellate metriche di TNT. La bomba atomica lanciata su Hiroshima era di circa 15 kilotoni.
Le meteore arrivano così in fretta che formano i crateri in modo leggermente sorprendente. Fino a 72 km / sec, si nascondono nel terreno e formano uno stretto tunnel comprimendo e vaporizzando se stessi e scuotendo il loro percorso. Questo forma una calda bolla di gas. La pressione di questo gas si espande in modo esplosivo e lancia materiale verso l'alto e verso l'esterno. Ciò che rimane è un cratere circolare poco profondo. Gran parte dei detriti cade nelle vicinanze e forma una coperta ejecta elevata. Ad eccezione dell'asteroide che si muove più lentamente, non importa in quale angolo si trovi la meteora. L'esplosione sotterranea produce il cratere, non la penetrazione iniziale. Inoltre, non importa quale sia la dimensione della particella, come hanno rivelato i microcrateri sferici sul veicolo spaziale LDEF della NASA.
Gli oggetti con un diametro di 1-2 km rappresentano una soglia critica per la catastrofe globale. Al di sopra di queste dimensioni, il materiale gettato nell'atmosfera circonda il globo e riduce la luce solare e la crescita delle piante. Anche asteroidi più grandi faranno piovere materiale caldo su tutta la terra. Questo accenderà gli incendi e il fumo bloccherà ulteriormente la luce solare. Tali cambiamenti causano il raffreddamento globale e la perdita di piante, con conseguente fame di massa ed estinzione di grandi animali terrestri. Gli impatti nell'oceano possono creare tsunami che devasteranno le aree costiere. La vita marina nelle vicinanze dell'area di impatto sarà annullata. Fortunatamente, gli impatti di tali asteroidi sono estremamente rari.
Ci sono meno di 200 crateri noti sulla Terra. Ma la Luna ne ha milioni. Perché non ne abbiamo di più?
Il primo motivo è il tempo. Il vento e la pioggia, il congelamento e lo scongelamento, il riscaldamento e il raffreddamento erodono le rocce, spezzandole in piccoli pezzi. Le piante crescono e coprono le rocce esposte e anche le suddividono. Se potessimo vedere attraverso foreste e giungle, le immagini aeree mostrerebbero sicuramente più crateri.
Ma la tettonica a zolle è ancora più importante dell'erosione. Mentre i continenti si muovono e si sfregano l'uno contro l'altro, le rocce vengono piegate, sollevate, sepolte e frantumate. Ogni 200 milioni di anni circa, il 75% della superficie terrestre viene creata e distrutta, principalmente negli oceani. I continenti galleggiano sul fondo del mare ma anche loro sono soggetti a enormi rimodellamenti. L'erosione e le forze tettoniche alla fine cancellano ogni struttura geologica sulla superficie della Terra: montagne, fiumi, deserti, coste del mare - e colpiscono i crateri. Questo è il motivo per cui la maggior parte dei crateri che conosciamo sono relativamente giovani.
Per saperne di più: Asteroidi che attraversano la Terra: come possiamo rilevarli, misurarli e deviarli?
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 di Mauna Kea, suona il violino, raccoglie serpenti a sonagli, tiene conferenze pubbliche sugli 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 è stata distrutta nel 1994 dal terremoto di magnitudo 6,7 di Northridge.