CONOSCIAMO STELLE E PIANETI 2C - Stelle cadenti

Conosciamo e osserviamo stelle e pianeti – Secondo incontro – 15/5/2013 Stelle che nascono, stelle che muoiono e stelle che… piovono! # Titolo 28 Stelle cadenti 29 Lacrime di San Lorenzo 30 Meteore Appunti Dopo tutto ciò che abbiamo detto, dovrebbe essere evidente che quelle cadenti non sono stelle! Ma allora cosa sono? Capito cosa sono le stelle, cercheremo ora di capire cosa sono le stelle cadenti. Si tratta di oggetti provenienti dallo spazio che possono arrivare anche a toccare il suolo. È un altro nome per le stelle cadenti. S. Lorenzo era un martire, morto il 10 agosto 258 messo a bruciare sui carboni ardenti durante le persecuzioni dell'imperatore Valeriano. Era un diacono e uno dei suoi compiti principali era di distribuire le collette ai poveri. Poiché i giorni attorno al 10 agosto sono particolarmente ricchi di stelle cadenti, hanno preso questo nome. San Lorenzo era originario della Spagna. A Saragozza conobbe il futuro papa Sisto II e divennero molto amici. Quando Sisto fu eletto, nominò Lorenzo arcidiacono con la responsabilità per le attività caritative (di cui beneficiavano 1500 persone, poveri e vedove). Valeriano nel 258 emise un editto secondo cui vescovi e presbiteri dovevano essere messi a morte: la condanna fu subito eseguita per Sisto (6 agosto) e Lorenzo (10 agosto), sorpreso mentre celebrava l’eucaristia. Lorenzo fu bruciato su una graticola messa sul fuoco ardente, aveva 33 anni. A partire dal IV secolo Lorenzo fu uno dei martiri più venerati dalla Chiesa di Roma. Anche per Pascoli le stelle cadenti erano le lacrime del cielo, ma per la morte di suo padre. Vedere in particolare la poesia “X agosto”. Cosa sono le stelle cadenti? Non sono certo stelle, quindi il nome è improprio. Scientificamente si chiamano meteore. Però è veramente un fenomeno celeste, dovuto a oggetti che non vengono dalla terra. La scia di luce che vediamo non è tanto lontana quanto le stelle, ma si trova nella nostra atmosfera a circa 80‐100 km di altezza. Si tratta di piccoli granelli di pietra, metalli o polvere ai quali la terra va addosso mentre si muove attorno al sole. Quanto piccoli? Possono essere grandi come un granello di sabbia o come una biglia, nella maggior parte dei casi, ma entrano nell'atmosfera velocissimi ed hanno quindi una grande energia: fino ai 70 km/s (es: Trento‐Palermo in circa 2 min e 20 s). Una meteora di 1 cm che arriva a 30 Immagini 31 Le Perseidi 32 Comete km/s ha la stessa energia di un camion di 20 tonnellate lanciato a 100 km/h. Questa energia fa scaldare i granelli per attrito. Sfregate le mani: esse si scaldando, più lo fate velocemente più si scaldano. Nel nostro caso l'attrito non è tra due mani, ma tra la particella e l'aria. I frammenti arrivano ad alcune migliaia di gradi e vaporizzano (non raggiungono il terreno), l'energia si trasmette all'aria che la emette sotto forma di luce, come accade in un tubo al neon. Gli oggetti che entrano nell'atmosfera terrestre sono detti meteoroidi, le stelle cadenti meteore. Quante sono queste meteore? Le stime variano un po', comunque si dice ne cadano 200 milioni ogni giorno (naturalmente quasi tutte non si vedono), per un totale di circa 10 tonnellate. Cadono tutto l'anno: in qualsiasi notte se ne vedono alcune (una decina) ogni ora. Perché proprio a S. Lorenzo se ne vedono di più? Abbiamo capito che la Terra va addosso a questi frammenti, che generano le meteore: quando ce ne sono di più, significa che la terra passa in una zona dove ci sono molti frammenti. Per un effetto di prospettiva dovuto alla direzione in cui si muove la Terra, sembra che le stelle cadenti vengano da uno stesso punto, chiamato radiante. In base alla costellazione in cui si trova il radiante, si dà il nome allo sciame meteorico: ad esempio le perseidi (agosto) sembrano venire dalla costellazione del Perseo Da dove vengono questi frammenti? La responsabile è una cometa: Swift‐Tuttle. Prima di capire perché, conosciamo meglio le comete. Le comete sono spesso descritte come palle di neve sporca. Hanno un nucleo composto di biossido di carbonio, metano e acqua ghiacciati, mescolati a polveri e minerali. Dovrebbero essersi formate dal residuo della nebulosa da cui si è formato il Sistema solare, nelle parti esterne e più fredde. Tutt’ora orbitano nelle regioni esterne (nelle quali sono impossibili da individuare perché troppo piccole, meno di 50 km). Contengono anche composti organici tra cui, forse, idrocarburi ed amminoacidi. Sono tra gli oggetti più scuri conosciuti: riflettono attorno al 4% della luce (l’asfalto riflette il 7%). Il nucleo ripreso in questa foto è quello della cometa Tempel1 ripreso dalla sonda Deep Impact. Il suo diametro è di circa 6 km. Nel 2005 una parte della sonda di 370 kg è stata fatta schiantare sulla cometa, mentre l’altra ha osservato l’evento, per capire la sua composizione. Quando una cometa si avvicina alle parti interne del sistema solare, il calore del Sole fa sublimare le sostanze volatili e forma una grande ma rarefatta atmosfera attorno al nucleo, detta chioma (immagine: cometa Holmes, 2007, la cui chioma aveva un diametro di 1,4 milioni di km, come il Sole). Inoltre si forma una scia detta coda, lunghissima (anche 1 UA) e orientata sempre in direzione opposta al Sole a causa del vento solare. Sia chioma che coda risplendono di luce riflessa ma anche emettono luce a causa della ionizzazione dei gas. Si possono formare due code distinte, una di polveri e una di gas: quella di gas rimane sempre in direzione opposta al Sole, quella di polveri (per la maggiore inerzia) può restare indietro e diventare anche curva. Molte comete non sono visibili ad occhio nudo, ma ogni tanto qualcuna lo diventa e in tal caso sono uno spettacolo! Un esempio è la cometa Hale‐Bopp del 1997. Sono chiaramente visibili le due code, di polveri e gas. 33 Comete Le comete hanno di solito orbite molto ellittiche, con un perielio vicino al Sole e un afelio lontano. Le comete di corto periodo sono quelle con periodi minore di 200 anni. Quella con periodo più corto è la cometa Encke, con 3,3 anni soltanto. Una delle comete più famose è quella di Halley (foto), con periodo 76 anni e con afelio dalle parti di Nettuno. Conosciuta probabilmente da sempre (primo passaggio noto nel 240 aC registrato dai Cinesi), descritta probabilmente già nel I secolo nel Talmud, apparsa nel 66 all’inizio della guerra giudaica che portò alla distruzione del Tempio di Gerusalemme da parte dei Romani (nel 70dC), Halley fu il primo a studiarla e, grazie alle testimonianze precedenti, a prevederne il ritorno nel 1757 (anche se morì prima di vederlo e comunque la cometa passò in ritardo di quasi 2 anni per le perturbazioni dovute a Saturno). Il prossimo passaggio è atteso per il 2061, l’ultimo è stato nel 1986. Nell’837 è passata vicinissima alla Terra e la sua coda dev’essere andata da un orizzonte all’altro. È passata anche nel 12 aC, quindi non può essere la stella dei Magi. Nel Vangelo comunque si parla di una stella: fu Giotto comunque a dipingere una cometa invece che una stella sopra la capanna, nella cappella degli Scrovegni. Le comete di lungo periodo possono avere orbite anche di migliaia o milioni di anni, sempre ellittiche e con afeli molto lontani. Un esempio è la cometa Hale Bopp (foto), con periodo di 2400 anni. La sua orbita è quasi perpendicolare al piano dell’eclittica. Probabilmente le comete a corto periodo vengono dalla fascia di Kuiper e quelle a lungo periodo dalla Nube di Oort. Le comete extrasolari sono quelle con orbite aperte, paraboliche o iperboliche, che passano quindi una sola volta. 34 Le Perseidi 35 Asteroidi 36 Impatti! Torniamo alla domanda dalla quale eravamo partiti: perché proprio in agosto ci sono più meteore? Se la Terra passa dentro una scia lasciata anni prima da una cometa si vedono più stelle cadenti per la presenza di un maggior numero di detriti: è quello che accade in agosto. La scia è stata lasciata da questa cometa, la Swift‐Tuttle (foto). Venne osservata in modo spettacolare nel 1862. Dai calcoli di quel tempo si pensò dovesse tornare nel 1980 (120 anni). Nel 1980 si osservò un aumento di attività meteorica, ma la cometa non si vide: che fosse passata inosservata? Un americano, Marsden, ricalcolò l'orbita e si accorse che nel 1737 era stata osservata un'altra cometa, anche se meno spettacolare (da parte di un gesuita a Pechino): che fosse un'apparizione precedente della stessa cometa? Se sì, sarebbe passata nel 1992. Infatti si vide prima un aumento delle meteore in agosto 1991 (300 meteore all'ora) e 1992; poi in settembre apparve la cometa (anche se non così spettacolare). Andando indietro nel tempo, la cometa è stata identificata da Marsden con 9 testimonianze di osservazioni a partire da 69 dC (su 17 passaggi totali: non sempre è stata osservata). Il prossimo passaggio sarà nel 2126. Periodo: 130 anni circa. Non tutto ciò che cade sulla terra proviene dalle comete. Nel 19° secolo era accettato che rocce cadessero dal cielo, ma si pensava (fino al ventesimo) che si formassero in atmosfera, da cui il nome meteoriti. Ci sono molti corpi minori nel sistema solare, che si è formato da una nube di gas. Si sono formati il sole, i pianeti e molti corpi più piccoli tra cui le comete, gli asteroidi ed i pianeti nani (come plutone). Questi corpi erano inizialmente caldi e allo stato fuso (soprattutto i pianeti) poi si sono raffreddati e gli elementi più pesanti (metalli) si sono depositati in centro, i più leggeri all'esterno. In sostanza gli asteroidi sono dei grossi sassi, con dimensioni molto diverse, fino a 100 km circa. La maggior parte degli asteroidi orbita nella cosiddetta fascia degli asteroidi tra Marte e Giove, ma non tutti (i troiani sono sull’orbita di Giove, circa, ma in due gruppi ad una distanza angolare di 60 gradi davanti e dietro di esso). La foto è dell’asteroide Eros. Sia comete che asteroidi poi sono corpi piccoli, quindi risentono della gravità dei pianeti, in particolare Giove, e le loro orbite possono essere perturbate e modificate. Così ci possono essere impatti tra pianeti e corpi o tra due asteroidi, che producono frammenti più piccoli che poi possono scontrarsi con la Terra. Ad esempio la cometa Shoemaker Levy su Giove (1994). Il 23 luglio 2009 c’è stato un altro scontro simile: una piccola cometa non prima scoperta su Giove, a testimonianza che non sono poi eventi così rari. Su pianeti e lune (ad esempio la Luna o Mercurio) sono visibili i segni di impatti, avvenuti magari milioni o miliardi di anni fa. 37 Meteoriti 38 Meteoriti 39 Meteoriti 40 Pericolo dal cielo Sulla Terra abbiamo l'atmosfera. Tutti i corpi più piccoli vaporizzano entrando nell'atmosfera quindi non arrivano a terra e non lasciano segni. Perché qualcosa arrivi al suolo il meteoroide deve essere grande almeno 10 metri. Per questo sulla Terra ci sono pochi crateri, inoltre presto vengono resi meno evidenti dall'erosione. Lo stesso vale per altri pianeti, come Venere. I meteoriti sono le pietre cadute dal cielo (ciò che resta dopo il superamento dell’atmosfera). Se ne trovano di molti tipi diversi, ma si possono dividere in 3 gruppi principali. Le più comuni sono quelle rocciose (foto) (93%), poi ci sono quelle ferrose (foto) (5%) e roccioso ferrose (2%). Dipende dalla stratificazione del corpo da cui derivano: quelle ferrose derivano dal nucleo, quelle rocciose dal mantello dei corpi celesti. Tra queste ultime (rocciose) ci sono soprattutto le condriti, che sono formate dall'unione di particelle sferiche, sferule di carbonio, non sono differenziate (i corpi dai cui provengono non si sono differenziati) e sono rimaste immutate dalla formazione del sistema solare, circa 4,5 miliardi di anni fa: potrebbero essere esempi di planetesimi, per aggregazione dei quali si sono formati i pianeti. Invece le acondriti (sempre meteoriti rocciosi) derivano da corpi che si sono differenziati: dovrebbero essere stati fusi dalla radioattività poco dopo la loro formazione ed essersi quindi differenziati (nella foto il meteorite è stato affettato e si nota l’assenza di condruli, le sferette visibili nella condrite). Quindi tutti i meteoriti sono molto preziosi per studiare la composizione iniziale del sistema solare. Ci sono poi anche meteoriti marziane e lunari: per identificarle si confronta con i campioni delle missioni apollo (Luna) e dei dati delle missioni su Marte. In particolare si è trovata in una meteorite marziana gas intrappolato di composizione simile all'atmosfera marziana. In una di queste sembra ci sia la prova di una primitiva vita su Marte (trovato in Antartide): come abbiamo già visto la volta scorsa, ma la cosa è controversa. Come si trovano le meteoriti? Se si vedono cadere, si può andare a cercarle e trovarle, altrimenti si possono cercare a caso, in genere in posti dove ne sono già state trovate. Non perché cadano più spesso in certi posti, ma perché qui si conservano meglio (ad esempio nei deserti dove c'è poca umidità) e sono più facili da trovare (nella sabbia, posso usare un metal detector, sulla neve dell'Antartide). Si possono identificare perché hanno spesso un aspetto annerito per il grande calore. Inoltre possono formare vetri da impatto, perché il grande calore scioglie la sabbia intorno. Quali danni può fare la caduta di un meteoroide? Gli effetti dipendono soprattutto dalla sua dimensione. Le meteore, le più piccole, sono un bello spettacolo, ma 41 Pericolo dal cielo: primo livello sono innocue. Cosa succede quando i corpi che cadono sono molto più grandi? Questi corpi hanno anche un'alta velocità, quindi possiedono tanta energia (cinetica). Per esempio un sasso di 30 m che arriva a 20 km/s ha un'energia equivalente a 200 bombe di Hiroshima. Possiamo allora distinguere quattro livelli di pericolo. Primo livello: per un diametro minore di 10 m, per lo più non viene raggiunta la superficie. Si hanno meteore o bolidi. Vedere video (Atlantide). Possono generare suoni, scoppi, far vibrare vetri. Al limite possono cadere a terra piccoli meteoriti che non fanno grossi danni, a meno che non colpiscano qualcosa direttamente (non si sa di nessuno in epoca moderna che sia morto per questo, anche se ci sono stati alcuni feriti e danni alle cose). Oggetti tra 5‐10 m cadono una volta all’anno, ma spesso non vengono notati essendo gran parte della superficie terrestre disabitata. Possono liberare un’energia pari a quella della bomba di Hiroshima, ma esplodono nell’atmosfera e quindi non fanno danni particolari. Un esempio è il meteorite di Sikhote‐Alin, che cadde nel 1947 in Siberia. L’immagine ne mostra un frammento, è un meteorite ferroso. Alle 10:30, nella fredda mattina del 12 febbraio 1947, molte persone nella zona attorno ai Monti Sikhote‐Alin della Siberia orientale, videro in cielo un grosso bolide più luminoso del Sole. La luce e il potente tuono del bolide furono percepiti fino a 300 km attorno al punto d'impatto. La scia di fumo di una trentina di km, rimase nel cielo siberiano per diverse ore prima di dissolversi. Come il meteoroide entrò nell'atmosfera, alla velocità di circa 14 km/s, iniziò a frammentarsi. A un'altitudine di circa 5,6 km la massa principale, con una violenta esplosione, si ruppe in una moltitudine di frammenti i quali, prima di toccare il suolo si frammentarono a loro volta in un susseguirsi di esplosioni più piccole. Alberi secolari vennero spezzati dai frammenti e si formarono piccoli crateri (anche 26 metri). La massa totale doveva essere almeno 70 tonnellate. Il 20 novembre 1957, in occasione del decimo anniversario della pioggia meteoritica di Sikhote‐Alin, l'Unione Sovietica emise un francobollo che riproduceva il famoso dipinto di P. J. Medvedev, un artista russo testimone dell'evento. Medvedev era seduto davanti alla sua finestra e aveva appena iniziato a dipingere quando vide la palla di fuoco, così iniziò immediatamente e riprodurre su tela ciò che stava vedendo. 42 Pericolo dal cielo: secondo livello 43 Pericolo dal cielo: secondo livello Secondo livello: tra i 10m e i 100m. Può esplodere anche completamente nell’atmosfera, ma causa gravi danni. Dove possiamo trovare un esempio di evento di questo genere? Tunguska 1908 (Siberia, 1908): ecco l’area colpita. Questi sono i danni (foto): pensate se fosse caduto sopra una città. 80 milioni di alberi abbattuti, grande foresta distrutta (diametro di 2000 km). Alberi scorticati, una persona a grande distanza rovesciata dalla sua sedia. Non si è trovato alcun cratere ne frammento, solo eccesso di iridio negli alberi. Dev'essere esploso nell'atmosfera, liberando enorme energia (100‐300 bombe di Hiroshima, 1 bomba termonucleare), forse una piccola cometa o un piccolo asteroide, non si sa con certezza. Dovrebbe aver avuto dimensione di più di 30 m, forse 50 m. Qualcuno pensa però che sia sufficiente una dimensione molto minore. TESTIMONIANZA: improvvisamente a nord, il cielo fu diviso in due, e in alto, sopra la foresta, l'intera parte nord del cielo apparve come coperta di fuoco. In quel momento ci fu un grande scoppio nel cielo e un enorme crash. Il crash fu seguito da un rumore come di pietre che cadono dal cielo, o di pistole che sparano. La terra tremò. Un altro esempio è il cratere Barringer, o Meteor Crater in Arizona. Un buco largo 1,2 km e profondo 200m dovuto ad un impatto di 50000 anni fa con un piccolo asteroide metallico di poche decine di metri. Fu il primo cratere ad essere studiato estensivamente, per capire se fosse di origine vulcanica o extraterrestre (anche per quelli della luna non si capiva). Prove: presenza di materiale meteoritico, materiale eiettato, segni evidenti di grandi pressioni (presenza di coni di coesite, un silicato che richiede grandi pressioni), strati esterni depositati in ordine inverso. Si pensava che i crateri dovessero essere ovali, tranne che per scontri verticali, ma poi Gifford dimostrò che sono comunque circolari, indipendentemente dall’angolo di impatto. Un'altra scoperta importante è che il corpo originario non dev'essere grande come il cratere, ma molto più piccolo (il geologo Shoemaker). In seguito sono stati scoperti più di 150 crateri sulla terra di origine spaziale, più o meno evidenti. Per il secondo livello ci sono grossi danni, ma solo a livello locale. 44 Pericolo dal cielo: terzo livello Terzo livello: oggetti di circa 1 km. Ci sono i primi danni globali per la quantità di polveri immesse in atmosfera che possono alterare il clima anche per un lungo periodo. Nel film Post Impact una cometa si schianta sull’Europa del nord (Francia, Germania, Olanda). Non si dice quanto sia grande (si dice solo che l’evento è paragonabile a quello dell’estinzione dei dinosauri). Comunque le polveri sollevate causano un oscuramento del Sole che rende il clima molto più freddo, seppellendo l’Europa sotto metri di neve e gelo. Tutta la popolazione (o quasi) si ammassa nelle zone tropicali, ancora vivibili. Ecco un’immagine dalla Berlino del film “Post Impact”. È quello che potrebbe succedere per un evento di terzo livello. Nel film si dice che in Germania ci siano ‐
52°C. 45 Pericolo dal Quarto livello: oggetti di circa una decina di kilometri (dai 5 in su). Questo cielo: quarto impatto rilascerebbe un’energia di milioni di megatoni, quando la più potente livello bomba mai esplosa rilasciò un’energia di 50 megatoni). Conseguenze apocalittiche: • formazione di un cratere (100 km almeno per oggetto di 5 km) CLICK e distruzione del circondario, terremoto o maremoto (onde di centinaia di metri sulla costa); • Lancio di materiale tutt'intorno e grandi incendi. • Temperature enormi per la grande pressione. • La polvere sollevata ed il fumo degli incendi fermerebbero la fotosintesi clorofilliana con conseguenze catastrofiche. Diminuzione di 10‐20 gradi della temperatura per alcuni anni, poi aumento a causa dell'enorme effetto serra, aggravato dall'aumento del vapore acqueo. Nel film Deep Impact si vede un’onda da quarto livello provocata dalla caduta sulla Terra di una parte di una grossa cometa. 46 Quarto livello ed Visti i danni che causano, gli eventi di quarto livello potrebbero essere responsabili estinzioni di almeno alcune delle passate estinzioni di massa della vita sulla Terra. Molti pensano che questo sia accaduto 65 milioni di anni fa, quando si estinsero gli ultimi dinosauri e il 70% delle forme di vita. Questo perché negli strati risalenti a quel periodo si trovò una grande concentrazione di iridio (Alvarez), che sulla Terra, essendo un materiale pesante, non abbonda in superficie, mentre negli asteroidi sì. Tra tutti i crateri noti però non si trovava quello corrispondente per dimensioni ed età, finché non si concentrarono le ricerche in nord America e poi nella penisola dello Yucatan, grazie ai dati geofisici dei cercatori di petrolio. Utilizzando anche il radar si riuscì ad individuare il luogo d'impatto che è sotto il mare (cratere Chicxulub di 180 Be
km). Poi si riuscì a datarlo: l'età corrisponde. Non tutti sono ancora d'accordo, ma quasi. Si ritiene che corpi densi come questo riescano a perforare la crosta terrestre raggiungendo il mantello e liberano acido solforico che può provocare consistenti piogge acide. Nel passato ci sono state molte estinzioni di forme di vita, quasi in modo periodico: che siano sempre dovute ad impatti? Ad esempio questo cratere (foto) di circa 100 km risale a 200 milioni di anni fa (in Canada) e molti altri saranno ormai del tutto cancellati, perché la Terra è geologicamente attiva. I crateri di Manicougan (Canada), Rochechouant (Francia), Saint Martin (USA Manitoba), Oblon’ (Ucraina) e Red Wing (USA, Nord Dakota) potrebbero avere tutti un'età di circa 200 milioni di anni (ma a seconda delle stime potrebbero variare anche di 20 milioni di anni) e attorno al limite tra il Triassico e il Giurassico si sarebbero trovati in allineamento pressoché perfetto, lasciando ipotizzare un impatto multiplo contemporaneo, magari di una cometa in disfacimento per le forze gravitazionali (tipo la Shoemaker‐Levy su Giove). Si pensa che negli ultimi 540 milioni di anni ci siano state 5 estinzioni di metà delle specie, forse causate da impatti. La più devastante è avvenuta 250 milioni di anni fa (fine periodo Permiano) ed ha sterminato il 90% delle forme di vita. La vita ci ha messo 30 milioni di anni a riprendersi. Comunque la vita ha potuto svilupparsi solo dopo che il bombardamento è divenuto meno frequente, visto che nella prima fase di esistenza del sistema solare c’erano molti corpi in giro. 47 Pericolo dal cielo 48 Come ci difendiamo? Possiamo calcolare la frequenza con cui sono avvenuti questi impatti, anche se in modo incerto: un evento di primo livello avviene tutti i giorni più volte al giorno; un evento di secondo livello (Tunguska) può avvenire una volta ogni 100 anni oppure 500‐1000 anni, non si sa esattamente; eventi di 3 livello ogni centomila‐500000 anni e di quarto livello ogni 10‐100 milioni di anni. (Questi dati sono stati dedotti dallo studio dei crateri sulla Luna, comunque le stime sono incerte ed indicative) Teoria più accreditata sulla formazione della Luna: 4,5 miliardi di anni fa circa un planetoide (denominato Theia) delle dimensioni di Marte colpì la Terra. Il suo nucleo ferroso si fuse con quello della Terra, mentre crosta e mantello andarono in orbita a formare la Luna. Se ci fossero conferme, sarebbe il più catastrofico impatto di sempre per la Terra. Si ritiene poi che nel primo miliardo di anni di vita della Terra gli impatti con miriadi di comete abbiano portato l’acqua (che non esisteva nella nebulosa primordiale, perché la radiazione del Sole avrebbe scisso idrogeno ed ossigeno). Si ritiene anche che le comete abbiano portato le molecole (aminoacidi, acidi nucleici, acidi grassi, zuccheri, vitamine) dalle quali poi si sarebbe sviluppata la vita, grazie anche ai fulmini nel brodo primordiale (nel simpatico film Evolution un meteorite cade sulla Terra e da esso si sviluppano forme di vita che evolvono rapidissimamente in forme complesse). Qualcuno ritiene che le comete contengano già delle elementari forme di vita, simili a dei funghi trovati in rocce antichissime della Terra (panspermia). Si può tentare di associare a vari eventi nella storia della Terra un impatto astronomico. Nella maggior parte dei casi sono solo congetture, comunque per chi fosse interessato consiglio di leggere la pagina di Wikipedia: “Cronologia degli impatti astronomici sulla Terra”. Cosa stiamo facendo per evitare che avvenga una catastrofe del genere? Prima di tutto bisogna notare che è molto improbabile che avvenga proprio durante la nostra vita un evento di 3 o 4 livello. Comunque la prima cosa da fare è individuare con anticipo i potenziali oggetti pericolosi. Ci sono programmi di ricerca volti a questo scopo. Si è calcolato che una rete di 6 telescopi dedicati potrebbe scovare circa il 90% degli oggetti pericolosi (NEO: near earth object). Recentemente per la prima volta è stato individuato un oggetto prima (solo 1 giorno) che precipitasse sulla terra (in Sudan il 7 ottobre 2008) ed è stato seguito (non era enorme). In realtà è esploso in aria, a 37 km di quota. Sono stati recuperati dei frammenti, noti come meteorite di Almahata Sitta. Un esempio di oggetto pericoloso è l'asteroide denominato Apophis (di circa 350 m), che avrà un passaggio ravvicinato con la Terra 13 aprile 2029. C'era stato anche un allarme impatto, ma col passare del tempo e l'acquisizione di nuovi dati 49 Come ci difendiamo? la probabilità d’impatto è scesa a un livello molto basso. Comunque sarà l'asteroide che passerà più vicino alla terra, sotto addirittura l'orbita dei satelliti geostazionari (36000 km), e sarà il primo chiaramente visibile ad occhio nudo, come una stella discreta (mag 3 circa). Anche per la cometa Swift Tuttle (quella delle stelle cadenti) si era temuto per il prossimo passaggio, ma l'allarme è rientrato. L’oggetto che ha la più alta probabilità di impattare la Terra è l’asteroide 1950DA, grande poco più di 1 km e che produrrebbe un cratere da 40 km e profondo 3 km, con un’energia (1 milione di bombe atomiche) tale da radere al suolo un’area come la Francia. L’impatto avverrebbe il 16 marzo 2880. Cosa faremmo per difenderci? Siamo ancora ad uno stadio iniziale nelle ricerche. Nei molti film, come Armageddon (un asteroide “grande come il Texas” viaggia verso la Terra. Il piano di difesa è sbarcare su di esso, trivellarlo per circa 250 m e piazzare nel buco una bomba atomica che lo rompa), dedicati al tema si usano sempre le bombe nucleari. La cosa più realistica non è certo distruggere l'asteroide, ma deviarlo. Metodi di deviazione che prevedono esplosioni per distruggere l’asteroide sono pericolosi perché, anche se riuscissero, i frammenti restanti avrebbero più o meno la stessa energia cinetica e se colpissero la Terra farebbero comunque gravi danni, forse anche più gravi (anche bruciando nell’atmosfera potrebbero liberare abbastanza energia da alterare il clima). Invece, se lo si scopre presto, basta deviarlo di pochissimo perché manchi la Terra. Per deviarlo si potrebbe usare una bomba nucleare, in modo che il materiale eiettato ne cambi la quantità di moto e magari ne vaporizzi una parte. Conferenza sulla difesa planetaria (2009). Si è fatto il punto della situazione sugli studi riguardo ai possibili pericoli da impatto. In particolare è stato fatto uno studio ipotizzando (anche se molto improbabile) che l’orbita di Apophis venga alterata (magari nel passaggio ravvicinato con la Terra del 2029) quel che basta da diventare risonante (7:6) così da impattare sulla Terra nel passaggio del 2036. Si è analizzata l’efficacia dei diversi metodi di difesa, due in particolare. Trattore gravitazionale. Una sonda dovrebbe partire nell’aprile 2021 e arrivare nel gennaio 2022. Ci mette un mese per entrare in orbita stabile e poi inizia a studiare dettagliatamente la struttura e i parametri orbitali di Apophis. Questa fase va avanti per alcune settimane, massimo 2 mesi. Si usa un trattore gravitazionale (che va mantenuto sufficientemente vicino all’asteroide per restare legato tramite la gravità) che gli dia un cambio di velocità sufficiente. Il trattore avrebbe massa 1000 kg e sarebbe dotato di 5 propulsori, capaci di esercitare una forza di 90 mN per intervalli di 3100 s (il getto dei razzi non deve essere puntato contro l’asteroide perché questo ridurrebbe le capacità di traino: ne vengono messi 2 inclinati in modo simmetrico). Nel caso di Apophis, si posiziona il trattore a 250 m dal centro dell’asteroide (circa 50 m dal punto più vicino della superficie) e si “tira” nella direzione del moto, per avere il massimo effetto. Ogni mese la velocità dell’asteroide varia così di circa 3 micrometri/s e vengono consumati circa 10 kg di carburante. Bisogna stare attenti alla direzione e all’entità della deflessione, per evitare che essa causi impatti futuri, ai passaggi successivi a quello che si vuole evitare. La scelta della direzione di deflessione influenza anche l’ipotetico punto d’impatto nel caso la missione fallisca. Il punto d’impatto deve essere fatto muovere su una linea nella quale crei il minor numero di danni, fino ad uscire del tutto dalla Terra. Non sempre il metodo del traino può funzionare, soprattutto perché non sempre l’oggetto pericoloso può essere individuato con così largo anticipo. Deviazione cinetica. (Kinetic energy deflection). Un’altra soluzione (più energica) consiste nel mandare una sonda ad impattare sull’asteroide per deviarlo. Ad esempio si può progettare una traiettoria per la quale una sonda (massa 2400 kg) impatti su Apophis a 5 km/s. Si otterrebbe così un cambio di velocità di 0,37 mm/s. La deviazione sarebbe maggiore se l’impatto avvenisse al perielio, spostando la traiettoria all’impatto tra 100 km e 500 km. La grande incertezza sull’effetto richiederebbe l’uso congiunto di un’altra sonda che vada a studiare con precisione le caratteristiche del corpo e della sua orbita, possibilmente che sia in opera prima dell’impatto. Se poi fosse in grado di fare da trattore, potrebbe essere utile per spostare l’asteroide fuori da traiettorie che potrebbero portare a collisioni future sulle quali il corpo si potrebbe trovare dopo l’impatto. Notare che l’efficacia della deviazione diminuisce se diminuisce l’anticipo con il quale lo scontro avviene prima dell’impatto possibile sulla Terra. La missione Don Chisciotte ha l'intento di studiare questa possibilità. Ci sono due moduli: Sancho che andrà in orbita attorno ad un asteroide per studiarlo, Hidalgo che gli si getterà contro. Sancho allora farà scendere un robottino per studiare con precisione la deviazione. Tutto è ancora in fase di preparazione. In conclusione, il primo metodo è più preciso riguardo all’orbita dopo la deviazione. La cosa migliore sarebbe usare entrambi i metodi. Altri progetti meno realistici prevedono una grande (0,5 km) vela che focalizzi la luce del sole sull’asteroide facendolo lentamente deviare. Ce ne sarebbero poi degli altri. Possiamo insomma dire di non essere così indifesi! 50 Fonti ed Le principali fonti di immagini, video ed informazioni per questo incontro: approfondimenti SoHO: http://sohowww.nascom.nasa.gov STEREO: http://www.nasa.gov/mission_pages/stereo Genesis: http://genesismission.jpl.nasa.gov/ Animazione fusione nucleare: http://www.atomicarchive.com Wikipedia: http://www.wikipedia.org Spettri: Sole: http://www.davidswinscoe.com/islingtontriplescience/ocrtriplescience.html http://www.handmadeinpa.net/2012/02/the‐color‐of‐the‐sun/ Diagramma hr: http://www.atlasoftheuniverse.com/hr.html European Space Agency: http://www.esa.int European Southern Observatory: https://www.eso.org; Hubble Space Telescope: http://hubblesite.org/ Poster evoluzione stelle: http://chandra.harvard.edu/ Video bolidi: http://fireball.meteorite.free.fr Missione Don Chisciotte: http://www.esa.int/esaMI/NEO/SEMZRZNVGJE_0.html Deviazione Asteroidi: http://neo.jpl.nasa.gov/neo/pdc_paper.html Video deviazione asteroidi: http://b612foundation.org/b612/ NASA: http://www.nasa.gov