Apophis minaccia la terra

Apophis
minaccia
la terra
di Gian Carlo Ruggeri
N
Non sempre
ci ricordiamo che
sulla nostra testa
non ci sono solamente
nuvole e perturbazioni…
ear Earth Objects
o NEO sono definiti, nell’ambito del Sistema Solare,
tutti quegli oggetti la cui
orbita li porta a transitare a una distanza dalla
Terra inferiore a 45 milioni di Km.
Tutti i NEO possiedono
una distanza apsidale
inferiore a 1,3 Unità
Astronomiche, ovvero inferiore ai 194.477.231,
8983 km, dove per UA si intende una unità di misura astronomica, pari a circa la distanza Terra – Sole,
ossia 149.597.870,691 km.
In questo ambiente esiste qualche migliaio di NEA,
o Near Earth Asteroids, una parte dei NEO, fra cui
99942 Apophis, noto come prima designazione
astronomica 2004 MN4, il cui apogeo (Apoapsis) è
di 1,0987 UA.
I NEO e i NEA costituiscono le vestigia della formazione del sistema solare ed assommano ad una cifra
compresa tra 10.000 e 100.000 oggetti. Sebbene il
loro numero non sia ovviamente crescente, le risorse atte a osservarli, scambiare ed interpretare le immagini sono in continua evoluzione.
Ad esempio, il 9 novembre 2011, l’oggetto YU 55 è
transitato a meno di 200.000 km dalla Terra, stimolando interesse in un’ampia serie di scenari. Apophis è molto simile. Scoperto nel 2004 dall’Osser-
vatorio di Kitty Peak
(Arizona), gli è stato
conferito il nome del
dio egiziano del caos,
ma anche di un personaggio contenuto nella
fortunata serie di fantascienza Stargate SG-1.
Questo asteroide è un
corpo avente 350 m di
diametro, un peso di 27
milioni di tonnellate ed
una presunta densità compresa tra 1,23 e 2 gr/cm3.
La sua orbita è prossima a quella della Terra, orbitando intorno al Sole in circa 11 mesi, con un perielio di 0.74604 UA, prossimo all’orbita di Venere
(0.718432 70 UA).
Alle 11, 26 minuti e 45 secondi UTC (Universal Time Coordinated, l’ora di Greenwich) del 22 marzo
2012, Apophis si trovava a 75.421.710 miglia dalla
Terra. La fig. 1 mostra le due orbite (, rispetto al Sole, nel suddetto orario).
L’oggetto passerà il 13 aprile 2029 in un buco gravitazionale (detto anche “cruna dell’ago”), ovvero
una piccola regione dello spazio situata a 30.405
chilometri dalla Terra, che potrebbe alterare la rotta
dell’asteroide, a causa dell’attrazione esercitata dal
pianeta vicino, in modo tale da collidere con il pianeta stesso durante il successivo passaggio orbitale.
Questa apertura gravitazionale è, nel caso di Apophis, ampia solo 660 m in diametro. I calcoli effet-
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tuati mostrano che
intervallo, basandose solo la velocità
si sulla probabilità
dell’asteroide fosse
di caduta e sull’eneralterata di 16,5
gia cinetica della sua
km/h, in tre anni la
possibile collisione,
sua orbita verrebbe
espressa in megatodeflessa di circa 2
ni di TNT (1 megatokm, importo suffine = 1 milione di
ciente per evitare il
tonnellate di trinibuco gravitazionatrotoluene, noto cole: il problema conme TNT o tritolo).
siste nel fatto che es0 indica che l’oggetsendo quest’ultimo
to possiede una scarcosì piccolo, è diffisa possibilità di colcile predire se l’astelisione, o che il corroide transiterà atpo celeste sia così
traverso di esso oppiccolo da non ripure no.
manere intatto nel
Le proiezioni sulla
penetrare all’intersua orbita, eseguite
no dell’atmosfera,
nel 2006 per il 2029,
mentre 10 indica
hanno un margine
che la collisione è
La posizione orbitale attorno al Sole dell’asteroide Apophis e della Terra il
giorno 22 marzo 2012, alle ore 11.26.45 UTC (bianca l’orbita dell’asteroidi errore di circa
certa e l’oggetto è
de, azzurra quella della Terra); in apertura un’impressione pittorica della
3.200 km. Esistono
così grande da caucollisione di un asteroide con la Terra
due scale per indicasare un disastro glore la pericolosità di
bale. Ad Apophis è
collisione di un NEA
stato assegnato il licon il nostro pianeta: la scala Torino e la più comvello 4. Per questi motivi, si può ritenere che l’asteplessa Scala Palermo.
roide debba essere tenuto sotto stretta sorveglianza.
La prima usa un numero intero, da 0 a 10: ad un ogNell’ambito delle Nazioni Unite, il Comitato per gli
getto viene assegnato un numero compreso in tale
usi pacifici dello spazio (Committee On Peaceful Uses
of Outer Space o COPUOS) ospita un
gruppo di lavoro sulla meteorologia dello spazio, degli asteroidi e dei
NEO. In questo ambito e presso le
agenzie spaziali, è crescente l’attenzione verso i pericoli derivanti da
questi oggetti.
Il programma Space Situational
Awareness dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) comprende una parte
importante dedicata ai NEO. Il
transito di Apophis in vicinanza
della Terra il 13 aprile del 2029 costituisce un’opportunità unica di
conoscere meglio la struttura interna di un asteroide, e di dare luogo a
progetti coordinati suolo – spazio
simili a quelli messi in atto durante
la visita della cometa Halley, nel
1986.
La scala Torino mostra l’energia cinetica che si potrebbe sviluppare dall’impatto in funzione delle probabilità che quest’ultimo avvenga
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Alterare la rotta dell’asteroide
La comunità degli astronomi avrà dati più certi solo nel 2029, ma già da ora vengono effettuati studi
volti a esaminare le possibilità di deflettere la traiettoria dell’asteroide, considerando che esso è il solo
disastro naturale nei confronti del quale si può fare
qualcosa, ossia alterarne la rotta: una collisione con
Apophis equivarrebbe all’impatto di 200 ordigni
nucleari lanciati a 45.000 km/ora. Diversi scenari
sono allo studio.
Gli scienziati francesi lavorano attorno a un progetto inserito nel 7° programma quadro della Commissione Europea, il cui obiettivo è quello di analizzare e valutare i vari metodi di deflessione dell’asteroide, per i quali sono state proposte molte soluzioni.
Il metodo più aggressivo consiste nel fare esplodere
un ordigno nucleare nelle sue vicinanze; l’onda
d’urto che ne deriverebbe sarebbe in grado di imprimergli una lieve spinta. Questo metodo, tecnologicamente realizzabile, infrangerebbe, però, le
normative internazionali che vietano l’uso di armi,
particolarmente nucleari, nello spazio. Anche per
questo motivo, la sua utilizzazione sarebbe soggetta a un’autorizzazione da parte delle Nazioni Unite.
In maniera meno violenta, un impattatore, lanciato contro Apophis potrebbe conferirgli un incremento di velocità, modificando la sua orbita, a condizione, però, di non trapassarlo da parte a parte.
Esiste poi una vasta gamma di metodi “più gentili”
che però richiedono, per essere efficaci, diversi anni d’operatività. Comprendono un trattore gravitazionale basato sull’attrazione fra due oggetti, l’espulsione meccanica o termica, a grande velocità,
della massa dell’asteroide, e anche l’impiego di vele
spaziali, una forma di propulsione che usa la pressione radiante della luce proveniente da una stella.
Un veicolo spaziale dispiega una grande pellicola
riflettente (specchio membranoso), che riflette la
luce del Sole, e che attualmente viene realizzata con
una pellicola alluminata di Kapton spessa 2 µm. Il
metodo si basa sull’effetto Yarkovsy (Ivan Osipovich Yarkovsky, ingegnere russo,1844–1902) basato sul tempo necessario ad una superficie affinché si
riscaldi o si raffreddi: si tratta di una forza che agisce
su di un corpo in rotazione, nello spazio, causata
dall’emissione non uniforme di fotoni termici, la
quale, a sua volta, genera la forza succitata, residente in un oggetto in movimento. Questa forza è formata da due componenti: una diurna, per la quale
su di un corpo rotante (per esempio un asteroide),
illuminato dal Sole, la superficie è più calda nel po-
Ancora una impressione artistica, questa volta di una vela solare
già dispiegata
meriggio e nelle prime ore notturne che in piena
notte e all’alba.
Ne risulta una maggiore quantità di calore irradiata
dalla parte dell’imbrunire rispetto alla parte all’alba, il che dà luogo ad una spinta radiativa di pressione opposta alla direzione dell’alba. Per gli asteroidi animati da un moto progrado come Aphopis
(un corpo si dice animato da un moto diretto o progrado quando si muove nella stessa direzione dei
corpi che si trovano all’interno del suo sistema; il
moto opposto è chiamato retrogrado. Nel Sistema
solare quasi tutti i corpi celesti seguono la stessa rotazione. Tutti i pianeti del sistema solare ruotano intorno al Sole con moto diretto, ma non tutte le comete osservano questa regola: qualcuna si muove
con moto retrogrado), questa spinta è in direzione
del moto della loro orbita e causa un aumento dell’inclinazione del loro semiasse maggiore, spiralando via dal Sole. Questo è l’effetto dominante per i
corpi astrali aventi un diametro maggiore di 100 m.
Abbiamo quindi una componente stagionale che
interessa i corpi non ruotanti orbitanti attorno al
Sole e, quindi, non riguarda questo caso.
L’asteroide è di colore scuro e pertanto assorbe calore; mantenendolo in ombra dal Sole mediante una
serie di vele solari, si raffredderà, alterando la sua
rotta.
Un altro metodo ancora consiste nell’usare un generatore di spinta a fascio di ioni (IBS), una forma di
propulsione elettrica impiegata nella propulsione
spaziale, che si realizza utilizzando una spinta mediante l’accelerazione di ioni: il sistema si basa sul-
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l’uso di un fascio di ioni a bassa divergenza, creato
da un generatore e puntato verso l’asteroide da un
veicolo spaziale posto in hovering in prossimità di
esso; l’energia trasmessa dagli ioni, raggiungendo
la superficie dell’asteroide, produce una forza lenta
ma continua in grado di deflettere la rotta di quest’ultimo.
Effetti dell’impatto sulla Terra
Se l’asteroide dovesse cadere sulla superficie terrestre, l’effetto stimato inizialmente sarebbe quello di
un’esplosione equivalente a circa 1.500 megatoni di
TNT; le revisioni attuali fanno però ritenere una potenza esplosiva inferiore a quella succitata, compresa fra 600 e 800 megatoni. Si tenga presente che l’evento di Tunguska (l’impatto di un meteorite con la
superficie di una regione siberiana, avvenuto il 30
giugno 1908) si ritiene abbia rilasciato una potenza
di 3- 10 megatoni, mentre la disastrosa eruzione del
vulcano Krakatoa (1883) ne rilasciò circa 200.
Gli esatti effetti di un impatto variano in funzione
della composizione dell’asteroide, del luogo e dell’angolo d’impatto. Tenuto conto delle presenti conoscenze su Apophis l’ampiezza dell’area terrestre
colpita sarebbe di circa 29.068 km², uno spazio
equivalente alla Sicilia più il Molise, ma è improba-
bile che la caduta possa avere effetti del tipo “inverno da impatto”, ovvero un periodo di freddo prolungato causato dalla collisione con la Terra di un
grande asteroide o di una cometa.
La fondazione californiana B612, una fondazione
privata e no-profit avente come scopo la protezione
della Terra da cadute di asteroidi, ha realizzato una
stima dei luoghi di possibile caduta di Apophis: il risultato è uno stretto corridoio largo pochi chilometri, denominato “percorso di rischio”, che si estende attraverso la Russia meridionale, il nord Pacifico
(molto vicino alle coste della California e del Messico), il Nicaragua e il Costa Rica, attraversa la Colombia settentrionale e il Venezuela, finendo in Atlantico, poco prima dell’Africa.
Alcune simulazioni effettuate su di un elaboratore
elettronico, mostrano che se un ipotetico impatto
dovesse avvenire in Paesi come la Colombia e il Venezuela, potrebbero verificarsi 10 milioni di morti,
mentre una caduta in Atlantico o nel Pacifico produrrebbe un devastante tsunami.
Lo tsunami generato
da un impatto
Le ricerche hanno accertato che un impatto oceanico possiede un potenziale distruttivo maggiore di
quello sulla terra:
mentre un’esplosione
aerea è un fenomeno
tridimensionale
in
cui l’energia decresce
con il quadrato della
distanza, un’onda radiante oceanica è un
evento a due dimensioni, nel quale l’energia diminuisce proporzionalmente alla
distanza. Se un asteroide colpisce la superficie dell’oceano,
sviluppa un “cratere”
ampio circa 20 volte il
diametro dell’asteroide (nel nostro caso 7
km per i 350 metri di
Apophis).
La successione degli
eventi è simile a quella
che si produce facenSulla Terra abbiamo già vissuto un episodio di impatto con un piccolo NEA. Il 30 giugno 1908 un meteodo esplodere un pallorite precipitò sulla regione siberiana di Tunguska; nell’immagine ecco come apparvero ai primi ricognine sull’acqua.
tori gli alberi, abbattuti a migliaia dall’esplosione
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L’impressionante immagine dell’eruzione del vulcano Tambora dell’isola di Sumbawa, situato nell’arcipelago indonesiano della Sonda e classificato il secondo vulcano al mondo per indice di esplosività
L’esplosione sembra causare il collasso del cratere:
dapprima, si genera un picco d’acqua al centro di
esso, allorché le acque si precipitano al suo interno
e si incontrano nel punto centrale, con l’altezza del
picco che è doppia della profondità iniziale del cratere primario.
Successivamente, il picco collassa e si genera un’onda radiante che viaggia alla velocità di 500 km/h o
più. Il centro, poi, continua ad oscillare creando
una serie di onde più piccole.
Secondo i calcoli per un asteroide del tipo di Apophis, a 1.000 km dal centro del luogo di impatto
l’altezza dell’onda di tsunami sarebbe di quasi 12
m, valore che crescerebbe rapidamente all’avvicinarsi dell’onda ad un fondale più basso.
In aggiunta all’aumento di altezza dell’onda dovuto all’effetto di shoaling (effetto per il quale le onde
di superficie che si muovono in acque sempre più
basse aumentano la loro altezza, che può divenire il
doppio della loro ampiezza), l’abbrivio di essa può
consentirle di raggiungere elevazioni maggiori
mentre viaggia su fondali inclinati, fattore tipico
delle onde di tsunami, che possono raggiungere
una costa lontana molte ore dopo l’episodio generatore.
Un piano per il futuro
Fra i molti progetti, allo stato attuale non esiste alcun hardware pronto per una missione diretta ad
Apophis, quindi il nostro pianeta si troverebbe senza possibile aiuto per i prossimi anni, se dovesse
realmente emergere una minaccia correlata ad una
collisione con un corpo celeste.
Qualsiasi proposta richiederebbe decine di miliardi
di dollari per la realizzazione di razzi o di veicoli
spaziali e per i complessi apparati in grado di deflettere la rotta di un asteroide. Per di più, considerate
le cattive condizioni dell’economia mondiale, la
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importi di questo fossero incrementati, vi sarebbe la possibilità di dare
maggiore impulso ai progetti concernenti i Near Earth Objects.
Per quanto riguarda l’Europa, a parte
qualche collaborazione progettuale
ESA – NASA avente lo scopo di deflettere la traiettoria di asteroidi, l’attività
francese accennata e il Don Quijote
Project (ESA), missione allo studio, intesa ad analizzare gli effetti di un impatto di un veicolo spaziale su di un
asteroide ai fini di una deflessione delLa rotta che seguirà l’asteroide Apophis durante il suo passaggio sulla Terra, definita
la sua rotta, non appaiono, allo stato,
“percorso di rischio”
altri progetti comuni per gli scopi in
causa.
Anche se sfuggiremo alla minaccia prequantità di denaro necessaria anche a mantenere le
sentata da Apophis, altri asteroidi potranno, in futupresenti attività spaziali è davvero scarsa.
ro, presentare un pericolo per la Terra. Occorrerebbe,
Per esempio, lo HSF Committee, (Human Space Flight
pertanto, un piano di difesa internazionale, obiettiAugustine Commission o Augustine Committee, della
vo, non irraggiungibile, considerando che, in gran
NASA) ha presentato, nell’ottobre del 2009, il piano
parte, esistono già le tecnologie necessarie per deviadi bilancio per le attività spaziali fino al 2014: se gli
■
re la rotta di un asteroide o per distruggerlo.
Il Meteor Crater dell’Arizona fu generato circa 50.000 anni fa dalla caduta di un asteroide di 50-80 m di diametro. L’impatto di Apophis potrebbe aprire un cratere almeno 7 volte più grande
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