¿Cuál es el plan si un asteroide se dirige hacia la Tierra?
Por Blog de Física arXiv.
28 de febrero de 2022.
Asteroide asesino. Crédito: Yeti Punteado/Shutterstock.
La popular película de Netflix, Don't Look Up (No mires arriba) es una parodia satírica de los intentos de dos astrónomos de advertir a un mundo indiferente sobre la amenaza del inminente impacto de un asteroide que acabará con la civilización. Después de su lanzamiento, la película generó la mayor cantidad de horas de visualización de Netflix en una sola semana.
En el corazón de la película está la cuestión de qué hacer ante la amenaza de un asteroide de 10 kilómetros de diámetro que se dirige directamente hacia nosotros. Tiene un tamaño similar al del asteroide que acabó con los dinosaurios hace unos 65 millones de años. Si tuviéramos solo 6 meses de advertencia, ¿Cómo podríamos salvar la civilización?
Ahora tenemos una respuesta gracias al trabajo de Philip Lubin y Alexander Cohen en la Universidad de California, Santa Bárbara, quienes han descubierto cómo el mundo puede defenderse en tal situación y en qué circunstancias esta defensa sería inútil.
La conclusión es que la Tierra probablemente podría defenderse contra un asteroide de 10 kilómetros con un aviso de 6 meses, pero cualquier cosa mucho más grande estaría más allá de la esperanza.
Defensa de asteroides.
Hay varias formas de defenderse contra el impacto de un asteroide. Este blog examinó recientemente la posibilidad de alejar un asteroide de la Tierra. Sin embargo, esto lleva tiempo y ciertamente más que el escenario de 6 meses que investigan Lubin y Cohen.
Otra opción es intentar vaporizar el asteroide. Esto significa convertirlo de un sólido a un gas supuestamente inofensivo. Eso requiere cantidades significativas de energía y Lubin y Cohen muestran rápidamente que esto necesita al menos 50 veces el arsenal nuclear del mundo entero. “Entonces, definitivamente NO, no podemos vaporizar nuestro objetivo con armas nucleares”, concluyen.
Otra opción es hacer estallar el asteroide en pedazos más pequeños y permitir que estos fragmentos golpeen la Tierra. Si bien cada pieza más pequeña por sí sola causaría un daño significativamente menor que el asteroide inicial, este enfoque también está condenado.
Lubin y Cohen señalan que los fragmentos seguirán depositando la misma cantidad total de energía en la atmósfera que el asteroide original. Y esta energía generaría un aumento de temperatura promedio de 300 grados centígrados. Los humanos podrían sobrevivir a un incidente de este tipo si tuvieran algún tipo de refugio submarino, dicen los investigadores. “Pero el daño resultante al ecosistema de la superficie de la Tierra sería verdaderamente catastrófico”.
En cambio, Lubin y Cohen investigan si sería posible hacer estallar el asteroide con tal fuerza que la gran mayoría de los fragmentos se redirijan lejos de la Tierra. Para ello sugieren utilizar el arsenal de armas termonucleares del planeta. Las armas estadounidenses B61-11 y W61, por ejemplo, son capaces de producir explosiones de 340 kilotones. (En comparación, la bomba Little Boy lanzada sobre Hiroshima arrojó 15 kilotones).
El plan es complejo. Primero, estas armas tendrían que ser lanzadas hacia el asteroide en los cohetes más poderosos del mundo. Estos incluirían el Sistema de Lanzamiento Espacial con capacidad lunar de la NASA o el Starship de SpaceX, que pronto estarán operativos.
Luego, estos dispositivos deben penetrar en la superficie del asteroide para brindar el mayor impacto. Pero eso está lejos de ser trivial. Las armas B61-11 y W61 son ambas "penetradoras de tierra", diseñadas para explotar después de haber entrado en el suelo.
Sin embargo, están diseñados para funcionar después de un impacto balístico con el suelo a velocidades medidas en metros por segundo. Por el contrario, un asteroide que impacte contra la Tierra viajará hacia nosotros a decenas de kilómetros por segundo y tal vez hasta 100 km/s. No está claro si estas armas aún podrían funcionar después de tal impacto.
Otra fuente de gran incertidumbre es la eficiencia de la explosión: la cantidad de energía explosiva convertida en energía cinética de los fragmentos de asteroides.
Prueba subterránea.
Para tener una idea de esto, Lubin y Cohen dan el ejemplo de una prueba termonuclear subterránea realizada en Nevada en 1962, la llamada Storax Sedan Project Plowshare Test. Se trataba de la detonación de un artefacto de 104 kilotones en el fondo de un pozo de 194 metros de profundidad.
“La explosión desplazó alrededor de 1,12 × 1010 kg de suelo y creó un cráter de unos 390 metros de diámetro y 100 metros de profundidad”, dicen los investigadores. Según los informes, levantó la tierra desplazada en una cúpula de 90 metros de altura.
Con algunos cálculos sencillos, los investigadores calculan la energía requerida para hacer este levantamiento y dicen que es solo el 2,3 por ciento del rendimiento explosivo. Esa es una pequeña tasa de conversión.
Los investigadores señalan que este es probablemente un límite inferior porque no han tenido en cuenta otros mecanismos de transferencia de energía, como la generación de un terremoto de magnitud 4,75. Sin embargo, dicen que da una idea de la eficiencia del acoplamiento entre una explosión y un asteroide.
En total, dicen que la destrucción de un asteroide de 10 kilómetros de una manera que envíe la mayoría de los fragmentos lejos de nosotros requeriría alrededor de 8.000 de estas bombas termonucleares, cada una capaz de lanzar 100 kilotones, dando un total de 800 megatones.
Por supuesto, la reserva de Estados Unidos se ha movido desde 1962. Este rendimiento total está dentro de su capacidad actual, aunque no está claro si los cohetes necesarios pueden modificarse adecuadamente para transportarlos en el tiempo disponible.
Los cálculos asumen un asteroide de 10 km, viajando a 10 km/s hacia nosotros. Dado un período de aviso de 6 meses, los cohetes deben lanzarse 1 mes después para interceptar el objetivo 1 mes antes del impacto. Eso no da mucho tiempo para modificaciones o pruebas. “La capacidad humana actual está justo al borde de ser viable para asumir el escenario de amenaza extrema que hemos descrito”, dicen los investigadores.
Si alguien pensara que recibiríamos mucha más atención que esto, Lubin y Cohen dan el ejemplo del cometa NeoWise. Tenía un diámetro de 5 kilómetros y pasó lo más cerca posible de la Tierra en julio de 2020, solo 4 meses después de que se avistara por primera vez.
Afortunadamente, Neowise pasó a salvo. Pero si hubiera estado en curso de colisión con la Tierra, podría haberse acercado a nosotros con una velocidad de aproximación de hasta 100 km/s, dándonos muy poco tiempo para responder. “El caso del cometa NEOWISE descubierto en 2020 con solo 4 meses de advertencia es una advertencia”, dicen Lubin y Cohen.
Este tipo de impactos, por supuesto, son raros. Es probable que una colisión con un asteroide de 10 km de tamaño ocurra solo una vez cada 100 millones de años, con la última hace 65 millones de años. Los investigadores concluyen que con un aviso de 6 meses, "en teoría, la humanidad podría defenderse con una serie de penetradores nucleares lanzados 5 meses antes del impacto".
Eso nos da algo de esperanza. En un guiño a la película de Netflix, Lubin y Cohen llaman a su artículo "Don't Forget to Look Up" (No te olvides de mirar arriba). Para un resultado diferente dado este escenario, vale la pena ver la película original.
Fuente:
arxiv.org/abs/2201.10663