Impatto di asteroidi, come si misura il rischio? La scala Torino

La lezione di Chicxulub ci ha insegnato che succede, e quando succede, fa male, molto male!! Sì, stiamo parlando proprio di uno dei più grandi e devastanti impatti di un asteroide di cui si abbiano tracce nella storia della Terra. Avvenuto circa 66 milioni di anni fa in Messico, ha avuto conseguenze climatiche così catastrofiche che ha determinato le estinzioni di massa (non solo dei dinosauri) avvenute alla fine del Cretaceo.

La cattiva notizia è che ancora non esiste una risposta esaustiva, la buona è che da oltre venti anni si sta lavorando alla risposta e alle possibili soluzioni per evitarli. Ma procediamo con ordine, cercando di conoscere meglio quali asteroidi e quali comete sono potenzialmente pericolosi.

Asteroidi e comete

Gli asteroidi sono rocce ‘fossili’ che, formatesi miliardi di anni fa durante la formazione del sistema solare, non si sono evolute e, pertanto, sono di grande interesse per gli astronomi in quanto testimoniano proprietà del sistema solare all’età della sua formazione. Gli asteroidi si trovano prevalentemente nella cosiddetta fascia principale tra le orbite di Giove e Marte ed orbitano attorno al Sole.

Le comete sono agglomerati di ghiaccio e polvere che orbitano attorno al Sole. Quelle con periodi di rivoluzione attorno al Sole superiori ai 200 anni si pensa provengano dalla nube di Oort, mentre le comete con periodi inferiori ai 200 anni dalla fascia di Kuiper. Si pensa che parte dell’acqua presente sulla Terra derivi proprio da impatti primordiali avvenuti con comete.

Asteroidi e comete iniziano a diventare 'problematici' quando si avvicinano all'orbita della Terra e per questo motivo vengono chiamati NEO.

Cosa sono i NEO

NEO è acronimo di Near-Earth Objects. Nello specifico, sono asteroidi (NEA Near-Earth Asteroids) e comete (NEC Near-Earth Comets) che potrebbero passare ad una distanza dalla Terra inferiore ai 50 milioni di km e, potenzialmente, collidere con la stessa. Secondo l’Agenzia Spaziale Europea esistono 31.370 NEA e 120 NEC.

Come vengono scoperti i NEO

Essendo oggetti all’interno del nostro sistema solare, il loro moto apparente nel cielo è relativamente veloce (comunque nell'ordine di frazioni di grado al giorno).
Fotografando a distanza di giorni o settimane una stessa zona di cielo, mentre la posizione relativa tra le stelle rimane invariata, un NEO, se presente, lo si vedrà muovere come un intruso tra le stelle, passando da una costellazione ad un'altra.

La ricerca dei NEO viene effettuata con telescopi da Terra e dallo spazio che osservano e fotografano regioni quanto più vaste del cielo. Le immagini raccolte ogni giorno vengono elaborate con software capaci di riconoscere i NEO, distinguendone il movimento rispetto alle stelle di sfondo.

Tra i vari progetti osservativi, ricordiamo il Catalina Sky Survey, i progetti ATLAS, LINEAR, Pans-STARRS1. Tra le missioni spaziali in corso ricordiamo NEOWISE, o tra quelle in preparazione OSIRIS-REx, che preleverà campioni dall’asteroide Bennu per l’analisi della sua composizione chimica

Cosa fa la scienza per il rischio NEO

Le due maggiori agenzie spaziali, l’americana NASA e l’europea ESA, lavorano sui NEO dalla fine degli anni ‘90. Ciascuna agenzia ha un proprio centro di ricerca NEO: il CNEOS (Center for NEO Studies) della NASA, che afferisce al PDCO (Planetary Defense Coordination Office) e il NEOCC (Near-Earth Objects Coordination Center) dell’ESA.

Scopo di questi centri è individuare i NEO, in particolare i PHO (potentially hazardous objects) cioè quei NEO di diametro superiore a 30-50 m le cui orbite si avvicinano alla Terra a meno di 8 milioni di km.

Una volta che i NEO vengono scoperti i centri di ricerca provvedono a determinarne le orbite, le proprietà fisiche, probabilità e potenziali danni in caso di impatto, emettere le allerta, e studiare strategie e tecnologie per mitigarne i danni.

Si stima che esistano almeno 25.000 NEO di diametro superiore ai 140 metri, ma solo meno della metà è stato finora scoperto.L’ambizione per entrambe le agenzie è di scoprire almeno il 90% dei NEA con diametro superiore a 1 km, e quanti più con diametro superiore ai 140 m.

Come si stima la pericolosità

La pericolosità di un NEO dipende sostanzialmente dalla probabilità che avvenga un impatto e dall'effetto dell'impatto.

La probabilità di un impatto dipende dall’orbita del NEO per determinare la quale in modo preciso servono molte osservazioni. Infatti, succede che NEO appena scoperti e classificati come pericolosi, una volta osservati per lungo tempo si scoprano essere innocui.

Cosa succede quando un NEO colpisce la Terra?

Nell’impatto tutta l'energia cinetica (di movimento) del NEO si trasforma istantaneamente in calore per cui le elevate temperature e pressioni innescano un’esplosione.

L' energia termica prodotta nell'esplosione viene misurata in tons, ovvero in unità di energia prodotta dall’esplosione di una tonnellata di tritolo TNT (= 4.184 miliardi di Joule). Generalmente si usano i multipli del ton, chiloton (1000 ton), megaton (1 milione di ton), gigaton (1 miliardo di ton) o in unità della bomba di Hiroshima (= 16 chiloton).

Il potere distruttivo sarà diverso a seconda della geometria dell’impatto, se perpendicolare alla superficie, se radente, se sulla terraferma o nell'oceano.

La scala Torino

Esistono diverse scale per quantificare pericolosità e distruttività di un NEO. Una scala tecnica, ad uso degli specialisti, è la scala Palermo. Tuttavia, nel 1999 durante un congresso di Planetologia tenutosi a Torino, venne proposta la scala Torino dal fisico statunitense Richard Binzel, con lo scopo di renderla comprensibile a chiunque, soprattutto ai non specialisti.

• colore bianco (livello 0) indica che il NEO non rappresenta alcun rischio, al più verrà disintegrato attraversando l’atmosfera, prima di arrivare al suolo.

• colore verde (livello 1) indica che il NEO ha una bassissima probabilità di impatto, così bassa che non merita attenzione da parte della gente comune. Generalmente, questi NEO vengono successivamente declassati a livello 0.

• colore giallo (livello da 2 a 4) indica che il NEO merita attenzione da parte dei soli astronomi, con probabilità di impatto non superiore all’1% e possibilità di distruzione da locale a regionale (in caso di impatto). Generalmente, questi NEO vengono successivamente declassati a livello 0. Ne viene data comunicazione alle autorità e alla gente comune solo se il potenziale impatto è previsto in un tempo inferiore ai 10 anni.

• colore arancione (livello da 5 a 7) indica che il NEO merita massima attenzione da parte degli astronomi, con alta possibilità di impatto e livello di distruzione da regionale a globale. Ne viene data comunicazione alle autorità e alla gente comune solo se il potenziale impatto è previsto in un tempo inferiore ai 10 anni (livello 5 e 6) o immediatamente (livello 7).

• colore rosso (livello da 8 a 10) indica che il NEO colpirà con certezza la Terra! La sua distruttività è locale se l’impatto è al suolo, globale se in mare a causa degli tsunami da esso prodotti. Il livello 8 si attiva con una frequenza tra di 1 volta ogni 50 anni e 1 volta ogni migliaia di anni. Il livello 9 si attiva con una frequenza tra di 1 volta ogni 10.000 anni e 1 volta ogni 100.000 anni. Il livello 10 comporta il rischio di catastrofe climatica globale con rischio di estinzione e si verifica 1 volta ogni più di 100.000 anni.

Con quale probabilità ci potrà essere un futuro impatto?

Nella famiglia dei NEO, quelli più massicci sono i meno numerosi. Via via che si scende verso quelli più piccoli, il loro numero aumenta. E' allora più probabile l'impatto di un piccolo asteroide che non di uno grosso. Si stima che ogni giorno sulla Terra arrivino circa 100 tonnellate di polvere o detriti di asteroidi.

L'impatto di asteroidi delle dimensioni di un'auto avviene con la frequenza di una volta l'anno. Questi, attraversando l'atmosfera, si disintegrano completamente per effetto dell'attrito con l'aria. Ciò che si osserva è il classico bolide (fireball). Generalmente, asteroidi fino a 25m di diametro si consumano interamente prima di raggiungere il suolo.

L'impatto di asteroidi del diametro di 20-30 m avviene con frequenza di 1-2 volte al secolo. Un esempio è il recente impatto del 15 febbraio del 2013 nei cieli di Chelyabinsk, in Russia, dove un asteroide di circa 20 m di diametro ad una velocità di circa 18 km/s è esploso in cielo senza che il suo arrivo fosse stato previsto. Esso ha sviluppato un'energia tra 300 e 450 chiloton (20-30 volte la bomba di Hiroshima).

Asteroidi con diametro di circa 100 m (quanto uno stadio di calcio) impattano con la frequenza di una volta ogni 2000 anni, producendo danni locali ingenti. Un esempio è l'impatto nei cieli di Tunguska, sempre in Russia, il 30 giugno del 1908. Si trattò di un asteroide di circa 60 m di diametro e sviluppò un'energia tra i 15 e i 30 megatons.

Esistono soluzioni per evitare un impatto?

In effetti sì, non si tratta di fantascienza, ma di soluzioni realizzabili ma da sviluppare ulteriormente. Tre sono le tipologie di intervento nel caso l'impatto di un asteroide venga previsto con sufficiente anticipo.

Una prima strategia consiste nel lanciare un satellite detto gravity tractor il quale, raggiungendo e poi orbitando attorno all’asteroide, ne devia lentamente l'orbita.

Una seconda strategia è quella del kinetic impactor in cui una sonda viene fatta schiantare sull’asteroide in modo che l’impatto ne modifichi l’orbita. E' proprio quello che è stato fatto con successo dalla missione DART, che lanciata contro l'asteroide Dimorphos (un NEO di livello 0) ne ha cambiato l'orbita.

Infine, il metodo degli esplosivi nucleari è considerato l'ultima risorsa per la modifica delle orbite di un NEO.