Hasta ahora, no se conoce un solo caso confirmado de muerte humana por un meteorito. Y al mismo tiempo, incluso un pequeño cuerpo celeste, que, lamentablemente, ha invadido la atmósfera de la Tierra, tiene un potencial destructivo colosal comparable a las armas nucleares. A veces, como han demostrado los acontecimientos recientes, los huéspedes del cielo pueden tomarnos por sorpresa.
La bola de fuego que voló sobre Chelyabinsk e hizo tanto ruido literal y figurativamente sorprendió a todos con su increíble brillo y onda de choque, que rompió el vidrio, arrastró la puerta y arrancó los paneles de revestimiento de las paredes. Mucho se ha escrito sobre las consecuencias y mucho menos sobre la esencia de este fenómeno. Para comprender con más detalle los procesos que ocurren con los pequeños cuerpos celestes que se encontraron con el planeta Tierra en su camino, "PM" recurrió al Instituto de Dinámica de Geosferas de la Academia de Ciencias de Rusia, donde han estado estudiando durante mucho tiempo y modelando matemáticamente el movimiento de los meteoritos, es decir, los cuerpos celestes que ingresan a la atmósfera terrestre. Y esto es lo que logramos averiguar.
Sacado del cinturón
norte
Cuerpos como el de Chelyabinsk provienen del cinturón de asteroides principal, que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. No está tan cerca de la Tierra, pero a veces el cinturón de asteroides es sacudido por cataclismos: como resultado de las colisiones, los objetos más grandes se desintegran en otros más pequeños, y algunos de los escombros pasan a la categoría de cuerpos cósmicos cercanos a la Tierra; ahora sus órbitas cruzan la órbita de nuestro planeta. A veces, las piedras celestes son expulsadas del cinturón por perturbaciones causadas por grandes planetas. Como muestran los datos sobre la trayectoria del meteorito de Chelyabinsk, representaba el llamado grupo Apolo, un grupo de pequeños cuerpos celestes que se mueven alrededor del Sol en órbitas elípticas que se cruzan con la órbita de la Tierra, y su perihelio (es decir, la distancia más cercana al Sol) es menor que el perihelio de la órbita de la Tierra.
Como hablamos con más frecuencia de escombros, estos objetos tienen una forma irregular. La mayoría de ellos están compuestos por una roca llamada "condrita". Se le dio este nombre debido a los cóndrulos: inclusiones esféricas o elípticas de aproximadamente 1 mm de diámetro (con menos frecuencia, más), rodeadas por una matriz de escombros o cristales finos. Las condritas son de diferentes tipos, pero también se encuentran especímenes de hierro entre los meteoroides. Es interesante que hay menos cuerpos metálicos, no más del 5% del total, pero el hierro ciertamente predomina entre los meteoritos encontrados y sus escombros. Las razones son simples: en primer lugar, las condritas son visualmente difíciles de distinguir de las piedras terrestres ordinarias y son difíciles de detectar, y en segundo lugar, el hierro es más fuerte y un meteorito de hierro tiene más posibilidades de atravesar las densas capas de la atmósfera y no dispersarse en pequeños fragmentos.
Video promocional:
Velocidades increibles
El destino de un meteoroide depende no solo de su tamaño y de las propiedades fisicoquímicas de su sustancia, sino también de la velocidad de entrada a la atmósfera, que puede variar en un rango bastante amplio. Pero en cualquier caso, estamos hablando de velocidades ultraaltas, que superan significativamente la velocidad de movimiento ni siquiera de los aviones supersónicos, sino también de las naves espaciales orbitales. La velocidad media de entrada a la atmósfera es de 19 km / s, sin embargo, si el meteoroide entra en contacto con la Tierra en rumbos cercanos al que se aproxima, la velocidad puede llegar a 50 km / s, es decir, 180.000 km / h. La menor velocidad de entrada a la atmósfera será cuando la Tierra y un pequeño cuerpo celeste se muevan, por así decirlo, en órbitas vecinas, una al lado de la otra, hasta que nuestro planeta atraiga un meteoroide.
Cuanto mayor es la tasa de entrada de un cuerpo celeste a la atmósfera, más fuerte es la carga sobre él, más lejos de la Tierra comienza a colapsar y mayor es la probabilidad de que colapse antes de llegar a la superficie de nuestro planeta. En Namibia, rodeado por un recinto cuidadosamente construido en forma de pequeño anfiteatro, se encuentra un enorme bloque de metal, 84% de hierro, además de níquel y cobalto. El bulto pesa 60 toneladas, mientras que es la pieza sólida más grande de materia cósmica jamás encontrada en la Tierra. El meteorito cayó a la Tierra hace unos 80.000 años, sin siquiera dejar un cráter después de su caída. Probablemente, debido a alguna coincidencia de circunstancias, la velocidad de su caída fue mínima, ya que el meteorito metálico Sikhote-Alin (1947,Primorsky Krai) se derrumbó en muchos pedazos y, al caer, creó todo un campo de cráteres, así como una gran área de dispersión de pequeños escombros, que aún se acumulan en la taiga Ussuri.
¿Qué está explotando ahí?
Incluso antes de que el meteorito caiga al suelo, puede ser muy, muy peligroso, como demostró claramente el caso de Chelyabinsk. Un cuerpo celeste que irrumpe en la atmósfera a una velocidad tremenda genera una onda de choque en la que el aire se calienta a temperaturas superiores a los 10.000 grados. La radiación de aire calentado por choque provoca la evaporación del meteoroide. Gracias a estos procesos, está envuelto en un halo de gas ionizado brillante: plasma. Se forma una zona de alta presión detrás de la onda de choque, que prueba la fuerza de la parte frontal del meteorito. En los lados, la presión es significativamente menor. Como resultado del gradiente de presión resultante, lo más probable es que el meteorito comience a colapsar. Cómo sucede exactamente esto depende del tamaño específico, la forma y las características estructurales del meteoroide dado: grietas, huecos, cavidades. Otra cosa es importante: cuando se destruye la bola de fuego, su área de sección transversal aumenta, lo que conduce instantáneamente a un aumento en la liberación de energía. El área de gas que capta el cuerpo aumenta, cada vez más energía cinética se convierte en calor. El rápido crecimiento de la liberación de energía en un área limitada del espacio en poco tiempo no es más que una explosión. Es en el momento de la destrucción cuando el brillo del automóvil aumenta bruscamente (se produce un destello brillante). Y el área de la superficie de la onda de choque y, en consecuencia, la masa del aire calentado por el choque crece abruptamente.como una explosión. Es en el momento de la destrucción cuando el brillo del automóvil aumenta bruscamente (se produce un destello brillante). Y el área de la superficie de la onda de choque y, en consecuencia, la masa del aire calentado por el choque crece abruptamente.como una explosión. Es en el momento de la destrucción cuando el brillo del automóvil aumenta bruscamente (se produce un destello brillante). Y el área de la superficie de la onda de choque y, en consecuencia, la masa del aire calentado por el choque crece abruptamente.
Cuando explota un arma convencional o nuclear, la onda de choque tiene una forma esférica, pero en el caso de un meteorito, por supuesto, este no es el caso. Cuando un pequeño cuerpo celeste ingresa a la atmósfera, forma una onda de choque cónica convencional (el meteoroide está al mismo tiempo en la punta del cono), aproximadamente la misma que se crea frente a la nariz de un avión supersónico.
La onda de choque generada por la destrucción de un meteorito puede traer muchos más problemas que la caída de un gran escombro. En la foto - un agujero en el hielo del lago Chebarkul, presumiblemente perforado por un trozo del meteorito Chelyabinsk.
Pero la diferencia ya se observa aquí: después de todo, el avión tiene una forma aerodinámica y un automóvil que se estrella contra capas densas no tiene que ser aerodinámico en absoluto. Las irregularidades en su forma crean turbulencias adicionales. Con una disminución en la altitud de vuelo y un aumento en la densidad del aire, aumentan las cargas aerodinámicas. A altitudes de unos 50 km, son comparables a la fuerza de la mayoría de los meteoroides de piedra, y es probable que los meteoroides comiencen a colapsar. Cada etapa separada de destrucción lleva consigo una liberación adicional de energía, la onda de choque toma la forma de un cono fuertemente distorsionado, aplasta, debido a lo cual, durante el paso de un meteorito, puede haber varias oleadas sucesivas de exceso de presión, que se sienten en el suelo como una serie de poderosos aplausos. En el caso de Chelyabinsk, hubo al menos tres de esos aplausos.
El impacto de una onda de choque en la superficie de la Tierra depende de la trayectoria de vuelo, la masa y la velocidad del cuerpo. El meteorito Chelyabinsk voló a lo largo de una trayectoria muy plana y su onda de choque solo tocó las áreas urbanas en el borde. La mayoría de los meteoritos (75%) ingresan a la atmósfera a lo largo de trayectorias inclinadas hacia la superficie de la Tierra en un ángulo de más de 30 grados, y aquí todo depende de la altitud a la que ocurre la fase principal de su desaceleración, generalmente asociada a la destrucción y un fuerte aumento en la liberación de energía. Si esta altura es grande, la onda de choque llegará a la Tierra en forma debilitada. Si la destrucción ocurre en altitudes más bajas, la onda de choque puede "limpiar" un área enorme, de manera muy similar a como sucede en una explosión nuclear atmosférica. O como en el impacto del meteorito Tunguska.
Cómo se evaporó la piedra
En la década de 1950, para simular los procesos que ocurren durante el vuelo de un meteoroide a través de la atmósfera, se creó un modelo original, que consistía en un cordón detonante (simulando la fase de vuelo antes de la destrucción) y una carga adherida a su extremo (simulando expansión). Los alambres de cobre que representan el bosque se fijaron verticalmente bajo el modelo de la superficie de latón. Los experimentos han demostrado que, como resultado de la detonación de la carga principal, los cables, doblados, dieron una imagen muy realista de la tala de bosques, similar a la observada en el área de Podkamennaya Tunguska. Aún no se han encontrado rastros del meteorito Tunguska, y la hipótesis popular de que el cuerpo que colisionó con la Tierra en 1908 era el núcleo de hielo de un pequeño cometa no se considera en absoluto la única confiable. Los cálculos modernos muestran que un cuerpo de mayor masa, al entrar en la atmósfera,se sumerge más profundamente en él antes de la etapa de desaceleración, y sus fragmentos están expuestos a una fuerte radiación durante más tiempo, lo que aumenta la probabilidad de su evaporación.
El meteorito de Tunguska bien podría haber sido piedra, sin embargo, al romperse a una altitud relativamente baja, podría haber generado una nube de escombros muy pequeños, que se evaporaron por contacto con gases calientes. Solo una onda de choque alcanzó el suelo, lo que produjo destrucción en un área de más de 2000 km², comparable a la acción de una carga termonuclear con una potencia de 10-20 Mt. Esto se refiere tanto al impacto dinámico como a los fuegos de taiga generados por un destello de luz. El único factor que no funcionó en este caso, a diferencia de una explosión nuclear, es la radiación. La acción de la parte frontal de la onda de choque dejó en sí misma un recuerdo en forma de "bosque de telégrafos": los troncos resistieron, pero todas las ramas fueron cortadas.
A pesar de que los meteoritos caen sobre la Tierra con bastante frecuencia, las estadísticas de las observaciones instrumentales de la entrada de pequeños cuerpos celestes en la atmósfera siguen siendo insuficientes.
Según estimaciones preliminares, la liberación de energía durante la destrucción del meteorito de Chelyabinsk se considera equivalente a 300 kt de TNT, que es aproximadamente 20 veces más que la potencia del uranio "Malysh" arrojado sobre Hiroshima. Si la trayectoria del vuelo del automóvil fuera casi vertical, y el lugar de la caída recaería en el desarrollo urbano, serían inevitables las colosales bajas y la destrucción. Entonces, ¿qué tan grande es el riesgo de que se repita y debe tomarse en serio la amenaza de los meteoritos?
Una precaución útil
Sí, ni un solo meteorito, afortunadamente, ha matado a nadie todavía, pero la amenaza del cielo no es tan insignificante como para ser ignorada. Los cuerpos celestes del tipo Tunguska caen a la Tierra aproximadamente una vez cada 1000 años, lo que significa que, en promedio, cada año "limpian" por completo 2,5 km² de territorio. La caída de un cuerpo del tipo Chelyabinsk se observó por última vez en 1963 en la región de las islas de Sudáfrica; luego, la liberación de energía durante la destrucción también fue de aproximadamente 300 kt.
Actualmente, la comunidad astronómica tiene la tarea de identificar y rastrear todos los cuerpos celestes de más de 100 m de diámetro en órbitas cercanas a la Tierra. Pero los meteoritos más pequeños también pueden causar problemas, cuyo control total aún no es posible: esto requiere instrumentos de observación especiales y numerosos. Hasta la fecha, se ha observado la entrada de solo 20 cuerpos de meteoroides a la atmósfera utilizando instrumentos astronómicos. Solo hay un caso conocido en el que se predijo la caída de un meteorito relativamente grande (de unos 4 m de diámetro) en aproximadamente un día (cayó en Sudán en octubre de 2008). Y mientras tanto, una advertencia sobre un cataclismo cósmico incluso en un día no está nada mal. Si un cuerpo celeste amenaza con caer sobre un asentamiento, el asentamiento puede ser evacuado en 24 horas. Y claro, un día es suficiente para algopara recordarle a la gente una vez más: si ve un destello brillante en el cielo, debe esconderse y no pegar la cara al vidrio de la ventana.
Oleg Makarov
