Un numeroso equipo de físicos e ingenieros encabezados por A. Y. Arasova, del Instituto de Investigación Científica de Física Experimental Panruso (VNIIEF), el principal centro de investigación del complejo militar-industrial de Rusia en armas nucleares, ha modelado el impacto de una explosión nuclear en un asteroide que amenazase la Tierra. Para ello se fabricaron asteroides en miniatura y los bombardearon con un láser. La técnica de modelado desarrollada en este estudio es una forma de evaluar experimentalmente los criterios de destrucción de asteroides, así como la energía de la explosión necesaria para eliminar un objeto peligroso en curso de colisión con la Tierra.

Los asteroides son cuerpos celestes compuestos principalmente de carbono, silicio, metales y, algunas veces, hielo. Habitualmente se clasifican los objetos de más de 1 metro como asteroides, aunque este límite inferior aún está en discusión. En el otro extremo de la escala, los asteroides alcanzan los 900 kilómetros de diámetro. Viajando a 20 kilómetros por segundo, estos gigantes representan una amenaza creíble de aniquilar toda la vida en la Tierra.

Hay dos opciones básicas cuando se trata de proteger el planeta de la colisión con un asteroide: o se le desvía o se vuela en pedazos de tal manera que la mayoría n impacte con la atmósdfera y, los que lo hagan, se quemen en ella de tal modo que lleguen a la superficie sin causar daños catastróficos. Los autores de este estudio se han centrado en la segunda opción, creando un modelo experimental con el que comprobar los efectos de una poderosa onda de choque liberada por una explosión nuclear en la superficie del asteroide. El equipo de investigación demuestra que un breve pulso láser dirigido a una réplica en miniatura de un asteroide produce efectos destructivos similares a los de una explosión nuclear en una roca espacial real. Las distribuciones de calor y presión predichas para el evento real generalmente coinciden con las medidas en el experimento de laboratorio.

Para que el modelo de láser fuera preciso, los investigadores se aseguraron de que la densidad y rigidez del asteroide de laboratorio, e incluso su forma, imitaran las reales. Gracias a esta correspondencia precisa, los investigadores obtuvieron una forma de calcular directamente la energía requerida de una explosión nuclear en el asteroide real a partir de la energía de un pulso láser que destruye su réplica en miniatura.

La composición de los asteroides artificiales para las pruebas se corresponde a la de los meteoritos condríticos (básicamente de carbono), que representan aproximadamente el 90 por ciento de los restos de asteroides que alcanzan la superficie de la Tierra. Las réplicas se hicieron usando los datos sobre el meteorito recuperado del fondo del lago Chebarkul. Es el fragmento más grande del asteroide que entró en la atmósfera de la Tierra en febrero de 2013, explotando sobre el Óblast de Cheliábinsk, Rusia. El material del asteroide se fabricó usando una combinación de sedimentación, compresión y calentamiento, imitando el proceso de formación natural. A partir de muestras cilíndricas se hicieron asteroides de prueba esféricos, elipsoidales y cúbicos.

Para estimar los criterios de destrucción de asteroides, los investigadores analizaron los datos disponibles del meteorito de Cheliábinsk. Ingresó a la atmósfera de la Tierra como un asteroide de 20 metros y se fracturó en pequeños fragmentos que no causaron daños catastróficos. Por lo tanto, tiene sentido afirmar que un asteroide de 200 metros ha sido eliminado si se fractura en pedazos con diámetros 10 veces más pequeños y masas 1.000 veces más pequeñas que la roca inicial. Por razones obvias, esta conclusión solo se cumple para un asteroide de 200 metros que entra en la atmósfera en un ángulo similar y para fragmentos que viajan a lo largo de trayectorias similares a la del meteoro de Cheliábinsk.

Los experimentos indican que para eliminar un asteroide de 200 metros, la bomba necesita liberar la energía equivalente a 3 megatones de TNT. A este dato se llegua porque los investigadores midieron que es necesario un pulso láser de 500 julios para destruir un modelo de 8-10 milímetros de diámetro. Para poner el dato en perspectiva, 3 megatones vendría a ser equivalente a la energía de todas y cada una de las bombas detonadas durante la Segunda Guerra Mundial, incluidas las bombas atómicas que se lanzaron sobre Hiroshima y Nagasaki; por otro lado tampoco es tanto: el explosivo más poderoso jamás detonado, la bomba Zar, construida por la Unión Soviética en 1961, liberó 58,6 megatones (aunque los números varían algo según las fuentes; este dato es el oficioso ruso); las bombas de hidrógeno estadounidenses de la Guerra Fría se estima que liberaban 25 megatones.

El equipo de investigación ahora planea expandir el estudio experimentando con réplicas de asteroides de diferentes composiciones, incluidas las que contienen hierro, níquel y hielo. También pretenden identificar con mayor precisión cómo la forma del asteroide y la presencia de cavidades en su superficie afectan el criterio de destrucción general.

De momento no hay amenazas inminentes de asteroides, por lo que el equipo tiene tiempo de perfeccionar esta técnica para evitar un desastre planetario.

Referencia:

Aristova, E.Y., Aushev, A.A., Baranov, V.K. et al. (2018) J. Exp. Theor. Phys. doi 10.1134/S1063776118010132

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next