Investigadores simulan defensa de la Tierra contra impacto de asteroide


La misión Prueba de redirección de doble asteroide (DART) de la NASA es la primera prueba de defensa planetaria a gran escala del mundo contra posibles impactos de asteroides en la Tierra. Investigadores de la Universidad de Berna y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS ahora muestran que en lugar de dejar atrás un cráter relativamente pequeño, el impacto de la nave espacial DART en su objetivo podría dejar el asteroide casi irreconocible.

Cortes bidimensionales (tomados en y = 0 en el plano x–z) que muestran posibles morfologías de asteroides después de impactos tipo DART en cuerpos esféricos inicialmente de 150 m con cohesión variable (Y0 = 0–50 Pa) y coeficientes de fricción interna (f = 0,4–1,0). Los impactos en objetivos con Y0 mayores que ≈10 Pa crean cráteres bien definidos, mientras que los impactos en objetivos con Y0 ≲ 10 Pa crean la deformación de la forma del asteroide. La deformación total muestra la cantidad de deformación experimentada por el objetivo. Para un asteroide esférico de 150 m (ρ ≈ 1600 kg m−3), la presión de sobrecarga en el centro del cuerpo es de aproximadamente 2 Pa. El gradiente de fondo muestra la transición al régimen dominado por la gravedad, donde la presión de sobrecarga del objetivo en el la profundidad del cráter excede la cohesión. Los tiempos de formación, T, de las estructuras estables posteriores al impacto se muestran en la parte superior de la figura. Crédito: The Planetary Science Journal (2022). DOI: 10.3847/PSJ/ac67a7

Hace sesenta y seis millones de años, el impacto de un asteroide gigante en la Tierra probablemente causó la extinción de los dinosaurios. Actualmente, ningún asteroide conocido representa una amenaza inmediata. Pero si un día se descubriera un gran asteroide en curso de colisión con la Tierra, podría ser necesario desviarlo de su trayectoria para evitar consecuencias catastróficas.

En noviembre pasado, la sonda espacial DART de la agencia espacial estadounidense NASA se lanzó como un primer experimento a gran escala de una maniobra de este tipo: su misión es colisionar con un asteroide y desviarlo de su órbita, con el fin de proporcionar información valiosa para el desarrollo de tal sistema de defensa planetaria.

En un nuevo estudio publicado en The Planetary Science Journal, investigadores de la Universidad de Berna y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS han simulado este impacto con un nuevo método. Sus resultados indican que puede deformar su objetivo mucho más severamente de lo que se pensaba anteriormente.

Escombros en lugar de roca sólida

«Al contrario de lo que uno podría imaginar al imaginar un asteroide, la evidencia directa de misiones espaciales como la sonda Hayabusa2 de la agencia espacial japonesa (JAXA) demuestra que el asteroide puede tener una estructura interna muy suelta, similar a una pila de escombros, que se mantiene unida por interacciones gravitacionales y pequeñas fuerzas cohesivas», dice la autora principal del estudio, Sabina Raducan, del Instituto de Física y el Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS de la Universidad de Berna.

Sin embargo, las simulaciones anteriores del impacto de la misión DART asumieron en su mayoría un interior mucho más sólido de su objetivo asteroide Dimorphos. «Esto podría cambiar drásticamente el resultado de la colisión de DART y Dimorphos, que está programada para el próximo septiembre», señala Raducan. En lugar de dejar un cráter relativamente pequeño en el asteroide de 160 metros de ancho, el impacto de DART a una velocidad de 24.000 km/h podría deformar por completo a Dimorphos. El asteroide también podría desviarse con mucha más fuerza y ​​podría expulsarse una mayor cantidad de material del impacto de lo que predijeron las estimaciones anteriores.

«Una de las razones por las que este escenario de una estructura interna suelta hasta ahora no se ha estudiado a fondo es que los métodos necesarios no estaban disponibles», dice la autora principal del estudio, Sabina Raducan. «Dichas condiciones de impacto no pueden recrearse en experimentos de laboratorio y el proceso relativamente largo y complejo de formación de cráteres después de tal impacto, una cuestión de horas en el caso de DART, hizo que hasta ahora fuera imposible simular de manera realista estos procesos de impacto», según al investigador.

«Con nuestro novedoso enfoque de modelado, que tiene en cuenta la propagación de las ondas de choque, la compactación y el posterior flujo de material, pudimos por primera vez modelar todo el proceso de formación de cráteres resultante de los impactos en asteroides pequeños como Dimorphos, informa Raducan. Por este logro, fue premiada por la ESA y por el alcalde de Niza en un taller sobre la misión de seguimiento HERA de DART.

Ampliar horizonte de expectativas

En 2024, la Agencia Espacial Europea ESA enviará una sonda espacial a Dimorphos como parte de la misión espacial HERA. El objetivo es investigar visualmente las consecuencias del impacto de la sonda DART. «Para aprovechar al máximo la misión HERA, debemos tener una buena comprensión de los posibles resultados del impacto de DART», dice el coautor del estudio Martin Jutzi del Instituto de Física y el Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS.

«Nuestro trabajo en las simulaciones de impacto agrega un escenario potencial importante que requiere que ampliemos nuestras expectativas en este sentido. Esto no solo es relevante en el contexto de la defensa planetaria, sino que también agrega una pieza importante al rompecabezas de nuestra comprensión de los asteroides en general», concluye Jutzi.

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