Evitar un impacto cósmico de un asteroide podría ser más difícil de lo previsto

Un tema popular en las películas es el de un asteroide procedente del espacio que podría extinguir la vida en el planeta, de modo que se envía a unos héroes para destruirlo. Pero estos asteroides que podrían ocasionar un grave impacto cósmico podrían ser más difíciles de romper de lo que los científicos pensaban anteriormente, según un estudio de la Johns Hopkins, que utilizó un nuevo entendimiento de lo que pasa cuando se fracturan rocas y un nuevo método de modelado por ordenador para simular las colisiones de asteroides.

Lo descubierto, que se publicó en la revista Icarus, podría ayudar a crear nuevas estrategias más efectivas de impacto y desvío de asteroides potencialmente peligrosos, aumentar nuestra comprensión acerca de la formación del sistema solar y ayudar a diseñar futuras iniciativas de minería de asteroides.

"Solíamos creer que cuanto más grande fuera el objeto, más fácilmente se rompería, porque los objetos más grandes tienen más probabilidades de tener defectos. Nuestros hallazgos, sin embargo, muestran que los asteroides son más fuertes de lo que pensábamos y requieren más energía para ser completamente destruidos", afirma Charles El Mir, doctorado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Johns Hopkins y primer autor del artículo. Ello haría mucho más difícil impedir que se produzca un impacto cósmico letal.

Los investigadores entienden los materiales físicos como las rocas a escala de laboratorio (aproximadamente del tamaño de nuestro puño), pero ha sido difícil traducir esta comprensión a objetos del tamaño de una ciudad como los asteroides. A principios de la década de 2000, un equipo de investigación diferente creó un modelo informático en el que introdujo varios factores como la masa, la temperatura y la fragilidad del material, y simuló un asteroide de aproximadamente un kilómetro de diámetro que chocó de frente contra un asteroide objetivo de 25 kilómetros de diámetro a una velocidad de impacto de cinco kilómetros por segundo. Sus resultados sugirieron que el asteroide objetivo sería completamente destruido por el impacto. 

En el nuevo estudio, El Mir y sus colegas, K.T. Ramesh, director del Instituto de Materiales Extremos de Hopkins, y Derek Richardson, profesor de astronomía de la Universidad de Maryland, entraron el mismo escenario en un nuevo modelo de computadora llamado modelo Tonge-Ramesh, que da cuenta de los procesos más detallados y de menor escala que ocurren durante una colisión de asteroides. Los modelos anteriores no tenían en cuenta adecuadamente la velocidad limitada de las grietas en los asteroides.

"Nuestra pregunta fue: ¿cuánta energía se necesita para destruir un asteroide y romperlo en pedazos?" dice El Mir.

La simulación se separó en dos fases: una fase de fragmentación a corto plazo y una fase de reacumulación gravitacional a largo plazo. La primera fase consideró los procesos que comienzan inmediatamente después de que un asteroide es golpeado, procesos que ocurren en fracciones de segundo. La segunda fase, de larga escala temporal, considera el efecto de la gravedad en los trozos que salen de la superficie del asteroide después del impacto, con una reacumulación gravitatoria que se produce durante muchas horas después del impacto.

En la primera fase, después del impacto del asteroide, se formaron millones de grietas que se propagaron por todo el asteroide, partes de este fluyeron como arena, y se creó un cráter. Esta fase del modelo examinó las grietas individuales y predijo los patrones generales de cómo se propagan esas grietas. El nuevo modelo mostró que el asteroide entero no se rompió por el impacto, a diferencia de lo que se pensaba anteriormente. En su lugar, el asteroide impactado tenía un gran núcleo dañado que luego ejerció una fuerte atracción gravitacional sobre los fragmentos en la segunda fase de la simulación.

Secuencia fotograma a fotograma que muestra cómo la gravedad hace que los fragmentos de asteroides se reacumulen en las horas siguientes al impacto. (Foto: Charles El Mir/Johns Hopkins University)

Resultado inesperado para un impacto cósmico

El equipo de investigación encontró que el resultado final del impacto no fue solo una "pila de escombros", una colección de fragmentos débiles que se mantenían sueltos por la gravedad. Al contrario, el asteroide impactado conservó una fuerza significativa porque no se había agrietado completamente, lo que indicaba que se necesitaría más energía para destruir a estos objetos capaces de producir impactos cósmicos. Mientras tanto, los fragmentos dañados se redistribuyeron ahora sobre el gran núcleo, lo que sirvió de guía a quienes quisieran extraer asteroides durante futuros emprendimientos espaciales.

"Puede sonar como ciencia ficción, pero una gran cantidad de investigaciones están estudiando las colisiones de asteroides. Por ejemplo, si hay un asteroide que viene hacia la Tierra, ¿es mejor romperlo en pequeños pedazos, o empujarlo para que vaya en una dirección diferente? Y si es lo último, ¿con cuánta fuerza debemos golpearlo para alejarlo sin causar su ruptura? Estas son preguntas reales que se están considerando", añade El Mir.

"Recibimos impactos cósmicos con bastante frecuencia, ocasionados por pequeños asteroides, como en el caso de Cheliábinsk hace unos años", dice Ramesh. "Es solo cuestión de tiempo que estas preguntas pasen de ser académicas a definir nuestra respuesta a una amenaza importante". Necesitamos tener una buena idea de lo que debemos hacer cuando llegue ese momento, y los esfuerzos científicos como este son fundamentales para ayudarnos a tomar esas decisiones". (Fuente: NCYT Amazings)