Apophis ed ELE


    Qualche notte fa, mentre percorrevo in auto il Grande Raccordo Anulare di Roma di punto in bianco il cielo si è illuminato quasi fosse giorno: una violenta e veloce saetta ha percorso il cielo nord a sud.

    [inline: 1= Immagine - 1 - sciame delle leonidi] Immagine - 1 - Notte tipica per lo sciame meteorico delle leonidi.

    Si trattava di una delle tante meteore, che attraversano frequentemente l'atmosfera terrestre bruciando ed arroventandosi nell'attrito fino a vaporizzarsi prima di toccare il suolo.

    In alcuni periodi dell'anno questi oggetti offrono spettacoli più o meno imponenti, come accade per gli sciami meteorici delle leonidi e delle perseidi (vedi Immagine - 1).

    In alcuni casi accade che queste meteore riescano a non consumarsi del tutto nell'attraversamento dell'atmosfera, riuscendo a giungere fino al suolo.

    Non di rado si sente di qualche danno più o meno grave provocato da un sassolino di qualche centimetro di diametro, che precipita alla velocità del suono e, come un proiettile, perfora case, auto e tutto ciò che incontra.

    Il problema reale sorge quando a cadere dal cielo non è più un sassolino, ma uno o più oggetti di grandi dimensioni: è già successo in passato e succederà in futuro.

    Per esempio una montagna grande come l'Everest (vedi Immagine - 2), che cade dal cielo che tipo di danno può provocare al nostro pianeta ed alle forme di vita, che vi dimorano?

    [inline: 2= Immagine - 2 - impatto asteroidale] Immagine - 2 - Disegno schematico del possibile impatto di un grande asteroide con la Terra.

    Che cosa è ELE?

    ELE Ã¨ un acronimo americano che sta per Extinction Level Event, cioè un evento che provoca la cessazione, nonché l'estinzione di un gran numero di specie e di forme di vita.

    Il tasso medio di estinzione naturale per selezione naturale varia da due a cinque famiglie di vertebrati ed invertebrati ogni milione di anni.

    Ma da quando si generarono le prime forme di vita sulla Terra, questo tasso di estinzione naturale è stato sempre pilotato dagli eventi di estinzione di massa.

    Dai reperti fossili si sono potuti ricostruire sette eventi storici principali, che sulla Terra hanno determinato delle poderose estinzioni di massa.

    • 480 milioni di anni fa vi fu la prima estinzione di massa nel periodo cambriano.
    • 444 milioni di anni fa vi fu una grande glaciazione, che produsse due periodi di estinzione di massa.
    • 360 milioni di anni fa, nel periodo carbonifero, si estinsero circa il 70% delle specie sulla faccia della Terra, ma questo evento non avvenne in maniera repentina, ma spalmato su un periodo temporale di circa 3 milioni di anni.
    • 251 milioni di anni fa, nel periodo permiano-cretacico, scomparvero circa il 95% delle specie marine ed il 70% della vita terrestre; questo fu il peggiore evento di estinzione di massa mai accaduto.
    • 200 milioni di anni fa, nel periodo cretacico-giurassico, avvenne un altro evento di estinzione colossale, che provocò la scomparsa del 20% delle specie marine ed una grande quantità di famiglie di dinosauri.
    • 65 milioni di anni fa, nel periodo cretacico-tersiario, avvenne l' estinzione del 50% di tutte le specie terrestri inclusi tutti i maggiori dinosauri.
    • a partire da 20000 anni fa includendo i giorni nostri è in corso l' estinzione di gran numero di specie animali e vegetali connesse con la distruzione di un gran numero di ecosistemi prodotta dall' attività umana.

    Risulta impossibile datare i fossili in maniera molto precisa, nonostante ciò alcuni recenti studi hanno identificato la frequenza temporale media a cui le grandi estinzioni di massa avvengono: secondo questi studi ogni 26-30 milioni di anni vi sarebbe una grande estinzione di massa.

    Altri studi condotti sulla biodiversità marina hanno prodotto un tasso medio di variazione di 62+/-3 milioni di anni.

    Non va trascurata l'evidenza osservativa che stiamo vivendo proprio ora nel mezzo di una estinzione di massa causata dall'uomo, detta estinzione dell'holocene.

    Recenti teorie suggeriscono che questo ciclo di estinzioni di massa sia causato dalle oscillazioni dell'orbita del sistema solare lungo il piano galattico, le quali provocano delle perturbazioni gravitazionali, che innescano delle periodiche tempeste meteoriche e cometarie, perturbando l'orbita degli oggetti presenti nella nube di Oort, situata ai confini del sistema solare.

    In questo modo una grade quantità di oggetti risulteranno diretti in questi casi verso l'interno del sistema solare e la probabilità, che qualcuno di essi colpisca la Terra causando sconvolgimenti geologico-climatici aumenta a dismisura in alcune epoche storiche.

    Infatti, la causa più plausibile delle maggiori estinzioni di massa è l'impatto di un grande asteroide(1).

    Sono già stati identificati due grandi crateri da impatto, che testimoniano gli ultimi due maggiori eventi catastrofici cioè l'estinzione dei dinosauri 65 milioni di anni fa e quella ancora più devastante del permiano-cretacico 251 milioni di anni fa.

    Nel primo caso si tratta del cratere Chicxulub nello Yucatan (Messico) del diametro di180Km causato da un meteorite di cirda 18Km di diametro.

    Nel secondo caso si tratta di un evento molto più distruttivo, infatti il cratere si trova sotto circa 2000 metri di ghiacci antartici (nella Terra di Wilkes) ed ha un diametro di circa 480 Km; è stato scoperto dalle misure gravimetriche dei satelliti Grace e si pensa originato dall'impatto di un asteroide di circa 50Km di diametro (vedi Immagine - 3).

    [inline: 3= Immagine - 3 - crateri da impatto] Immagine - 3 - Crateri nello Yucatan in alto e nella Terra di Wilkes residui degli immani impatti che hanno causato due delle maggiori estinzioni di massa nella storia terrestre.

    I crateri che hanno causato le precedenti estinzioni di massa, causate probabilmente da grandi asteroidi anche loro, non sono stati scovati a causa dei movimenti geologici, che hanno completamente rimescolato la crosta terrestre nel corso dei milioni di anni.

    In ogni caso queste estinzioni di massa non vanno intese come una repentina cessazione della vita di alcune specie, quanto allo sconvolgimento climatico, causato da un qualche evento catastrofico di portata globale, che ha reso alcune specie inadatte, evoluzionisticamente parlando, al nuovo ambiente, portandole all'estinzione nel corso dei decenni.

    In particolare un siffatto evento di estinzione risulta semplicemente una transizione evoluzionistica tra specie viventi dominanti: se siamo qui ora come animali dominanti sulla Terra, lo dobbiamo anche a queste estinzioni passate.

    Apophis

    L' asteroide 2004MN4, scoperto da Fabrizio Bernardi il 19 giugno del 2004, è un asteroide NEO(2)(Near Earth Object), cioè uno di quegli asteroidi, che costantemente passano vicino all'orbita terrestre ed a volte la intersecano in alcuni punti.

    Poco dopo la scoperta fu possibile calcolare con buona precisione l'orbita dell'oggetto e gli fu quindi assegnato il numero permanente 99942. Si trattava del primo asteroide conosciuto avente una soluzione da impatto con la Terra nella sua orbita calcolata.

    Gli venne quindi assegnato il nome Apophis, che è il nome dell'antico dio egiziano god Apep noto come il distruttore del Sole durante la notte (vedi Immagine - 4).

    [inline: 4= Immagine - 4 - traccia di Apophis] Immagine - 4 - Tracciato di Apophis in cielo quando fu scoperto da Fabrizio Bernardi.

    Questo asteroide passa periodicamente vicino alla Terra intersecando la sua orbita due volte ad ogni passaggio, infatti è stato classificato come oggetto della classe Apollo degli asteroidi.

    Dalle misure radar la sua lunghezza stimata è di 320 metri ed un periodo orbitale di 323 giorni attorno al Sole; Apophis passa periodicamente ad una distanza inferiore di quella dei satelliti geostazionari, cioè un decimo della distanza della Luna.

    Il prossimo passaggio di Apohis avverrà nel 2013 mentre i più pericolosi saranno nel 2029 e, sopratutto quello del 13 aprile 2036.

    Un semplice passaggio ravvicinato senza impatto dell'asteroide non comporta nessun rischio. Il passaggio del 2029 è stato abbastanza ben calcolato da non rappresentare una minaccia per la Terra, attualmente neanche il passaggio del 2036 rappresenta un rischio elevato di impatto, ma dopo il passaggio del 2029 l'asteroide potrebbe variare più o meno significativamente la sua traiettoria e quindi la sua orbita nel passaggio del 2036 potrebbe risultare a rischio di impatto (vedi Immagine - 6).

    [inline: 5= Immagine - 5 - Tunguska 1908] Immagine - 5 - devastazione dell'asteroide che nel 1908 devastò un'intera foresta di conifere a Tunguska in Siberia esplodendo a pochi chilometri dal suolo.

    Purtroppo prima del passaggio del 2029 non si potrà sapere con certezza l'orbita dell'asteroide e quindi il futuro del nostro pianeta.

    Possibile scenario da impatto

    Anche se la possibilità di un reale impatto di Apophis risulta scarsa, la NASA ha comunque effettuato delle simulazioni per stimare l'energia, che, un eventuale impatto asteroidale con un oggetto della massa di Apophis, può sprigionare.

    L'esito dello studio è stato che un oggetto del diametro di 320 metri, prevalentemente con nucleo ferroso, può sprigionare nell'impatto con la Terra circa 1000 megatoni di TNT (mille bombe nucleari di Hiroshima).

    La violenza dell'impatto chiaramente dipende dall'angolo di inclinazione e dalla composizione reale dell'asteroide, ma per fare une sempio una tale violenza esplosiva risulterebbe cinque volte l'energia sprigionata dall'esplosione del Krakatoa, ed in paragone circa 100 volte quella sprigionata dall'evento di Tunguska, che il 30 giugno 1908 vaporizzò un'intera foresta di conifere di 2150 chilometri quadrati in Siberia (vedi Immagine - 5).

    [inline: 6= Immagine - 6 - passaggio di Apophis del 2029] Immagine - 6 - Tracciato dell'orbita ben calcolata di Apophis per il passaggio del 2029 con l'incertezza spaziale associata; tale incertezza, associata alla perturbazione gravitazionale indotta dal passaggio ravvicinato con la Terra, rendono non predicibile esattamente la traiettoria di Apophis per il passaggio del 2036.

    Una tale violenza potrebbe vaporizzare migliaia di kilometri quadrati e se l'asteroide dovesse impattare su una città questa verrebbe completamente distrutta.

    Se invece l'asteroide dovesse impattare in oceano provocherebbe dei giganteschi tsunami ed una grandissima quantità di vapore acqueo si riverserebbe nell'atmosfera.

    Questo ultimo scenario risulterebbe probabilmente più devastante del primo.

    Nonostante l'immane energia sprigionata risulta comunque improbabile, che un tale evento possa creare un inverno nucleare causando glaciazioni o sconvolgimenti climatici, che possano portare ad un ELE.

    Possibili azioni

    La NASA e l'ESA stanno vagliando alcune misure per evitare l'eventuale impatto di Apophis con la Terra.

    Ci sono alcune proposte, elenchiamo le più accreditate:

    Si potrebbe cercare di tracciare con un satellite o un marker radar Apophis al prossimo passaggio nel 2013 in modo da poter essere certe dell'orbita fino al 2070.

    Si potrebbe mandare un ordigno nucleare cercando di sgretolare Apophis ad uno dei suoi passaggi.

    Si potrebbe mandare una grande massa ad impattare a grande velocità contro Apophis cercando di defletterlo, facendolo deviare dall'orbita a rischio.

    Sono tutti scenari ed azioni possibili, ma ognuna presenta alcuni problemi pratici.

    Nel primo caso si rischia di effettuare una missione senza nessuna finalità scientifica se non quella di analizzare la superficie di Apophis e fare rilevazioni radar per tracciare l'orbita in maniera ottimale per i prossimi anni.

    Nel secondo caso se viene sgretolata una grande massa, per esempio con una bomba atomica, gli eventuali detriti continuerebbero a muoversi lungo la stessa orbita e possedendo la stessa quantità di moto finirebbero comunque per impattare con la superficie terrestre provocando quantomeno gli stessi danni, se non maggiori, di un unico impatto.

    Nel terzo caso la tempistica è fondamentale, poiché l'unica possibilità di alterare sensibilmente l'orbita dell'asteroide con una massa delle dimensioni opportune, è al passaggio del 2013, cioè prima di sapere se effettivamente Apophis colpirà la Terra.

    Questo rischia di far progettare, nonché eseguire una missione inutilmente e con i problemi ai finanziamenti delle missioni spaziali questa non è cosa da poco.

    Se si attendesse comunque di essere sicuri di un eventuale impatto, al successivo passaggio del 2029 (o direttamente quello del 2036) non ci sarebbe possibilità di deviare abbastanza significativamente la traiettoria di Apophis da poter scongiurare il disastro.

    Per qualunque scenario si propenda la società astronomica internazionale reputa il rischio da impatto di Apophis trascurabile (il 20% di probabilità di impatto per il prossimo secolo), da non richiedere alcuna reale azione per impedirlo.

    Però il discorso fatto qui, nonché i seminari e i congrassi svolti in tutto il mondo, sono d' aiuto per identificare il problema e mettere su carta tutte le possibili azioni tampone da effettuare assieme alla giusta tempistica, per scongiurare una simile eventualità.

    Note

    (1): Le possibili cause di estinzioni di massa sono principalmente sei:

    • Eventi da Impatto, asteroidi e comete abbastanza grandi possono creare mega-tsunami, infiammare intere foreste (come successe a Tunguska), ed avere effetti simili all' esplosione di armi nucleari, che possono provocare inverni nucleari causati dalle nubi di polveri nell' alta atmosfera. Quasi tutte le grandi estinzioni di massa si pensano causate da uno o più impatti asteroidali.
    • Cambiamenti climatici, che posso mutare i parametri fondamentali dell' ecosistema determinando l' estinzione di molte specie non adattabili a questi cambiamenti.
    • Eventi anossici, cambiamenti climatici che possano surriscaldare gli oceani portando le acque ad una bassa concentrazione di ossiggeno disciolto ed una alta concentrazione di solfuro di idrogeno. Questo gas tende a distruggere lo strato di ozono che funziona da scudo per le radiazioni solare ultraviolette dannose alla vita.
    • Vulcanismo, delle grandi regioni ignee possono provocare l' immissione continua e violenta di lava e gas nell' atmosfera causando l' avvelenamento delle acque e dell' atmosfera.
    • Eventi astronomici violenti, come esplosioni di novae, supernovae, e gamma ray bursts possono irradiare un flusso di radiazione ad alta energia tale da sterilizzare la superficie terrestre esterna.
    • Tettonica delle placche, l' innalzamento di cordigliere tettoniche, l'unione o la frattura di grandi placche tettoniche, può provocare l' allontanamento o l' immissione di nuove specie causando la repentina estinzione di altre specie.

    (2): I NEOs sono i Near Earth Objects, cioé oggetti che costantemente si trovano a passare nelle vicinanze dell'orbita terrestre in alcuni casi intersecandola; quindi, solo se essi rappresentano un potenziale pericolo da impatto per il nostro pianeta destano l'interesse per uno scienziato medio. Usualmente infatti i NEOs sono dominio degli astronomi dilettanti ed amatori.

    Infatti un NEO, altrimenti detto NEA se asteroide o NEC se cometa (o telefonino), altro non è che una roccia orbitante più o meno grande di diversa composizione. Si tratta comunque di oggetti minori del sistema solare, che non hanno nessunissima valenza scientifica se non studi minori di tipo statistico eventualmente concernenti la composizione e la loro classificazione.

    Inoltre, essendo oggetti del sistema solare, la società astronomica internazionale, da la possibilità, una volta scoperti e catalogati, di assegnare loro un nome da parte dello scopritore, questo è il motivo per cui vanno di grande moda tra gli astrofili.

    Bibliografia

    Richard Leakey and Roger Lewin, 1996, The Sixth Extinction : Patterns of Life and the Future of Humankind, Anchor, ISBN 0-385-46809-1. Excerpt from this book: The Sixth Extinction Wilson, E.O., 2002, The Future of Life, Vintage (pb),ISBN 0-679-76811-4 Raup, D. & Sepkoski, J. (1982). "Mass extinctions in the marine fossil record". Science 215: 1501–1503. Raup, D., and J. Sepkoski (1986). "Periodic extinction of families and genera". Science 231 (4740): 833-836.DOI:10.1126/science.11542060. Rohde, R.A. & Muller, R.A. (2005). "Cycles in fossil diversity". Nature 434 (7030): 209-210. DOI:10.1038/nature03339The Current Mass Extinction Event Nemesis - Raup and Sepkoski Richard A. Muller, 1988, Nemesis, Weidenfeld & Nicolson, ISBN 1-55584-173-2

    Sitografia

    Calculate the effects of an Impact, www.lpl.arizona.edu/impacteffects/

    The Current Mass Extinction Event, www.well.com/user/davidu/extinction.html

    American Museum of Natural History official statement on the current mass extinction, www.amnh.org/museum/press/feature/biofact.html

    Interstellar Dust Cloud-induced Extinction Theory, www.space.com/scienceastronomy/050503_mass_extinctions.html

    Extinction Level Event in short, www.geocities.com/abe_karnik/ELE.htm

    The Extinction Website, http://extinct.petermaas.nl

    Nasa's Near Earth Object Program, http://neo.jpl.nasa.gov



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