Em formação

Uma olhada nos sistemas de defesa planetária da Terra em preparação para o dia do juízo final

Uma olhada nos sistemas de defesa planetária da Terra em preparação para o dia do juízo final

Tornou-se uma espécie de tropo graças a Hollywood, escritores de ficção científica e fãs de cenários do Juízo Final. Um cometa ou asteróide de tamanho considerável está em rota de colisão com a Terra, e as notícias de seu impacto iminente causam pânico e histeria generalizados.

Enquanto as pessoas da Terra cavam e se preparam para o pior, as nações do mundo se unem em um último esforço para destruí-la e salvar o planeta. Como o enredo de um grande filme ou romance, o material praticamente se escreve sozinho!

No entanto, como em qualquer boa história, há um forte elemento de verdade nesse cenário. Por bilhões de anos, o planeta Terra entrou em contato com asteróides, cometas e outros pedaços de entulho.

RELACIONADOS: ASTRÔNOMOS EXCITADOS POR SUPER PRÓXIMO ASTERÓIDE FLYBY

É verdade que a grande maioria deles era tão pequena que queimaram em nossa atmosfera ou causaram pouco ou nenhum dano à superfície. E mais frequentemente, asteróides que existem no espaço próximo à Terra (conhecidos como Objetos Próximos à Terra ou NEOs) passarão por nós a uma distância segura.

Mas, ocasionalmente, houve alguns impactos tão poderosos que causaram mais danos do que uma bomba termonuclear.

A cada poucos milhões de anos, houve até impactos que desencadearam extinções em massa.

Não é de se admirar, então, por que as agências espaciais em todo o mundo se ocupam de rastrear e monitorar todo e qualquer NEOs que conhecemos. Também é compreensível que, por décadas, essas mesmas agências e planejadores governamentais tenham trabalhado em estratégias para desviar ou destruir qualquer asteróide que se aproxime muito da Terra, também conhecido como defesa planetária.

O que levanta a questão: quão preparados estamos para um cenário de impacto de asteroide do tipo do Juízo Final?

O que são NEOs?

O termo Near Earth Object (NEO) se refere a qualquer pequeno corpo no Sistema Solar cuja órbita o aproxima periodicamente da Terra. Eles normalmente consistem em cometas e asteróides que foram empurrados pela atração gravitacional ou planetas próximos em órbitas que cruzam a órbita da Terra em torno do Sol.

Considerando que os cometas são compostos principalmente de gelo de água e partículas de poeira incorporadas e formados nos confins frios do Sistema Solar (o Cinturão de Kuiper), acredita-se que a maioria dos asteróides rochosos tenham se formado no interior mais quente do Sistema Solar entre as órbitas de Marte e Júpiter (o Cinturão de Asteróides Principal).

Com o tempo, planetas como Júpiter e Netuno teriam causado a expulsão de objetos nesses cinturões, que seguiriam em direção ao Sol e ao Sistema Solar interno. Por serem corpos compostos de material relativamente inalterado, sobras da formação do Sistema Solar (4,6 bilhões de anos atrás), eles são o assunto de interesse científico.

No entanto, os cientistas também estão interessados ​​em NEOs por causa do risco de colisão associado a eles. Embora as colisões sejam bastante raras, o fato de que os NEOs ocasionalmente cruzam a órbita da Terra significa que mais cedo ou mais tarde, um deles pode se chocar contra a Terra.

De acordo com o Centro de Coordenação de NEO da Agência Espacial Européia (ESA), existem atualmente 20.304 NEOs conhecidos. Destes, cerca de 868 podem representar um risco de colisão para a Terra. Por isso, existem vários órgãos responsáveis ​​por rastrear esses objetos e alertar o público em caso de ameaça.

Risco potencial

Simplificando, as chances de qualquer NEO colidir com a Terra são quase tão boas quanto ganhar na loteria ou ser atingido por um pedaço de destroços de avião. Mas quando você considera os possíveis resultados de uma colisão, faz sentido estar preparado.

Como exemplo, considere (101955) Bennu, um asteróide que foi descoberto em 1999 e tem sido objeto de estudo pela espaçonave OSIRIS-REx da NASA desde 2018. Este asteróide de 246 metros (807 pés) está orbitando o Sol à distância de 87 milhões de km (54 milhões de milhas) e uma velocidade de cerca de 101.400 km / h (63.000 mph).

Embora este corpo tenha apenas 1 chance em 2.700 de colidir com a Terra, o impacto resultante poderia gerar uma explosão tão poderosa quanto 1,15 gigatoneladas. Isso é 23 vezes mais poderoso do que o maior teste termonuclear já realizado, que foi de 50 megaton RDS-220 (Tsar Bomba) detonado na Ilha Novaya Zemlya pela União Soviética em 1961.

A bola de fogo criada pela detonação tinha 8 km (5 mi) de largura e era visível a até 1000 km (620 mi) de distância. A nuvem em forma de cogumelo resultante atingiu 67 km (42 mi) de altura - isso é sete vezes a altura do Monte Everest! - e tinha 95 km (59 milhas) de largura em seu pico e 40 km (25 milhas) de largura em sua base.

Todos os prédios em um raio de 55 km (34 mi) do marco zero foram destruídos, estruturas a centenas de quilômetros de distância também foram destruídas e estima-se que qualquer pessoa que estivesse a 100 km (62 mi) do marco zero teria sofrido queimaduras de terceiro grau.

Essa é uma área de superfície maior do que a cidade de Nova York, o que significa que uma força destrutiva de 50 megatons seria suficiente para varrer mais de 9 milhões de pessoas do mapa em meros segundos. Quando você multiplica isso por 23 vezes, você começa a ver o quão mortal e devastador um impacto sério poderia ser!

Avaliação de risco

Para medir o risco de colisões de NEOs individuais, os cientistas contam com a escala Torino e a escala mais complexa de Palermo.

O primeiro, conhecido oficialmente como o Escala de risco de impacto de Torino foi adotado pela International Astronomical Union (IAU) em 1999 e consiste em uma escala inteira que varia de 0 a 10 com cinco cores associadas.

  • Zona Branca (0, "Sem Perigo"): A categoria estabelece que há "Nenhum perigo" - ou seja, a probabilidade de uma colisão é zero ou tão baixa que chega a ser insignificante. Também se aplica a meteoros e pequenos corpos que entram na atmosfera e queimam ou raramente causam danos.
  • Zona Verde (1, "Normal"): Esta categoria se aplica a descobertas "normais" que acontecerão perto da Terra e onde a chance de colisão é extremamente improvável, sem motivo para atenção ou preocupação pública.
  • Zona Amarela (2-4): Esta categoria envolveu corpos que são considerados "Meriting Attention by Astronomers", onde um sobrevôo próximo ocorrerá, mas uma colisão é considerada muito improvável.
  • Zona Laranja (5-7): Esta categoria se aplica a corpos considerados "Ameaçadores". São aqueles que farão um sobrevôo próximo à Terra, mas para os quais a chance de uma colisão catastrófica ainda é desconhecida.
  • Zona Vermelha (8-10): Esta categoria final é reservada para "Certas Colisões", onde um objeto não apenas cruzará a órbita da Terra, mas definitivamente colidirá com a Terra, causando desde danos localizados até a destruição global.

Essa escala mais simplificada captura a probabilidade e as consequências de um impacto potencial, mas não considera o tempo restante até que o impacto ocorra. Destina-se principalmente a facilitar a comunicação pública pela comunidade de monitoramento de asteróides.

Para avaliações mais complicadas, os cientistas contam com o Escala de risco de impacto técnico de Palermo. Essa escala foi desenvolvida para permitir que especialistas em NEO categorizem e priorizem os riscos de impacto potencial combinando dois tipos de dados - a probabilidade de impacto e o rendimento cinético estimado - em um único valor de "perigo".

Como a escala de Torino, a escala de Palermo emprega valores inteiros de 0 a 10, mas que são baseados na energia de impacto prevista, bem como na probabilidade do evento. A escala também compara a probabilidade de um impacto potencial específico com o "risco de fundo" - o risco médio apresentado por objetos do mesmo tamanho ou maiores até a data do impacto potencial.

Em contraste com a escala de Torino, a escala de Palermo é logarítmica, o que significa que um valor zero na escala de Palermo é tão ameaçador quanto o risco de fundo. Esses eventos que têm um valor de -2 indicam que o evento de impacto potencial é apenas 1% mais provável do que um evento de fundo aleatório, enquanto um valor de +2 indica um evento que é 100 vezes mais provável do que qualquer outro impacto.

A Escala de Palermo é usada por especialistas NEO para quantificar com mais detalhes o nível de preocupação garantido para impactos potenciais futuros. Grande parte da utilidade dessa escala se deve à sua capacidade de avaliar cuidadosamente o risco representado por eventos menos ameaçadores da Escala 0 de Torino, que abrangem quase todos os impactos potenciais detectados até o momento.

Principais impactos no passado

Basta dizer; A Terra tem uma longa história de impactos de asteróides e meteoros. Na verdade, os astrônomos estimam que logo após a formação do Sistema Solar, asteróides e cometas atacaram a Terra e os outros planetas do Sistema Solar interno com extrema frequência.

Felizmente para nós, os impactos se tornaram um fenômeno muito mais raro nos últimos tempos. E as crateras particularmente grandes causadas por impactos maiores no passado foram praticamente encobertas graças à atividade geológica e à renovação da superfície.

No entanto, ainda existem muitos impactos que marcaram a evolução terrestre e biológica da Terra, cujas evidências ainda estão contidas no registro geológico da Terra. E houve vários que ocorreram desde o surgimento da humanidade, que também tiveram um efeito drástico sobre nosso história e evolução. Aqui estão alguns exemplos.

Impacto de Theia:
De acordo com a hipótese do impacto gigante (a teoria mais amplamente aceita de como o sistema Terra-Lua se formou), a Terra foi atingida por um corpo astronômico do tamanho de Marte há cerca de 4,5 bilhões de anos.

Isso ocorreu apenas 100 milhões de anos após a formação da Terra, e resultou na superfície de ambos os corpos se tornando magma quente. Parte desse magma foi jogado no espaço, onde se resfriou e se fundiu para formar a lua.

Essa teoria surgiu como resultado das missões lunares Apollo, que trouxeram amostras de rocha lunar que eram surpreendentemente semelhantes em composição às da Terra, indicando que tinham uma origem comum.

Impacto de Warburton:
Com exceção de Theia, o evento de impacto que formou a Bacia Warburton no sul da Austrália é considerado o maior impacto da história do planeta Terra. Com base em evidências geológicas, acredita-se que o impacto tenha sido causado por dois asteróides medindo 10 km (6 mi) de diâmetro.

Embora a cratera do impacto tenha desaparecido há muito tempo, a Bacia Warburton - que mede 400 km (250 mi) de diâmetro e foi descoberta cerca de 3 km (1,86 mi) abaixo da crosta terrestre - é uma evidência deste evento antigo.

Impacto do Chicxulub:
Talvez o evento de impacto mais conhecido, o impactador Chicxulub atingiu a Terra há cerca de 66 milhões de anos. Este corpo media entre 11 e 81 km (7 a 50 mi) de diâmetro e acredita-se que tenha causado o evento de extinção Cretáceo-Paleógeno (o evento de extinção K-T).

Este não é outro senão o evento do nível de extinção (ELE) que causou a morte da maioria das espécies de dinossauros terrestres e permitiu o surgimento de espécies de mamíferos.

A cratera de impacto Chicxulub está localizada na Península de Yucatán, no México, em profundidades que variam de 10 a 30 km (6,2 a 18,6 milhas) abaixo da crosta terrestre. A cratera é estimada em cerca de 150 km (93 mi) de diâmetro e 20 km (12 mi) de profundidade.

Impacto de Tunguska:
Este evento, que ocorreu em 30 de junho de 1908 no leste da Sibéria, foi o maior evento de impacto na Terra registrado na história. E embora o meteoróide responsável não tenha atingido tecnicamente a Terra, mas tenha explodido em nossa atmosfera (uma explosão de ar), ainda é classificado como um evento de impacto.

A explosão resultante causou danos generalizados à Taiga siberiana oriental, aplainando 2.000 km² (770 mi²) da floresta. Felizmente, como a explosão aconteceu em uma região escassamente povoada, não se acredita que tenha causado nenhuma morte humana.

Diferentes estudos produziram diferentes estimativas para o tamanho do meteoróide, variando de 60 a 190 m (200 a 620 pés), dependendo se era um cometa ou um asteróide. Pensa-se que o objeto se desintegrou a uma altitude de 5 a 10 km (3 a 6 milhas) acima da superfície.

Meteoro Chelyabinsk:
Este evento de impacto é o mais recente registrado, que envolveu um meteoro extremamente brilhante (superbolídeo) entrando na atmosfera da Terra e explodindo sobre a pequena cidade de Chelyabinsk, no sul dos Urais, na Rússia, em 15 de fevereiro de 2013.

Este evento foi causado por um NEO medindo aproximadamente 20 m (66 pés) de diâmetro que estava viajando a velocidades de cerca de 20 km / s (12,5 mi / s). A explosão de ar resultante causou uma onda de choque que causou danos a 7.200 edifícios na região, além de causar 1.500 feridos (mas nenhuma morte relatada).

A luz do meteoro era temporariamente mais brilhante do que o Sol e podia ser vista por observadores a até 100 km de distância. Algumas testemunhas oculares também relataram ter sentido o intenso calor da bola de fogo, apesar das condições de congelamento da época.

Estratégias Atuais

Atualmente, todas as estratégias de mitigação para possíveis colisões envolvem monitoramento cuidadoso e alertas públicos. Existem dois sistemas independentes que calculam as interseções orbitais para determinar se há risco de colisão. Estes incluem o sistema Sentry da NASA e o Near Earth Objects Dynamic Site (NEODyS) da ESA.

As observações e soluções de órbita de NEOs são regularmente recebidas do Minor Planet Center (MPC) em Cambridge, Massachusetts. Quando novos NEOs são descobertos que são considerados um risco potencial, eles são publicados na página Sentry Impact Risk.

Na grande maioria dos casos, os objetos recém-descobertos serão removidos à medida que novas observações se tornem disponíveis, nossa compreensão da órbita do objeto seja melhorada e seu movimento futuro seja mais restrito.

Como resultado, vários novos NEAs a cada mês podem ser listados na página Sentry Impact Risk, apenas para serem removidos logo depois.

No entanto, há objetos que foram perdidos pelos rastreadores, o que resultou em eles se tornarem residentes permanentes da Página de Risco (sua remoção futura dependerá inteiramente da redescoberta).

O NEODyS, por sua vez, é um serviço italiano e espanhol que fornece um banco de dados contínuo e quase automaticamente mantido das órbitas NEO. Desde 2011, a Agência Espacial Europeia tem sido um patrocinador ativo do NEODyS, que agora paga parte de seus custos operacionais.

A maioria dos trabalhos relativos às órbitas NEO e cálculos de risco é realizada pelo Departamento de Matemática da Universidade de Pisa e pelo Instituto Nacional de Astrofísica de Milão, Instituto de Astrofísica Espacial e Física Cósmica (IASF-INAF) em Roma.

Além da NASA e da ESA, também existem muitas organizações em todo o mundo dedicadas a rastrear NEOs e desenvolver a tecnologia necessária para desviar ou destruir aqueles que representam uma ameaça para a Terra.

Em 2013, a ONU estabeleceu a International Asteroid Warning Network (IAWN) para reunir essas organizações. A ONU também determinou a criação do Grupo Consultivo de Planejamento de Missões Espaciais (SMPAG), que tem a tarefa de coordenar estudos conjuntos para desenvolver missões de deflexão de asteróides, e também fornecer supervisão para essas missões.

Em 2016, o Comitê de Segurança Interna e Nacional do Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia (NSTC) criou o grupo de trabalho interagências para Detecção e Mitigação do Impacto de Objetos Próximos à Terra (DAMIEN). Este órgão foi encarregado de desenvolver estratégias e tecnologias para enfrentar a ameaça representada por impactos futuros de NEOs.

Estratégias Potenciais

Além de monitorar NEOs e manter o público informado sobre possíveis colisões, uma série de estratégias de defesa planetária também estão sendo pesquisadas e desenvolvidas por agências espaciais e organizações privadas.

Isso inclui tudo, desde espaçonaves de alta velocidade que colidiriam com asteróides até energia dirigida (lasers) que empurrariam um asteróide para fora do curso. Existem até algumas opções para o uso de ogivas nucleares para desviá-los ou destruí-los. Alguns exemplos incluem o seguinte.

HAIV:
Um método popular é o conceito de um Veículo de Interceptação de Asteróide de Hipervelocidade (HAIV) que interceptaria um asteróide, colidiria com ele em velocidades muito altas e redirecionaria para que não colidisse com a Terra.

Um bom exemplo disso é o Double Asteroid Redirection Test (DART), um demonstrador de impactador cinético que está sendo desenvolvido pela NASA. Como a primeira missão desse tipo, essa missão será lançada nos próximos anos para testar a eficácia do uso de uma espaçonave para alterar o movimento de um asteróide no espaço.

O alvo para esta missão é o NEO conhecido como (65803) Didymos, um asteróide binário que consiste em um corpo primário de 780 metros (2.550 pés) e um corpo secundário de 160 metros (525 pés) (ou "moonlet"). É esse corpo secundário que será usado para testar o DART, uma vez que esteja operacional.

A espaçonave DART contará com um Propulsor de Xenon Evolucionário - Comercial (NEXT-C) da NASA para propulsão solar elétrica para atingir uma velocidade de cerca de 6,6 km / s (4 mi / s) - 23.760 km / h; 14.760 mph. Ele usará um software de navegação autônomo para deliberadamente colidir com o moonlet enquanto uma câmera de bordo (DRACO) registra o processo.

A colisão mudará a velocidade da órbita da lua em torno do corpo principal em uma fração de um por cento, o que alterará o período orbital da lua em vários minutos - o que será observado e medido por telescópios na Terra.

A espaçonave DART está programada para ir no final de julho de 2021 e interceptar o moonlet de Didymos no final de setembro de 2022. Neste momento, o sistema Didymos estará a 11 milhões de km (6,8 milhões de milhas) da Terra e pode ser observado por meio de telescópios terrestres.

A missão DART está atualmente na Fase C de desenvolvimento, um processo que está sendo liderado pelo Laboratório de Física Aplicada (APL) da NASA e gerenciado pelo Escritório de Coordenação de Defesa Planetária (PDCO) da NASA e pela Divisão de Ciência Planetária da Diretoria de Missão Científica na sede da NASA em Washington , DC.

DdirecionadoEenergiaSsistema paraTArgeting deUMAesteróides e exploRação (DE-STAR) é um sistema proposto para desviar asteróides, cometas e outros NEOs usando lasers. Este projeto é resultado de um trabalho realizado pelo Grupo de Cosmologia Experimental (ECG) da UCSB, liderado pelo Professor Philip Lubin.

O plano prevê uma matriz modular em fases de lasers de quilowatt alimentados por painéis solares que seriam colocados em plataformas orbitais. Eles seriam capazes de aquecer a superfície de um objeto potencialmente perigoso até o ponto de deflexão ou vaporização.

O ECG imaginou duas versões possíveis da tecnologia, as matrizes DE-STAR maiores "stand-off" que permaneceriam na órbita da Terra e desviariam alvos de longe, e o sistema DE-STARLITE "stand-on" muito menor, que viajaria para os alvos e se desviam enquanto voam ao lado.

Em ambos os casos, um feixe de energia laser altamente focado aumentaria a temperatura de um ponto na superfície do alvo para ~ 3000 K (2725 ° C; 4940 ° F). Isso faria com que o material da superfície se sublimasse e fosse ejetado (o que alteraria a órbita do objeto), ou levaria à vaporização de todo o corpo.

Idealmente, o Prof. Lubin e seus colegas imaginaram um sistema que pudesse envolver vários alvos simultaneamente.

Tornando-se nuclear !:

Em 1967, o professor Paul Sandorff do MIT e uma equipe de seus alunos de graduação conduziram um estudo chamado Projeto Icarus - um cenário hipotético de defesa planetária. Isso não deve ser confundido com o plano de Ícaro Interestelar para uma espaçonave interestelar.

Por causa do estudo, o Prof. Sandorff pediu a seus alunos de graduação que elaborassem um plano para desviar o 1566 Icarus, um asteróide de 1 km de largura (0,6 mi) que faria uma aproximação próxima com a Terra dentro de um ano.

Com base em um cenário hipotético em que o asteróide colidiria com a Terra, a equipe propôs o envio de um foguete Saturn V (que estava em desenvolvimento na época) para implantar seis ou sete ogivas nucleares de 100 megaton que detonariam nas proximidades da superfície do asteróide .

Com base em suas análises, o Prof. Sandorff e a equipe do Projeto Icarus concluíram que seu conceito tinha 71% de chance de proteger completamente a Terra e 86% de chance de reduzir os danos que um impacto total causaria. Embora o Projeto Ícaro nunca tenha sido testado, ele lançou as bases para pesquisas futuras sobre técnicas de deflexão de Dispositivos Nucleares Explosivos (NED).

Esta pesquisa continua na forma de Hypervelocity Asteroid Mitigation Mission for Emergency Response (HAMMER), outro conceito atualmente sendo pesquisado pela NASA. Ele pede uma espaçonave pesando cerca de 8 toneladas métricas (8,8 toneladas americanas), capaz de detonar uma bomba nuclear para desviar um asteróide se ele estiver em rota de colisão com a Terra.

O estudo é uma colaboração entre a NASA, a Administração de Segurança Nuclear Nacional (NNSA) e dois laboratórios de armas do Departamento de Energia. No momento, eles estão conduzindo o estudo usando o asteróide Bennu como alvo de modelagem.

Conclusões

Em 2018, Stephen Hawking lançou seu último livro para o mundo, intitulado Respostas breves às grandes questões. Nele, ele afirmou como uma colisão de asteróide provavelmente seria a maior ameaça existencial que a humanidade enfrenta.

Na verdade, uma das principais razões para colonizar Marte, de acordo com várias declarações feitas por Hawking, era garantir que a civilização humana tivesse um "local de backup" no caso de tal evento cataclísmico acontecer.

Também em 2018, o Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia dos EUA (NSTC) divulgou um relatório intitulado "Plano de ação da estratégia nacional de preparação de objetos próximos à Terra, " que foi um seguimento ao relatório de 2016 divulgado pelo DAMIEN.

Além de indicar que os Estados Unidos e seus aliados não estavam preparados para a ameaça de um grande impacto, também afirmou que havia tempo para resolver o problema:

"Ao contrário de outros desastres naturais (por exemplo, furacões), uma vez que um NEO é detectado e rastreado, podemos prever com muitos anos de antecedência se ele causará um impacto devastador e, o mais importante, podemos potencialmente prevenir impactos quando detectados com tempo de aviso suficiente . Um NEO pode ser desviado por meio de sistemas de espaçonaves projetados para alterar a órbita do NEO de forma que ele perca a Terra.

Isso é uma sorte, já que agências espaciais como a NASA exigiriam pelo menos cinco anos de preparação antes que uma missão pudesse ser lançada (de acordo com o testemunho de um especialista ouvido pelo Congresso dos Estados Unidos em 2013).

Nesse ínterim, a maior arma que temos no arsenal de defesa planetária ainda é a informação.

A capacidade de rastrear NEOs que estão a anos de cruzar a órbita da Terra é indispensável, e o principal meio pelo qual podemos garantir que a civilização humana sobreviverá a um impacto cataclísmico.

  • Wikipedia - Evento de impacto
  • NASA - Centro de Estudos NEO (CNEOS)
  • ESO - ESOcast 168: NEOs - Objetos Próximos à Terra
  • UCSB - Grupo Experimental de Cosmologia - DE-STAR
  • NASA-CNEOS - Escala de Risco de Impacto Técnico de Palermo
  • ESA - Space Situational Awareness / NEO Coordination Center
  • Ícaro - "Quantificando o risco representado por impactos potenciais da Terra" por Chesley et al. (2002)
  • Casa Branca - Estratégia Nacional de Preparação de Objetos Próximos à Terra e Plano de Ação


Assista o vídeo: É Possível Impedir que um Asteroide Atinja a Terra? (Outubro 2021).