Científicos especializados en defensa planetaria han pasado los últimos tres años modelando y simulando la desintegración atmosférica del célebre bólido de Cheliábinsk.
En la mañana del 15 de febrero de 2013, un pequeño asteroide explotó sobre esta ciudad rusa, enviando una fuerte onda expansiva y un estampido sónico por toda la región, dañando edificios y dejando heridas a unas 1.200 personas. El meteorito resultante, con un diámetro aproximado de 20 metros (aproximadamente el tamaño de un edificio de seis plantas), fue uno de los más grandes que se han detectado desintegrándose en la atmósfera terrestre en más de cien años.
Su estudio subraya el importante papel que desempeñaron la resistencia y la fractura del material en la dinámica de la ruptura.
Aunque varias organizaciones de investigación han estudiado el suceso de Cheliábinsk, los científicos del LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) fueron los primeros en simular el meteoro de Cheliábinsk en 3D completo con un modelo de materiales basado en datos de investigación de meteoritos recuperados del suceso. A diferencia de los eventos meteóricos históricos, el estallido de 2013 se grabó con teléfonos móviles y cámaras de seguridad desde múltiples ángulos y se recuperó un fragmento de 500 kg en el lago Chebarkul poco después del impacto.
Sus simulaciones, que coinciden en gran medida con los sucesos observados, sugieren que el objeto podría haber sido monolítico, o un único trozo de roca. De ser así, según los investigadores, la resistencia y fractura del material desempeñaron un papel importante en la ruptura del objeto y en la onda expansiva resultante.
“Esto es algo que sólo se puede captar con una simulación en 3D”, explica en un comunicado Jason Pearl, investigador principal del proyecto. Cuando se combinan los conocimientos especializados del LLNL en física de impactos e hidrocódigos con las capacidades informáticas de alto rendimiento del laboratorio, nos encontramos en una posición única para modelar y simular el meteoro en 3D”.
“Nuestra investigación subraya la importancia de utilizar este tipo de modelos de alta fidelidad para comprender las explosiones de asteroides”, afirma Pearl. “Muchos de los asteroides más pequeños son montones de escombros, o colecciones de grava espacial sueltas, por lo que la posibilidad de un monolito es realmente interesante”.
El equipo de investigación utilizó la hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH), un método computacional empleado para simular la dinámica de la mecánica de sólidos y los flujos de fluidos, para examinar el modo de ruptura de un asteroide monolítico del tamaño de Cheliábinsk.
En sus simulaciones, el equipo descubrió que el estallido se produce cuando se forman grietas importantes bajo tensión de tracción en la parte posterior del asteroide. La escala temporal de propagación de las grietas hacia la parte delantera del asteroide controla el momento en que éste se divide en fragmentos más pequeños al entrar en la atmósfera terrestre.
A continuación, una familia de fragmentos cerca del frente de choque blinda temporalmente una región de material totalmente dañado, hasta que, aproximadamente a 30 km por encima de la superficie terrestre, los fragmentos intactos se separan y los escombros quedan expuestos a la corriente libre. Finalmente, la nube de escombros se desacelera rápidamente y los fragmentos restantes continúan rompiéndose en trozos de roca más pequeños.
El proceso de desintegración es rico en física, explicó Mike Owen, físico del LLNL. El acoplamiento del asteroide a la atmósfera depende de su superficie. Cuanto mayor sea la superficie, mayor será la exposición del objeto al calor, la tensión y la presión.
“Cuando el asteroide entra en la atmósfera, se produce una especie de fallo catastrófico”, explica Owen. “Y tiende a comprimirse en la dirección de desplazamiento. Fue como si el asteroide se comprimiera en la dirección del viaje, rompiéndose en trozos distintos que empezaron a separarse y romperse perpendicularmente a la dirección del viaje.
“De repente, hay mucho más material expuesto a la interacción hipersónica con el aire, mucho más calor, mucha más tensión, lo que hace que se rompa más rápido y se produzca una especie de proceso en cascada”.
Una mejor comprensión del proceso de desintegración puede utilizarse para construir mejores modelos estadísticos del riesgo que plantean los asteroides del tamaño de Cheliabinsk. Según Cody Raskin, del LLNL, uno de los principales colaboradores del proyecto, comprender cómo se desintegran estos objetos y transfieren su energía a la atmósfera es crucial para obtener una buena estimación de los daños que pueden causar y puede servir para fundamentar mejor las estrategias de defensa civil.
Un objetivo a largo plazo de esta investigación sería utilizar estos modelos para evaluar los efectos en tierra de un futuro meteoro, prediciendo la región que podría verse impactada.
Una bola incandescente y una fuerte luz blanca
Una bola incandescente acompañada de una fuerte luz blanca, que se desplazaba a gran velocidad, apareció a las 09H20 hora local (03H20 GMT) de aquel 15 de febrero de 2013 en el cielo de Cheliabinsk, informaron las autoridades locales, según informó la agencia AFP en dicha ocasión.
De acuerdo con la delegación local del ministerio ruso de Emergencias de aquel entonces, el meteorito, que pesaba, según expertos rusos, entre diez y varias decenas de toneladas, se incendió parcialmente al entrar en las capas bajas de la atmósfera antes de desintegrarse.
Los fragmentos incandescentes continuaron su camino hasta alcanzar la Tierra, dejando tras de ellos un rastro de humo. Entonces se escucharon fuertes explosiones.
“Es un bólido (meteorito que atravesó la atmósfera) que explotó sobre Cheliabinsk y la onda expansiva reventó las ventanas de los inmuebles y destruyó parte de los muros de una fábrica”, indicó la delegación local del ministerio de Emergencias.
Vídeos colgados en Internet mostraban imágenes apocalípticas donde aparecen las calles de Cheliabinsk iluminadas de repente por una cegadora luz blanca, bolas de fuego atravesando el cielo con un rastro de humo y ventanas y puertas reventadas por la onda expansiva de violentas explosiones.
“Al principio, creí que era un avión que se estrellaba”
“Al principio, creí que era un avión que se estrellaba, pero no había ningún ruido de motor. Después, se produjo una violenta explosión. En muchos edificios de nuestra calle las ventanas reventaron”, contó Denis Laskov, un habitante de Cheliabinsk, a la televisión pública en aquella fecha.
La Academia rusa de Ciencias estimó que el meteorito inicial, que se habría desintegrado a una altura de entre 30 y 50 km, tenía varios metros de diámetro y pesaba unas 10 toneladas.
Por su parte, la agencia Ria Novosti citó a una fuente militar que indicó que el meteorito se había desintegrado tan solo a 5.000 metros de altura.
Un portavoz militar de la región de los Urales indicó que una patrulla de reconocimiento encontró el lugar del impacto de uno de los fragmentos, al borde del lago de Cherbarkul. “Hay un cráter de seis metros”, precisó el coronel Yaroslav Poshiupkin, citado por Ria.
La cadena de televisión Rossia enseñó el edificio de una fábrica de la ciudad parcialmente destruido, con uno de sus muros y el techo hundidos, y jóvenes de la universidad de Cheliabinsk ensangrentados, aparentemente con heridas causadas por los trozos de cristal.
En 1908, el “meteorito de Tunguska” golpeó Siberia, aunque fue más probablemente un asteroide o el núcleo de un cometa cuyo impacto se sintió en cientos de kilómetros.
Este famoso precedente sirvió de referencia para evocar las consecuencias que habría tenido el impacto sobre la Tierra del asteroide 2012 DA14, cuyo paso a tan solo 27.600 km del planeta azul se espera este viernes hacia las 19H30 GMT.
Esta masa de 45 metros y 135.000 toneladas es el mayor asteroide cuyo paso tan cerca de la Tierra fue detectado, subrayó la NASA, la agencia espacial estadounidense.
(Con información de EuropaPress y AFP)