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La mañana del 15 de febrero de 2013, un meteorito explotó sobre Cheliábinsk. La onda expansiva dañó edificios y causó más de mil heridos. Ahora, un equipo de científicos ha reconstruido el impacto y muestra cómo se desintegró el objeto espacial al entrar en la atmósfera terrestre.
El pequeño asteroide que explotó sobre Rusia hace diez años medía aproximadamente 20 metros (el tamaño de un edificio de seis pisos), por tanto fue uno de los más grandes que se ha detectado rompiendo en la atmósfera terrestre en más de cien años.
Una década después de que un meteorito impactase en Cheliábinsk, los científicos del programa de Defensa Planetaria del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han publicado nuevos detalles sobre lo ocurrido aquel 15 de febrero. El equipo ha pasado los últimos tres años modelando y simulando el evento.
Aunque varias organizaciones de investigación han estudiado el evento de Cheliábinsk, los científicos del LLNL fueron los primeros en simular el meteorito de Cheliábinsk en 3D completo con un modelo de material basado en datos recuperados del evento.
A diferencia de los eventos meteóricos históricos, el evento de explosión en el aire de 2013 se registró en un teléfono celular y en el video de una cámara de seguridad desde múltiples ángulos y se recuperó un fragmento de 500 kilogramos del lago Chebarkul poco después del impacto.
Sus simulaciones, que coincidieron estrechamente con los eventos reales observados, sugieren que el objeto podría haber sido monolítico o un solo trozo de roca. Si este fuera el caso, dicen los investigadores, la resistencia y la fractura del material desempeñaron un papel importante en la ruptura del objeto y la onda expansiva resultante.
“Esto es algo que realmente solo se puede capturar con simulación 3D”, señala en un comunicado Jason Pearl, investigador principal del proyecto. “Cuando se combina la experiencia con las capacidades informáticas de alto rendimiento de última generación del laboratorio, nos encontramos en una posición única para modelar y simular el meteorito en 3D completo”.
“Nuestra investigación subraya la importancia de usar este tipo de modelos de alta fidelidad para comprender los eventos de estallidos en el aire de asteroides”, añade Pearl. "Muchos 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 descubrió que el estallido en el aire se produce cuando se forman grietas importantes bajo la tensión de tracción en la parte trasera del asteroide. La escala de tiempo de propagación de grietas hacia el frente del asteroide controla el momento en que el asteroide se divide en fragmentos más pequeños al ingresar a la atmósfera de la Tierra.
Una familia de fragmentos cerca del frente de choque protege temporalmente una región de material totalmente dañado hasta que, aproximadamente a 30 km sobre la superficie de la Tierra, 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 dividiéndose en trozos de roca más pequeños.
El proceso de ruptura es rico en física, explicó el físico de LLNL Mike Owen. El acoplamiento del asteroide a la atmósfera depende de la superficie que tenga. Cuanto mayor sea el área de la superficie, mayor será la exposición del objeto al calor, el estrés y la presión.
“A medida que el asteroide ingresa a la atmósfera, comienza a tener una especie de falla catastrófica”, explica Owen. “Y tiende a comprimirse en la dirección del viaje. Era como si el asteroide estuviera siendo comprimido en la dirección de viaje, rompiéndose en pedazos distintos que comenzaron a separarse y romperse perpendicularmente a la dirección de viaje.
“De repente, tienes mucho más material expuesto a la interacción hipersónica con el aire, mucho más calor vertido, mucho más estrés, lo que hace que se rompa más rápido y obtienes una especie de proceso desbocado en cascada”.
Se puede utilizar una mejor comprensión del proceso de ruptura para construir mejores modelos estadísticos del riesgo que representan los asteroides en la clase de tamaño de Cheliábinsk.
Comprender cómo estos objetos se descomponen y transfieren su energía a la atmósfera es crucial para proporcionar una buena estimación del daño que pueden causar y puede usarse para informar mejor las estrategias de defensa civil, dice Cody Raskin de LLNL, colaborador clave del proyecto.
“Nuestra capacidad para detectar pequeños asteroides ha mejorado mucho en los últimos años”, agrega Raskin. “Si podemos ver un pequeño asteroide acercándose a la Tierra a tiempo, podríamos ejecutar nuestro modelo e informar a las autoridades sobre el riesgo potencial, de forma similar a un mapa de huracanes. Luego podrían tomar las medidas de protección adecuadas, como evacuar a los residentes o emitir órdenes de refugio en el lugar, lo que finalmente salvaría vidas”.
Los eventos meteorológicos son desastres naturales y, al igual que cualquier otro desastre natural, podemos hacer más para estar preparados, comenta Owen.
“No son eventos de alta probabilidad, pero tampoco debemos descartarlos como ciencia ficción”.