Conociendo al enemigo

 Este post es la continuación de Impactos cósmicos 3, concretamente su habitual anexo "para saber más", que tras quedar pendiente de escribir en su momento, finalmente he decidido ponerlo aparte.

- Los asteroides más peligrosos ... pero no tanto

Se conocen más de 3000 cometas y casi un millón de asteroides, pero seguro que hay muchos más. La inmensa mayoría de los asteroides se encuentran en el cinturón principal entre las órbitas de Marte y Júpiter, o compartiendo órbita con Júpiter (los llamados troyanos de los que espero hablar próximamente), y por eso nunca se acercan y no son peligrosos.

Pero hay un grupo, de los que se conocen unos 20000, que sí se aproximan relativamente a la Tierra, a menos de 0.3 ua (o dicho de otra manera, a 1.3 u.a al Sol): los denominados NEO (Objeto cercano a la Tierra) y se dividen en 3 grupos que cada uno toma el nombre un asteroide concreto con similares características:

Aten: cuyo radio orbital medio es inferior al terrestre (1 ua) pero tienen un afelio mayor que el perihelio terrestre, por lo que aunque normalmente están dentro de la órbita de la Tierra pueden atravesarla en algún momento.

 Apolo: con un radio orbital medio mayor que el terrestre, tienen un perihelio menor que el afelio terrestre, con lo que habitualmente estarán por fuera de la órbita de la Tierra, pero pueden meterse dentro de la misma. En general son los más peligrosos.

Amor: cuyo radio orbital medio está entre las órbitas de la Tierra y Marte y cuyo perihelio es mayor que el afelio terrestre y menor que 1.3 ua.  Se mantienen por fuera de la órbita de la Tierra, por lo que en principio no son peligrosos, aunque podrían acercarse a Marte y modificar sus parámetros orbitales. 

La inmensa mayoría de los NEO no representan un peligro real, y el margen de 0.3 u.a. puede parecer demasiado amplio, pero son controlados por si pudiera modificarse su órbita y acercarse más. Dentro de los ellos, están los asteroides potencialmente peligrosos PHA que actualmente ya se acercan a menos de 0.05 ua y tienen magnitud igual o menor que 22 (una forma de estimar su tamaño, que no sean meteoroides) son unos 800, y por supuesto se controlan de manera más estrecha y la inmensa mayoría están bien monitoreados.

El más grande de los NEO (Ganímedes) mide 31 km. Curiosamente le dieron el mismo nombre que al más grande de los satélites del Sistema Solar.

- Aunque parezca que las órbitas se cruzan, no hay peligro

Si observamos un gráfico en planta de las órbitas de la Tierra y un asteroide Apolo veremos que dichas órbitas se cruzan y lo mismo ocurre con muchos Aten. Podría pensarse que hay un peligro real de impacto si ambos astros se encuentran en el cruce de las órbitas. Pero en realidad en 3 dimensiones esto no ocurre.

Solo en el caso muy concreto de que uno de los nodos de la órbita del asteroide coincida casi exactamente (teniendo en cuenta los minúsculos tamaños de los astros comparados con sus órbitas) con la órbita terrestre podrían impactar.

Aunque en la representación en planta pudiera parecer que el asteroide de órbita verde es más peligroso, en realidad no es así porque sus nodos están relativamente lejos de la órbita terrestre

Aún en ese caso es muy improbable que en un paso concreto se produzca el impacto porque requeriría que el asteroide pasase por el nodo justo en la fecha y en los 7 minutos en concreto en que la Tierra pasa por ahí, siendo la probabilidad de que esto ocurra del orden de 1 entre 100000.

- Los que menos se alejan son compañeros seguros 

Dentro de los NEO existe un reducido grupo de asteroides muy especiales: Los coorbitales terrestres, que tienen una órbita muy similar a nuestro planeta y especialmente los que se suelen denominar "Asteroides Arjuna": El semieje mayor de su órbita está muy cercano a una unidad astronómica, por lo que su periodo es aproximadamente de un año, la excentricidad orbital es pequeña, así como su inclinación

Como siguen casi el mismo camino que la Tierra pero a una velocidad ligeramente diferente cabría pensar que se irían acercando poco a poco a nuestro planeta hasta que impactasen sin remedio. Pero curiosamente cuando se han acercado lo suficiente, la atracción gravitatoria terrestre les hace cambiar de órbita y se alejan. Pero esa misma atracción hace que nunca se alejen demasiado. Es el caso, por ejemplo, de 216 HO3 sobre el cual escribí recientemente. 

Por ello se da la paradoja de que los asteroides que siempre están cerca no son peligrosos porque se acercan por delante o por detrás poco a poco, interactúan suavemente modificando la órbita, y no chocan de manera brusca.

Órbita de uno de estos asteroides Arjuna y su movimiento relativo respecto a la Tierra. Se explica en el mencionado artículo.

- Efecto Yarkowsky: una curiosa circunstancia que nos salvó.

A la hora de calcular órbitas y posiciones de los asteroides NEO para controlar su situación, no solo hay que tener en cuenta los efectos de la atracción gravitatoria del Sol y otros astros a los que se pueda acercar, sino que también hay que contar con un extraño efecto que afecta a los asteroides pequeños, de forma irregular y diferente albedo (terreno más claro u oscuro) en distintos lugares de su superficie.

La diferente absorción de la radiación solar en las distintas zonas del asteroide modifica su periodo de rotación y como consecuencia también su órbita.

Según la posición de la zona oscura, la rotación se acelerará o se frenará porque el asteroide se calienta de manera no uniforme en la cara donde es de día, ya que las zonas oscuras absorben más radiación y luego esto tiene una curiosa influencia en la rotación como se representa en el siguiente gráfico:

Dos asteroides con la misma forma que tengan una zona oscura en diferente lugar. Cuando en la zona oscura es de día (en la posición A de ambos gráficos), ésta se calienta más que el resto. Luego, cuando allí se hace de noche (B), ese calor es expulsado al espacio y actúa como pequeños jets que producen una fuerza de reacción (flecha azul) que en el caso del asteroide del recuadro de la izquierda va en el sentido de la rotación y se acelera ésta, y en el del gráfico de la derecha va en sentido contrario y la frenará.

En el gráfico se ha representado un ejemplo extremo, y en general el efecto final puede ser el resultado de lo que ocurre en pequeñas zonas situadas en diferentes lugares de la superficie. Si el asteroide es aproximadamente esférico y su superficie tiene una tonalidad uniforme, estos efectos se compensan y el periodo de rotación no cambia.

Como normalmente no se conocen en detalle las características que originan el efecto Yarkowski en cada asteroide, el cálculo es complejo y hay que partir de las pequeñas modificaciones previas producidas en la órbita. Esto, que en principio añade incertidumbre ante un posible impacto, parece que nos ha solucionado la intriga de Apophis, el asteroide más peligroso actualmente, que los cálculos iniciales daban un posible impacto el 13-4-2036, pero gracias a la desviación por el efecto Yarkowsky se ha descartado.