Asteroides y bombas atómicas

¿Que es un asteroide, un meteorito, un meteoro?…palabras relacionadas con impactos de cuerpos extraterrestres contra la Tierra y que explotan. ¿Pero porque explotan?¿Cómo podemos calcular la energía de la explosión?. Para hacerse una idea de la gran cantidad de energía que libera la explosión de un pequeño asteroide lo compara con la energía liberada por la bomba atómica de Hiroshima.

Asteoride Apofis

El objeto que entro en la atmósfera y se desintegró la mañana del 15 de febrero sobre el cielo de Chelyabinsk, era un asteroide con un tamaño de unos 17 metros y una masa de unas 10.000 toneladas antes del impacto contra la Tierra.

Los asteroides son objetos rocosos o metálicos que orbitan en torno del Sol. Generalmente se agrupan en órbitas estables dentro del denominado cinturón de asteroides, situado entre la órbita de Marte y la de Júpiter, aunque algunos se desvían hacia planetas interiores y ocasionan colisiones. Vea La Conexión Cósmica, en este mismo blog. Se supone que son los restos del material primordial que formó el Sistema Solar. Por ejemplo tenemos el asteroide  2012 DA14 de 45 metros y que paso también el 15 de febrero rozando la Tierra.

El asteroide explotó en la atmósfera sobre Rusia central ocasionando numerosos daños materiales e hiriendo cerca de 1000 habitantes de la región de Chelyabinsk. Les cuento a continuación como sucede el proceso de explosión y cuál es la energía liberada.

Debido al recorrido de su órbita en torno al Sol los asteroides adquieren una velocidad determinada por esta trayectoria y su masa. En este caso la velocidad era de 18 km/s, unos 65000 km por hora, que es la velocidad típica para un asteroide.

La energía cinética que llevaba se calcula de la siguiente manera, fíjense que depende del cuadrado de la velocidad, esto significa que a medida que aumenta la velocidad la energía aumenta muchísimo más.

Para entender mejor que significa esta cantidad de energía la expresare en Kilotones, que es el equivalente a la explosión de 1000 toneladas de TNT. Pues bien 1 Kiloton equivale a 4,184·10¹² Joules de energía.

Convertimos la energía cinética del asteroide de Joules a Kilotones:

Así pues, obtenemos que la energía cinética del asteroide antes de impactar en la atmósfera era de 478 Kilotones. Esta energía cinética (debida a la velocidad) va disminuyendo a medida que el asteroide es frenado por la atmósfera  Puesto que la energía ni se crea ni se destruye, la energía cinética tiene que convertirse en otra forma de energía al ir disminuyendo la velocidad.  Se transforma en calor (energía térmica), el asteroide empieza a quemarse. Pero a medida que el asteroide se acerca a la superficie terrestre la atmósfera es cada vez más densa y el frenado es cada vez más rápido. Puesto que la energía cinética depende del cuadrado de la velocidad, la disminución de la velocidad comporta una disminución mucho más rápida de la energía cinética. En consecuencia el aumento de calor es muy rápido y el asteroide explota. Otra vez aplicamos la conservación de la energía  la energía de la explosión solo puede provenir de la energía cinética inicial del asteroide.

Entonces conociendo la velocidad y la masa inicial del asteroide antes de entrar en la atmósfera podemos calcular la energía de la explosión, que será de  478 Kilotones.

Seguimos comparando para comprender mejor la cantidad enorme de energía que significan estas cantidades. Lo comparamos con la explosión de una bomba atómica. Tenemos que la explosión de la bomba atómica sobre Hiroshima equivalía a 12,5 Kilotones. Entones es fácil calcular que la explosión del asteroide sobre Chelyabinsk equivalió a la explosión de 38,24 bombas atómicas. Claro que en el caso del asteroide no se produce ningún efecto de radioactividad sobre la zona de explosión.

Por suerte la explosión se produce en la atmósfera  entre 20 y 50 kilómetros de altitud, de manera que la energía de la explosión que llega a la superficie es muchísimo menor. Pero la onda de expansión es suficientemente potente para producir grandes daños.

Una vez el asteroide empieza a quemarse en la alta atmósfera  deja una estela de materia incandescente que denominamos meteoro.

Cuando el asteroide no se desintegra completamente por la combustión de la entrada en la atmósfera quedan restos del meteoro que alcanzan el suelo terrestre, a estos restos se les denomina meteoritos.

Un suceso como este puede suceder una vez cada cien años, y precisamente en 1908 cayo un asteroide sobre Tunguska, también en Rusia. Vea El impacto de tunguska, en este blog. Aunque se producen colisiones más potentes con cierta periodicidad de millones de años, estamos cerca de una gran colisión? Vea Extinciones masivas, también en este blog.