Defensa planetaria ¡La tierra está en una trayactoria de colisión!

Los micro-meteoritos cruzan regularmente a gran velocidad por la atmósfera ocasionando apenas un destello luminoso. Sin embargo, los objetos próximos a la tierra (NEO – Near Earth Objects) más grandes pueden causar un efecto más trágico a la Tierra. El artículo que referenciamos proporciona información sobre la amenaza de los impactos de objetos próximos a la Tierra y se refiere a las tareas de la defensa planetaria y los costos del Ministerio de Defensa (DOD) durante los próximos 20 años como parte de un esfuerzo internacional para detectar y aprender más sobre los objetos próximos a la Tierra.

¡LA TIERRA ESTÁ EN una trayectoria de colisión! Los micrometeoritos cruzan regularmente a gran velocidad por la atmósfera ocasionando apenas un destello luminoso. Sin embargo, los objetos próximos a la tierra (NEO – Near Earth Objects) más grandes pueden causar un efecto más trágico a la Tierra. Recientemente, los científicos presentaron evidencia según la cual un asteroide de aproximadamente 1.6 kilómetros de diámetro se estrelló en el océano hace 35 millones de años, al sudeste de lo que hoy es Washington, D.C., formando la Bahía de Chesapeake.1Hoy en día, tal impacto causaría una devastación a escala global. La atenuación de tal desastre natural requiere de una defensa planetaria internacional. Este artículo proporciona información sobre la amenaza de los impactos de objetos próximos a la Tierra y se refiere a las tareas de la defensa planetaria y los costos del Ministerio de Defensa (DOD) durante los próximos 20 años como parte de un esfuerzo internacional para detectar y aprender más sobre los objetos próximos a la Tierra.

Antecedentes

Un NEO es un objeto natural (asteroide, cometa de período corto o largo, o una lluvia de meteoros) de cualquier tamaño que se acerca o cruza la órbita terrestre, o incluso impacta la Tierra. Durante los últimos 15 años, la investigación de los NEO se ha incrementado dramáticamente ya que los astrónomos y geólogos se han dado cuenta de que la Tierra no es más que una bola en un juego de billar cósmico. Nuestro mundo fue impactado en el pasado y lo será en el futuro.

Los cráteres en la Tierra no duran mucho debido al clima y la erosión geológica. Sin embargo, los geólogos han localizado algunos cráteres muy antiguos. Un NEO impactó Quebec hace 214 millones de años, dejando una marca de 100 kilómetros de ancho conocida como el Cráter Manicouagan (Fig. 1). Unos 70 millones de años después, en Australia Central, otro NEO formó un cráter de 22 kilómetros de diámetro (Fig. 2). La evidencia sugiere que la extinción de los dinosaurios ocurrió hace 65 millones de años debido al impacto de un asteroide de 10 kilómetros de diámetro. Denominado el evento K/T, el asteroide impactó con la fuerza de 100 millones de megatones de TNT, formando un cráter de 180 kilómetros de ancho, que sale de la costa de la Península de Yucatán en México. Incluso América del Norte fue impactada por un NEO hace aproximadamente 50.000 años, lo que formó el Cráter de Meteoro de Arizona (Fig. 3).²

Figura 2. Cráter Wolf Creek, Australia

Figura 3. Cráter de un Meteoro en Arizona (Reimpreso con permiso de la University of Arizona Press de Tom Gehreis, ed., Riesgos Debidos a los Cometas y Asteroides [Tuscon: University of Arizona Press, 1994], 430.)

En la actualidad existen en la Tierra 140 lugares de impacto conocidos, y muchos cientos esperan verificación.+ La figura 4 ilustra los principales lugares.

Sin embargo, la Tierra no es el único planeta atormentado por los deshechos orbitales. En julio de 1994, el Cometa Shoemaker-Levy 9 se estrelló en Júpiter. El cometa pasó muy cerca del gigante gaseoso, desintegrándose debido a la enorme gravedad y marcando el planeta en varios lugares, como se muestra en la Figura 5. Si uno de los fragmentos de un kilómetro de ancho hubiera impactado la Tierra, el resultado hubiera sido catastrófico⁴, tal como se muestra en el modelo de computadora de la figura 6.

Figura 5. Marcas de Impactos en Júpiter

Figura 6. Simulación del Impacto Proyectado del Shoemaker-Levy 9 sobre la Tierra

Las lluvias de meteoros ocurren cuando la tierra atraviesa la trayectoria orbital de los escombros dejados por los cometas. Estos restos pueden variar en tamaño desde un centímetro hasta un milímetro de diámetro. Aunque estas lluvias no constituyen una amenaza para los seres humanos en la superficie, pueden impactar en los satélites y las estaciones espaciales, degradando sus antenas solares o causando daños en los sensores ópticos.⁵

Algunos NEO casi llegan a la superficie de la Tierra. Entre 1975 y 1992, los satélites detectores de detonaciones nucleares registraron 136 explosiones atmosféricas en la escala de megatones de TNT.⁶ Los NEO también pueden ocasionar daños a la Tierra sin llegar a la superficie.⁷ En 1908, un asteroide o cometa explotó en la atmósfera cerca de Tunguska, Siberia. Aunque no se formó ningún cráter, la onda de choque del cuerpo que explotó asoló 2.000 kilómetros cuadrados de bosques.⁸ Si este NEO hubiera reingresado unas horas más tarde, hubiera destruido Moscú con una fuerza mil veces mayor que las detonaciones atómicas de Hiroshima y Nagasaki.⁹

En 1992, un asteroide brillante atravesó velozmente el cielo nocturno de Peekskill, Nueva York, mientras se jugaban partidos de fútbol americano en varias escuelas secundarias. Este evento fue captado por una videograbadora en uno de los partidos, y el asteroide dañó un auto.¹⁰ La zona de explosión de Tunguska es dos veces más grande que la ciudad de Nueva York y tres veces más grande que Washington, D.C.

Afortunadamente, no todos los “casi impactos” de NEOs causan daños, pero ilustran el hecho de que la Tierra no es inmune a sus efectos destructivos. Otro hecho captado por una videocámara en 1972 fue un asteroide que pasó rozando la atmósfera de la Tierra cerca de las Montañas Grand Teton en Wyoming y volvió al espacio (Fig. 7).

En 1989, los astrónomos descubrieron un asteroide identificado como 1989FC en referencia a su acercamiento más próximo a la Tierra. Esto ilustra un hecho muy inquietante. En la actualidad, sólo unos cuantos astrónomos con presupuestos académicos muy bajos están tratando de ubicar y rastrear los NEO, haciendo que los estimados del número de los mismos sean muy inexactos. Hacia finales de 1992, se habían detectado y catalogado 163 NEOs, representando sólo el 5 por ciento del estimado de 2.000 a 5.000 NEOs mayores de un kilómetro.¹¹ Los científicos, tomando como referencia la densidad de los cráteres de impactos en la Luna, piensan que un evento como el de Tunguska ocurrirá cada siglo, y un evento de kilotones (K/T) cada 25 a 26 millones de años.¹²

En la Figura 8 se ilustra el rendimiento equivalente en megatones de TNT en base a un NEO con una densidad de 3 gramos/centímetro (CM3) y una velocidad de 20 kilómetros por segundo (km/seg). El área sombreada a la izquierda representa el tamaño de NEO que se quemará o estallará en la atmósfera, aunque los efectos de una explosión como la de Tunguska podrían aún producir daños en la superficie. En el tamaño cercano a un kilómetro, los NEO podrían producir consecuencias globales, aunque existe cierta incertidumbre sobre el tamaño crítico requerido, como se muestra en las líneas verticales de trazos.

Un NEO grande (de 1 Km) que impacte la Tierra producirá desastres globales, diezmando tal vez hasta el 25 por ciento de la población humana.¹³ Esto se debe mayormente al efecto indirecto del impacto. Un impacto en tierra produce incendios y terremotos, mientras que un impacto en el océano produce tsunamis de varios cientos de metros de altura, incluso superhuracanes, que son huracanes incontrolables que inyectan grandes cantidades de agua de mar y aerosoles en la atmósfera, causando grandes cambios climáticos globales.¹⁴ Ambos tendrán efectos explosivos, que destruirán las estructuras cercanas con la posibilidad de producir un invierno global. Los inviernos globales ocurren cuando grandes cantidades de ceniza y polvo ingresan en la atmósfera e impiden que la luz solar llegue a las plantas que realizan la fotosíntesis. Las cosechas morirían y podría producirse hambruna mundial. Además, las temperaturas a nivel mundial disminuirían dramáticamente por meses, tal vez años.¹⁵

Los científicos han buscado relaciones entre las extinciones masivas y los cráteres de impactos grandes encontrados en la Tierra y han descubierto el resultado sorprendente que se ve en la figura 9.¹⁶ El evento K/T podría haber dado inicio a la extinción de la era de los dinosaurios. El cráter Manicouagan en Quebec tal vez haya ayudado a finalizar la Era Triásica lanzando al aire toneladas de polvo y oscureciendo el cielo.¹⁷

Si un NEO impactara la Tierra hoy, cuál sería el estimado de víctimas mortales? Deberíamos siquiera preocuparnos por ello?. La Figura 10 representa las víctimas mortales proyectadas por evento. La línea de trazos representa un impacto en el océano mientras que la línea continua representa un impacto en tierra.

En la figura 10, vemos la línea curva que indica el aumento del número de víctimas mortales con el tamaño del NEO, aunque la escala de tiempo a la izquierda indica tiempos más largos entre asteroides NEO de mayor diámetro. En otras palabras, los NEO pequeños de unos 50 metros de diámetro impactan la Tierra con más frecuencia que los más grandes. No obstante, los NEO pequeños podrían producir otra explosión como la de Tunguska. Por lo tanto, se debe entender la probabilidad de muerte a causa de NEOs de cualquier tamaño. En la Tabla 1 se muestra la probabilidad relativa de muerte por el impacto de un asteroide.

Cómo se llega a la cifra de 1 en 25.000?. Los científicos estiman que transcurren 500.000 años entre impactos devastadores globales, tal como lo muestra la línea horizontal de la Figura 10. La probabilidad de un impacto en cualquier año es de 1 en 500.000, suponiendo que los impactos son completamente aleatorios. Asumiendo que el 25 por ciento de la población mundial puede morir como resultado, el riesgo de muerte es 1 en 4. Por lo tanto, en cualquier año el riesgo de muerte por persona es aproximadamente 1 en 2.000.000. En un período de vida de 75 años, el riesgo viene a ser casi uno en 25.000.¹⁸ Por favor entienda que la probabilidad de que un NEO impacte en la Tierra y cause desastres globales es muy remota, sin embargo las consecuencias de un impacto nos dejarían con este riesgo estimado de muerte. Posiblemente se pregunte cuándo fue la última vez que un NEO mató a una persona. Volviendo a la explosión de Tunguska, la expedición que investigó la explosión encontró árboles, renos, tipis y artefactos de nómadas parcialmente incinerados.¹⁹ Aún no se sabe si hubieron muertos.

Tal vez pensará que estamos prediciendo la caída del cielo. De ninguna manera, no es nuestra intención atemorizar al lector para que gaste miles de millones de dólares en salvar la Tierra. Mas bien, pedimos invertir el dinero concienzudamente en la evaluación de la amenaza, en el aprendizaje de los NEO, y en su rastreo y catalogación. Actualmente no hay ninguna predicción de que algún NEO se vaya a estrellar con la Tierra. Sin embargo, algún día habrá alguno ya que la probabilidad es finita. Entonces, quién asumirá el papel de líder?

Tabla 1
Probabilidad de Muerte a Causa de un Asteroide

Probabilidades de muerte según causas seleccionadas en Estados Unidos
Accidente de vehículo automotor	1 in 100
Asesinato	1 in 300
Incendio	1 in 800
Accidente con arma de fuego	1 in 2.500
Electrocución	1 in 5.000
Accidente Aéreo como pasajero	1 in 20.000
Impacto de Asteroide	1 in 25.000
Inundación	1 in 30.000
Tornado	1 in 60.000
Picadura venenosa	1 in 100.000
Accidente de fuegos artificiales	1 in 1 million
Intoxicación por alimentos	1 in 3 million
Beber agua con límite EPA de TCE	1 in 10 million
Cortesía de los doctores C. R. Chapman y Dr. D. C. Morrison

 Fuente: “Impactos de Asteroides y Cometas sobre la Tierra: Evaluación del Riesgo”, Nature 367 (6 de enero de 1994): 39

El gobierno de los Estados Unidos, a través del Ministerio de Defensa tiene la obligación de proteger las vidas y la seguridad de sus ciudadanos.²⁰ Además, EE.UU. puede utilizar sus fuerzas armadas, según la jerarquía de intereses, para casos de naturaleza estrictamente humanitaria.²¹ Por lo tanto, se podría inferir que la respuesta a la amenaza de los NEO cae bajo esta política.

En los últimos años, varias organizaciones diferentes además del Ministerio de Defensa han comenzado a evaluar la amenaza de los NEO. Los astrónomos que trabajan en las universidades han descubierto NEOs mediante diversos métodos, uno de ellos mediante telescopios equipados con cámaras para fotografiar pequeñas secciones del cielo en dos instantes diferentes con una hora de diferencia. Después comparan las dos fotos para ver si hay manchas o haces, los que representarían el paso de un NEO por la Tierra. Sin embargo, examinar las fotografías con un microscopio en busca de tal movimiento es laborioso y demora mucho. Además, si aparece un haz, los astrónomos deben verificar primero si no se trata de un satélite, asteroide o cometa conocido. Otro método es utilizar telescopios detectores con dispositivos acoplados por carga (CCD).²² Este método emplea computadoras para analizar las fotografías electrónicas en busca de haces no conocidos aún, tales como satélites o NEOs que no hayan sido detectados previamente. El método del CCD es mucho más rápido, aunque más costoso. En suma, ésta es solamente una búsqueda limitada debido a los presupuestos académicos restringidos de los astrónomos.

En 1990, el Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA) emitió un documento detallado sobre la amenaza de los NEO después que el asteroide Apolo 1989FC realizó el acercamiento más próximo a la Tierra que jamás se haya detectado.²³ Estimulado por este documento de la AIAA, el Congreso reconoció el peligro del impacto de los NEO y en 1991 pidió a la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) que convocara a un taller de detección e intercepción. El Subcomité del Espacio del Comité sobre Ciencia, Espacio y Tecnología, de la Cámara de Representantes estadounidense, recibió los informes y sostuvo audiencias el 24 de marzo de 1993 sobre la amenaza de los grandes asteroides que cruzan la órbita terrestre.²⁴ Irónicamente, el Shoemaker-Levy 9 fue descubierto aproximadamente por esta fecha. Debido al impacto inminente sobre Júpiter, el Congreso pidió a la NASA que desarrolle un programa y un presupuesto estimado para catalogar los NEO en 10 años.²⁵ El informe de la NASA alienta la colaboración de la comunidad internacional y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.²⁶ Sin embargo, el Congreso sólo pidió a la NASA un estimado de costos, y actualmente la NASA no tiene planeado invertir más dinero en rastrear los NEO.²⁷

Los militares también han escrito acerca de la amenaza de los NEO. El estudio Spacecast 2020 de la Universidad del Aire informó sobre el futuro de la Fuerza Aérea y trató sobre la amenaza de los NEO en “Preparing for Planetary Defense (Preparación para la Defensa Planetaria)”.²⁸ Investigaciones del mismo tema fueron conducidas por La Escuela Superior de Comando y Estado Mayor.²⁹ El comandante de la Fuerza Aérea encargó al Comando Espacial de la Fuerza Aérea la ejecución de una evaluación de área de misión para la defensa del Planeta Tierra, que se debería finalizar en el año fiscal de 1997.³⁰ En consecuencia, hasta la fecha se ha prestado alguna atención a la amenaza de los NEO. Sin embargo, los autores creen que para evaluar con precisión esta amenaza, necesitamos llevar a cabo varias tareas, según se indica a continuación.

Tareas

Una defensa planetaria debe incluir todo lo que pueda atenuar una colisión entre un NEO y la Tierra. Qué es necesario saber o hacer para poder atenuar los efectos dañinos de la colisión de un NEO con la Tierra?. Debe efectuarse alguna de estas tareas de forma simultánea?. La siguiente lista de tareas responde a estas dos preguntas.

Se requiere de Coordinación para cubrir sistemáticamente el cielo. Muchos astrónomos en todo el mundo estudian el cielo, aunque no como esfuerzo conjunto. Quién efectuará las confirmaciones y la determinación posterior de la órbita?. Podemos utilizar los sistemas de rastreo de la Fuerza Aérea como ayuda para detectar los NEO?.

La Detección también es un elemento requerido. Cuál debe ser el tamaño limitante de NEO a detectar?. Con cuánta premura debe ocurrir esto, dentro de 10 ó 20 años?. El requisito de completar oportunamente la detección afecta la decisión relativa a la cobertura del cielo en contraste al tamaño y la magnitud limitante de los NEO. De dónde provienen los NEO?. Debemos detectar los posibles NEO, aquellos que no estén actualmente cerca de la órbita terrestre pero que podrían estarlo?. Además, con qué frecuencia debemos volver a revisar las áreas previamente exploradas?

La Ciencia cubre la caracterización material del objeto. Qué se debe saber acerca del objeto para atenuar los efectos perjudiciales?. Se puede simular la composición de los NEO en la Tierra y “probarlos”?. Podemos desviar las trayectorias orbitales de los NEO, o destruirlos y sufrir el impacto de sus escombros en la Tierra es la única opción que nos queda?

La Exploración de los NEO podría ser un medio para combinar el requisito del encuentro espacial con un NEO para estudios científicos con el conocimiento práctico de la dinámica orbital para objetivos de destrucción o desviación. Las misiones a los NEO serán útiles para la defensa planetaria.

La Destrucción y la Desviación podrían ser las únicas maneras de evitar el daño a la Tierra. Se debe planificar y poner en práctica los conceptos y las opciones de operación antes de que sea necesario usarlos para evitar una catástrofe.

La Explotación es una derivación de la desviación. Sería afortunada la Tierra si se aproximara un NEO?. Se podría “atraer” un NEO a la órbita terrestre y minarlo para obtener recursos del espacio?

La Advertencia del “gran NEO” es buena sólo si se puede evitar el resultado (devastación global). La advertencia de los “pequeños” NEO puede salvar innumerables vidas y evitar la destrucción que ocasionarían los tsunamis, incendios forestales y terremotos. Además, la advertencia para prepararse para una lluvia de meteoros puede salvar valiosos activos espaciales.

Costo

Actualmente la defensa planetaria no está detallada en el presupuesto del Ministerio de Defensa. Como en cualquier organización, las prioridades determinan el presupuesto. El temor de los que no forman parte del Ministerio de Defensa puede ser que cualquier defensa planetaria serviría solamente de excusa para una carrera armamentista ya que la guerra fría ha terminado. La realidad desde la perspectiva del Congreso es que el dinero para cualquier esfuerzo dedicado específicamente para la defensa planetaria debe provenir del presupuesto actual del Ministerio de Defensa.³¹

Como la financiación proviene del Ministerio de Defensa, se debe apoyar a los programas de investigación académica que actualmente llevan a cabo actividades de desarrollo de detección, investigación y tecnología de NEOs, y al Comando Espacial de la Fuerza Aérea, la misma que ha invertido más de 100 millones de dólares en tecnología para mejorar la misión de vigilancia espacial actual del sistema electro-óptico de observación del espacio profundo basado en tierra (GEODSS). Se debe reconocer los incansables esfuerzos del Comando Espacial para el mejoramiento continuo y la calidad. No sólo se ha mejorado la precisión de la detección de los desechos producidos por el hombre en la órbita terrestre, ahora también es factible el rastreo mejorado de NEOs para la defensa planetaria. Evidentemente, la búsqueda de NEOs con fines humanitarios sería una característica distintiva de los esfuerzos para transformar los activos militares en esfuerzos civiles. Asimismo, las mejoras actuales en GEODSS pueden emplearse para mejorar el medio ambiente, el clima y la detección a distancia, así como también para crear equipos más pequeños, rápidos e inteligentes. Sin embargo, el rastreo de NEOs no es la única solución para la protección. Debemos aprender más acerca de ellos y estar preparados para evitar una colisión futura.

Durante los próximos 20 años, es necesario efectuar misiones de detección, exploración y encuentro espacial de NEOs. En un estudio reciente del Air Command and Staff College, Larry D. Bell y otros proporcionaron una excelente descripción profunda de los sistemas de búsqueda, sus ventajas y desventajas, la arquitectura de un sistema y su costo.³² La detección incluye la búsqueda de NEOs, el mantenimiento de un catálogo de NEOs, el cálculo del número de NEOs, y las operaciones recurrentes y de apoyo. La exploración consiste en determinar los orígenes del NEO, comprender cómo cambian sus órbitas debido a los planetas o las colisiones, y determinar su composición y densidad. Se trata de objetos sólidos o son escombros orbitando juntos?. Los vuelos de acercamiento o la investigación basada en Tierra serán la vanguardia. Misiones tales como Galileo, Clementine 1 y 2, el sistema de encuentro espacial con asteroides cercanos a la Tierra (NEAR) de la NASA, y el uso de los sistemas de radar Arecibo y Goldstone mejorarán nuestro conocimiento de los NEO. Finalmente, las misiones de encuentro espacial ponen en práctica el encuentro de NEOs fuera de la órbita terrestre, probando métodos para desviarlos o destruirlos. Éstas son las misiones de atenuación práctica en escala reducida para el caso de que necesitemos alterar o destruir un NEO, meses o incluso años antes de que ocurra una colisión con la Tierra. Las misiones científicas pueden requerir observaciones desde la Tierra o vuelos de acercamiento al objetivo, mientras que las misiones de encuentro requieren que el interceptor se ponga en órbita en el NEO. La conclusión es que el costo estimado para una defensa planetaria es de aproximadamente 14 millones de dólares por año para la detección, 23 millones de dólares por año para la exploración y 75 millones de dólares por año para las misiones de encuentro, promediadas durante los próximos 20 años. La Figura 12 refleja el detalle del presupuesto de cada año si tuviéramos que empezar hoy (1997). Estos costos estimados fueron finalizados con comentarios del Sr. Nick Fuhrman, asesor científico del Comité de Ciencias de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos, y del Dr. Bill Tedeshi del Laboratorio Nacional Sandia.

Figura 13. Impacto de un NEO en la Tierra, un Desastre Natural que Podemos Evitar

En las cifras anteriores no se incluye un sistema de atenuación limitado que costaría aproximadamente mil millones de dólares.³³ Un estimado diferente sitúa los costos entre 120 y 150 millones de dólares por año para dos misiones de atenuación, ya sea para destruir o desviar NEOs que no vayan a impactar la Tierra, en un periodo de 10 años.³⁴ Tal vez sea necesaria una amenaza de impacto en Estados Unidos para que el Congreso apruebe un programa de atenuación, ya que cualquier sistema con la capacidad de desviar o destruir un NEO podría ser visto como una arma.

El costo de la misión de detección también incluye la instalación de un sensor infrarrojo en el año 2003, para complementar el sistema óptico. Los costos de exploración se representan como tres misiones distintas lanzadas durante los años 2002, 2007 y 2013. Estas misiones podrían fácilmente adelantarse o atrasarse dependiendo de lo que se detecte y de qué NEO sea de interés. Las misiones de encuentro espacial de 2008 y 2017 deberían emplearse para desarrollar los conceptos de operación y los procedimientos para una misión de atenuación.

Resumen

La evaluación de la amenaza de los NEO representaría un costo mínimo de seguro, mientras que un impacto costaría miles de millones de vidas y billones de dólares. Aunque no hay razón para temer constantemente a los NEO, existe una probabilidad finita de que algún día otro NEO impacte la Tierra.

Disponemos de la tecnología para rastrear y predecir el impacto de los NEO próximos a la Tierra y la posibilidad de evitar un desastre natural catastrófico. Otras especies se extinguieron por que no pudieron protegerse. Nosotros no debemos ser los próximos. Por lo tanto, es imperativo que utilicemos nuestros conocimientos y tecnología para evaluar la amenaza de los NEO poniendo en práctica las siete tareas indicadas e invirtiendo en las misiones de detección, exploración y encuentro espacial.

Fuente: http://www.au.af.mil