13.2: Asteróides e defesa planetária

Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

• Reconheça a ameaça que objetos próximos à Terra representam para a Terra
• Discuta possíveis estratégias defensivas para proteger nosso planeta

Nem todos os asteróides estão no cinturão principal de asteróides. Nesta seção, consideramos alguns grupos especiais de asteróides com órbitas que se aproximam ou cruzam a órbita da Terra. Isso representa o risco de uma colisão catastrófica com nosso planeta, como a colisão de 65 milhões de anos atrás que matou os dinossauros.

Asteróides que se aproximam da Terra

Os asteróides que se afastam do cinturão principal são de interesse principalmente para os astrônomos. Mas os asteróides que vêm para dentro, especialmente aqueles com órbitas que se aproximam ou cruzam a órbita da Terra, são de interesse para líderes políticos, planejadores militares — na verdade, todos os que vivem na Terra. Alguns desses asteróides se tornam brevemente o objeto celeste mais próximo de nós.

Em 1994, um objeto de 1 quilômetro foi pego passando mais perto do que a Lua, causando um despertar de interesse na mídia. Hoje, é rotineiro ler sobre pequenos asteroides chegando tão perto da Terra. (Eles sempre estiveram lá, mas somente nos últimos anos os astrônomos conseguiram detectar objetos tão fracos.)

Em 2013, um pequeno asteróide atingiu nosso planeta, atravessando o céu sobre a cidade russa de Chelyabinsk e explodindo com a energia de uma bomba nuclear (Figura\(\PageIndex{1}\)). O impactor era um objeto pedregoso com cerca de 20 metros de diâmetro, explodindo cerca de 30 quilômetros de altura com uma energia de 500 quilotons (cerca de 30 vezes maior do que as bombas nucleares lançadas sobre o Japão na Segunda Guerra Mundial). Ninguém ficou ferido pela explosão em si, embora ela tenha se tornado brevemente tão brilhante quanto o Sol, atraindo muitos espectadores para as janelas de seus escritórios e casas. Quando a onda de choque da explosão atingiu a cidade, ela explodiu pelas janelas. Cerca de 1500 pessoas tiveram que procurar atendimento médico devido aos ferimentos causados pelo vidro estilhaçado.

Uma explosão atmosférica muito maior ocorreu na Rússia em 1908, causada por um asteroide com cerca de 40 metros de diâmetro, liberando uma energia de 5 megatons, tão grandes quanto as armas nucleares mais poderosas da atualidade. Felizmente, a área diretamente afetada, no rio Tunguska, na Sibéria, estava despovoada e ninguém foi morto. No entanto, a área de floresta destruída pela explosão era grande, igual ao tamanho de uma grande cidade (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Junto com qualquer cometa que se aproxime do nosso planeta, esses asteróides são conhecidos coletivamente como objetos próximos da Terra (NEOs). Como veremos (e como os dinossauros descobriram há 65 milhões de anos), a colisão de um NEO de tamanho significativo pode ser uma catástrofe para a vida em nosso planeta.

Figura\(\PageIndex{1}\) Impactos com a Terra. (a) Quando o meteoro de Chelyabinsk passou pela atmosfera, ele deixou um rastro de fumaça e, brevemente, ficou tão brilhante quanto o Sol. (b) Centenas de quilômetros de árvores florestais foram derrubadas e queimadas no local do impacto de Tunguska.

Visite a compilação em vídeo do meteoro de Chelyabinsk atravessando o céu sobre a cidade em 15 de fevereiro de 2013, tirado por pessoas que estavam na área quando ocorreu.

Assista a este vídeo de uma palestra não técnica de David Morrison para assistir “O meteoro de Chelyabinsk: podemos sobreviver a um impacto maior?” O Dr. Morrison (Instituto SETI e Centro de Pesquisa Ames da NASA) discute o impacto de Chelyabinsk e como aprendemos sobre os NEOs e nos protegemos; a palestra é da série Silicon Valley Astronomy Lectures.

Os astrônomos insistiram que o primeiro passo para proteger a Terra dos impactos futuros dos NEOs deve ser aprender quais possíveis impactadores existem. Em 1998, a NASA iniciou o Spaceguard Survey, com o objetivo de descobrir e rastrear 90% dos asteróides que se aproximam da Terra com mais de 1 quilômetro de diâmetro. O tamanho de 1 quilômetro foi selecionado para incluir todos os asteróides capazes de causar danos globais, não meramente efeitos locais ou regionais. Com 1 quilômetro ou mais, o impacto poderia lançar tanta poeira na atmosfera que a luz do sol diminuiria por meses, causando falhas globais nas colheitas — um evento que poderia ameaçar a sobrevivência de nossa civilização. A meta da Spaceguard de 90% foi alcançada em 2012, quando quase mil desses asteróides de 1 quilômetro próximos à Terra (NEAs) foram encontrados, junto com mais de 10.000 asteróides menores. A figura\(\PageIndex{2}\) mostra como o ritmo das descobertas da NEA tem aumentado nos últimos anos.

Figura\(\PageIndex{2}\) Descoberta de asteróides próximos à Terra. A taxa acelerada de descoberta de NEAs é ilustrada neste gráfico, que mostra o número total de NEAs conhecidos, o número acima de 140 metros de diâmetro e o número acima de 1 quilômetro de diâmetro, o tamanho que representa o risco de impacto dominante na Terra.

Como os astrônomos souberam quando descobriram 90% desses asteróides? Há várias maneiras de estimar o número total, mesmo antes de serem localizados individualmente. Uma maneira é observar o número de grandes crateras na escura maria lunar. Lembre-se de que essas crateras foram causadas por impactos como os que estamos considerando. Eles são preservados na superfície sem ar da Lua, enquanto a Terra logo apaga as marcas de impactos passados. Assim, o número de grandes crateras na Lua nos permite estimar com que frequência os impactos ocorreram na Lua e na Terra nos últimos bilhões de anos. O número de impactos está diretamente relacionado ao número de asteróides e cometas nas órbitas que cruzam a Terra.

Outra abordagem é ver com que frequência as pesquisas (que são buscas automatizadas por pontos fracos de luz que se movem entre as estrelas) redescobrem um asteroide conhecido anteriormente. No início de uma pesquisa, todos os NEAs encontrados serão novos. Mas, à medida que a pesquisa se torna mais completa, mais e mais pontos móveis que as câmeras de pesquisa registram serão redescobertas. Quanto mais redescobertas cada pesquisa experimentar, mais completo deve ser nosso inventário desses asteróides.

Ficamos aliviados ao descobrir que nenhum dos NEAs descobertos até agora está em uma trajetória que impactará a Terra em um futuro próximo. No entanto, não podemos falar pelo punhado de asteróides maiores que 1 quilômetro que ainda não foram encontrados ou pelos muito mais numerosos e menores. Estima-se que existam um milhão de NEAs capazes de atingir a Terra com menos de 1 quilômetro, mas ainda grandes o suficiente para destruir uma cidade, e nossas pesquisas descobriram menos de 10% deles. Pesquisadores que trabalham com órbitas de asteróides estimam que, para asteróides menores (e, portanto, mais fracos) que ainda não estamos rastreando, teremos um aviso de cerca de 5 segundos de que um atingirá a Terra - em outras palavras, não o veremos até que ele entre na atmosfera. Claramente, essa estimativa nos dá muita motivação para continuar essas pesquisas para rastrear o maior número possível de asteróides.

Embora totalmente previsíveis em épocas de alguns séculos, as órbitas dos asteróides que se aproximam da Terra são instáveis por longos períodos de tempo, pois são puxadas pelas atrações gravitacionais dos planetas. Esses objetos acabarão encontrando um dos dois destinos: ou eles impactarão um dos planetas terrestres ou o Sol, ou serão ejetados gravitacionalmente do sistema solar interno devido a um quase encontro com um planeta. As probabilidades desses dois resultados são praticamente as mesmas. O prazo para impacto ou ejeção é de apenas cerca de cem milhões de anos, muito curto em comparação com a idade de 4 bilhões de anos do sistema solar. Os cálculos mostram que apenas aproximadamente um quarto dos atuais asteróides que se aproximam da Terra acabarão colidindo com a própria Terra.

Se a maior parte da população atual de asteróides que se aproximam da Terra for removida por impacto ou ejeção em cem milhões de anos, deve haver uma fonte contínua de novos objetos para reabastecer nosso suprimento de NEAs. A maioria deles vem do cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter, onde colisões entre asteróides podem ejetar fragmentos em órbitas que cruzam a Terra (veja a Figura\(\PageIndex{3}\)). Outros podem ser cometas “mortos” que esgotaram seus materiais voláteis (que discutiremos na próxima seção).

Figura Asteroide\(\PageIndex{3}\) próximo à Terra. Toutatis é um NEA de 5 quilômetros de comprimento que se aproximou de 3 milhões de quilômetros da Terra em 1992. Esta série de imagens é uma reconstrução de seu tamanho e forma obtida a partir de ondas de radar saltando do asteróide durante seu sobrevoo próximo. Toutatis parece consistir em dois corpos irregulares e irregulares girando em contato um com o outro. (Observe que a cor foi adicionada artificialmente.)

Uma razão pela qual os cientistas estão interessados na composição e na estrutura interna dos NEAs é que os humanos provavelmente precisarão se defender contra o impacto de um asteróide algum dia. Se alguma vez encontrássemos um desses asteróides em rota de colisão conosco, precisaríamos desviá-lo para que ele perdesse a Terra. A maneira mais simples de desviá-la seria colidir com uma espaçonave nela, diminuindo-a ou acelerando-a, alterando ligeiramente seu período orbital. Se isso fosse feito vários anos antes da colisão prevista, o asteróide perderia totalmente o planeta, tornando o impacto de um asteróide o único risco natural que poderíamos eliminar completamente com a aplicação da tecnologia. Como alternativa, essa deflexão poderia ser feita explodindo uma bomba nuclear perto do asteróide para afastá-lo do curso.

Para obter uma deflexão bem-sucedida por qualquer uma das técnicas, precisamos saber mais sobre a densidade e a estrutura interna do asteróide. O impacto de uma nave espacial ou uma explosão próxima teria um efeito maior em um asteróide rochoso sólido, como Eros, do que em uma pilha de entulho solta. Pense em escalar uma duna de areia em comparação com escalar uma colina rochosa com a mesma inclinação. Na duna, grande parte da nossa energia é absorvida pela areia deslizante, então a subida é muito mais difícil e consome mais energia.

Há um crescente interesse internacional no problema dos impactos de asteróides. As Nações Unidas formaram dois comitês técnicos de defesa planetária, reconhecendo que todo o planeta está sob risco de impactos de asteróides. No entanto, o problema fundamental continua sendo o de encontrar NEAs a tempo de tomar medidas defensivas. Devemos ser capazes de encontrar o próximo impactor antes que ele nos encontre. E isso é um trabalho para os astrônomos.

Conceitos principais e resumo

Asteróides próximos à Terra (NEAs) e objetos próximos à Terra (NEOs) em geral são interessantes em parte por causa de seu potencial de atingir a Terra. Eles estão em órbitas instáveis e, em escalas de tempo de 100 milhões de anos, afetarão um dos planetas terrestres ou o Sol, ou serão ejetados. A maioria deles provavelmente vem do cinturão de asteróides, mas alguns podem ser cometas mortos. O Spaceguard Survey da NASA descobriu que 90% dos NEAs maiores que 1 quilômetro, e nenhum dos encontrados até agora está em rota de colisão com a Terra. Os cientistas estão trabalhando ativamente em possíveis tecnologias de defesa planetária, caso algum NEOs seja encontrado em rota de colisão com a Terra com anos de antecedência. Por enquanto, a tarefa mais importante é continuar nossas pesquisas, para que possamos encontrar o próximo impactador da Terra antes que ele nos encontre.

Glossário

Objeto próximo à Terra (NEO)

um cometa ou asteróide cujo caminho cruza a órbita da Terra

Asteróide próximo à Terra (NEA)

um asteróide que se aproxima da Terra, um cuja órbita poderia levá-lo a uma rota de colisão com nosso planeta