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El Enigma de Tunguska
Redacción
Por décadas investigadores de todas partes del mundo han tratado de explicar el origen de la misteriosa explosión de Tunguska, acaecida más de cien años atrás en una remota región del territorio ruso. Cantidad de hipótesis han sido sugeridas, algunas de ellas verdaderamente “increíbles”: desde la caída de un cometa, hasta la explosión de una supuesta nave alienígena…
Pero sofisticadas simulaciones efectuadas con poderosas supercomputadoras están demostrando que la respuesta a este misterio puede ser más simple de lo que muchos habían supuesto.
na bola de luz azulada “tan brillante como el Sol”, atravesó como un rayo los límpidos cielos del bosque siberiano. Minutos después, los pobladores de la zona –pastores y nuevos colonos– vieron un brillante destello, seguido por terribles sonidos de explosiones, como una descarga de artillería de una gran batalla bramando en el horizonte. En la distancia comenzó a ascender una nube de fuego y cenizas, tan alta que se podía contemplar desde cientos de kilómetros de distancia. Y luego, el silencio.

El lugar: Río Tunguska (N 60º 55' E 101º 57'), Siberia central (Rusia), al noreste del Lago Baikal; la hora: 7:14 de la mañana del 30 de Junio de 1908. En minutos el “Evento de Tunguska”, el impacto de asteroide más grande que se haya documentado en la historia moderna, había terminado.

Ciertamente los tiempos eran difíciles en Rusia a principios del siglo pasado, con guerras y revoluciones que se producían una tras otra, en rápida sucesión. Por esto, el sitio de Tunguska recién fue investigado en el año 1927 por una expedición científica enviada por la Academia de Ciencias de la URSS y conducida por Leonid Kulik. Lo que se encontró fue un paisaje totalmente devastado: millones de árboles del bosque boreal o taiga habían sido aplastados, todos tumbados como alejándose del aparente punto de impacto. Kulik estimó que, en total, 2150 kilómetros cuadrados del bosque habían sido aplastados, o un círculo de 25 kilómetros alrededor del epicentro.
Bosque derribado en Tunguska
Bosque derribado en Tunguska. Esta fotografía de la devastación en Tunguska provocada por el impacto de 1908, fue tomada por la expedición de Leonid Kulik en el año 1927. Click para ampliar!
Desde la expedición de Kulik, los científicos han tratado repetidamente de reconstruir los acontecimientos de aquel fatídico día. Para los investigadores que se especializan en impactos de asteroides, el fenómeno de Tunguska es realmente una mina de oro. Este evento ofrece oportunidades inigualables de estudio por ser el único impacto de asteroide importante que ha sido presenciado en la historia reciente, cuya ubicación es conocida con exactitud, y donde testigos vivos pudieron –hasta hace poco– ser entrevistados. Pero aquí está en juego algo más que la simple curiosidad científica: si el asteroide de Tunguska hubiese caído en un área poblada en vez de hacerlo en un inhóspito bosque siberiano provocando una explosión de tamaño similar, podría haber destruido una gran ciudad con todos sus habitantes. ¿Cuán probable es una catástrofe como ésta?, ¿Podemos predecirla o defendernos de alguna manera? Al reconstruir el evento de Tunguska, los científicos esperan avanzar en el conocimiento de la dinámica de los impactos de asteroides, y comenzar a responder estas preguntas.
De Tunguska a Hiroshima
Una de las primeras cosas que los investigadores notaron respecto del sitio de Tunguska, fue el curioso hecho de que allí no se encontró ningún meteorito. En los años ’20 y ’30 Kulik había creído que estaba en el sitio de impacto de un asteroide, por lo que trabajó duro para desenterrar sus restos. Pero todo fue en vano: a pesar de la inequívoca evidencia de explosión y de toda la devastación que había alrededor, en Tunguska jamás se encontró ninguna roca espacial. Ante la ausencia de tales rastros físicos, los investigadores concluyeron que, de hecho, el asteroide de Tunguska nunca golpeó la tierra. Lo que los habitantes habían visto y escuchado fue, con toda probabilidad, la explosión en medio del aire del “impactor” entrante, la cual tuvo lugar varios miles de metros por encima de la superficie terrestre. Esta explosión, a su vez, provocó un masivo “estallido aéreo”, el cual fue lo suficientemente poderoso como para aplastar en toda dirección kilómetros y kilómetros cuadrados de bosque.
Tunguska
Tunguska, 1995. Estos árboles mellizos tumbados en el ahora rejuvenecido bosque de Tunguska, dan silencioso testimonio del devastador impacto que los arrancó el 30 de Junio de 1908.
(V. Romeiko) Click para ampliar!
Una vez que se aceptó ampliamente que el Evento de Tunguska fue un masivo estallido en la atmósfera más que un impacto físico en la tierra, el próximo reto para los científicos fue determinar la magnitud de la explosión. La cuestión es crucial, debido a que la magnitud de la explosión es un buen indicador de la frecuencia de los eventos similares al de Tunguska producidos en nuestro planeta. Una explosión muy poderosa lógicamente requiere un impactor muy grande, mientras que las menos poderosas son provocadas por rocas espaciales más pequeñas. Pero mientras más grande sea la roca espacial que ingresa a la atmósfera, menos frecuente es el evento. Esto significa que si la devastación en Tunguska fue provocada por una explosión masiva comparable a un estallido nuclear gigante de cientos de megatones de potencia, entonces tenemos que preocuparnos relativamente poco: los asteroides lo suficientemente grandes como para causar explosiones de ese tipo son extremadamente raros, y la probabilidad de que nuestro planeta se encuentre con otro de ellos en los próximos milenios es casi insignificante. Pero si la devastación en Tunguska fue causada por una explosión más pequeña de sólo unos pocos megatones, entonces hay un motivo de preocupación mayor. Los impactores con tamaño suficiente como para causar estallidos aéreos en esa escala, pueden golpear a nuestro planeta tan frecuentemente como cada 400 años.

Pero, ¿cómo determinar cuán poderosa fue realmente la explosión desatada por el impactor de Tunguska? Para obtener una estimación confiable, los científicos se han guiado por el ejemplo de lo que parece ser el equivalente artificial más cercano de un impacto de asteroide: la detonación de bombas nucleares. Estudios extensivos realizados durante la Guerra Fría intentaron predecir la magnitud de los daños que serían provocados por la detonación de bombas nucleares de diferente poder explosivo. Los científicos que estudiaban el Evento de Tunguska confiaron en estos estudios, pero revirtieron la pregunta: dada la cantidad de daño observado en Tunguska, se preguntaron, ¿cuán grande debe haber sido la explosión?

Aunque el método en principio parece prometedor, la meta de determinar el tamaño de la explosión de Tunguska ha sido difícil de alcanzar, y las estimaciones de su potencia han variado ampliamente. En el extremo superior de la escala, los investigadores en 1982 sugirieron que la potencia de la explosión era equivalente a 700 millones de toneladas de TNT, o en breve 700 megatones. Eso sería aproximadamente veinte veces la potencia de la famosa “Bomba Zar”, la bomba nuclear más poderosa de la Guerra Fría, para la que se estimó una potencia de entre 30 y 40 megatones. En el extremo opuesto, algunos investigadores han sugerido que la explosión de Tunguska sólo tuvo una potencia de 3 a 5 megatones, aproximadamente la décima parte de la potencia de la Bomba Zar, pero todavía unas 300 veces más poderosa que la bomba que se arrojó sobre Hiroshima en 1945. Hoy en día, la mayoría de los científicos acepta para la potencia de la explosión de Tunguska una estimación medianamente fundada de entre 10 y 15 megatones.
“Panqueques” y “Bolas de fuego”
Pero los estudios realizados por los científicos Mark Boslough y David Crawford de los Laboratorios Nacionales Sandia, en Nuevo México, están comenzando a poner en tela de juicio este creciente consenso. El estallido aéreo de una roca espacial (impactor) se desarrolla de una forma muy diferente a la explosión de una bomba nuclear, argumentan, y es mucho más destructivo. En consecuencia la devastación masiva observada en Tunguska fue posiblemente causada por una explosión relativamente modesta, considerablemente más pequeña de lo que la mayoría de los científicos había sospechado. Esto a su vez sugeriría que los eventos del tipo Tunguska no son tan extraños como uno podría esperar, y que el riesgo de que un evento similar ocurra en los próximos siglos es relativamente alto.
Devastación nuclear, Hiroshima
Devastación nuclear. Hiroshima, Agosto de 1945. La cuidad fue destruida por una detonación nuclear de ~15 kilotones de potencia, a una altura de 580 metros. Para comparar, estudios recientes sugieren que el Evento de Tunguska fue 300 veces más poderoso (de 3 a 5 megatones), y la explosión se produjo a una altitud aproximada de 12 kilómetros.
De acuerdo a Boslough, “Los modelos previos usados por los investigadores para estimar el Evento de Tunguska fueron demasiados simplificados, despojados de algunos efectos físicos muy importantes”. En la mayoría de los casos, dijo, los investigadores que estimaban la potencia de una explosión atmosférica debida a un asteroide simplemente asumieron que el evento era similar al de una bomba detonante. La destrucción en la superficie provocada por la explosión aérea de un asteroide, sería entonces similar a la destrucción que puede esperarse de una bomba de la misma potencia detonada a la misma altura sobre la tierra. Ésta es una analogía que suena razonable, la cual ha estado en el centro de las estimaciones de la potencia del impacto Tunguska en las décadas recientes. Desafortunadamente, de acuerdo a Boslough, esta analogía está incompleta y, por lo tanto, es altamente engañosa.

Boslough y Crawford exponen en sus estudios que los asteroides y las bombas explotan de formas muy diferentes, y destruyen sus alrededores de maneras muy distintas. Cuando una roca de tamaño considerable entra en la atmósfera desde el espacio, viaja a velocidades hipersónicas, y la resistencia del aire que encuentra hace que incremente su diámetro y “aplastamiento”. A su vez esto incrementa la resistencia del aire aún más, lo que la aplasta todavía más, y así sucesivamente. El efecto total en el asteroide mientras éste se desplaza a gran velocidad en la atmósfera, es conocido como “pancaking” por la forma plana y delgada –como un panqueque– a la que éste inexorablemente tiende. A través de este proceso la roca espacial se calienta exponencialmente hasta que se fragmenta y se vaporiza en una gran explosión, a una distancia de la superficie conocida como la “altitud de explosión”. Para el Evento de Tunguska, Boslough estima esta altitud en aproximadamente 12 kilómetros.

Ahora si la explosión de un asteroide fuese análoga a la de una bomba detonante, aquí es donde terminaría la historia: la fuerza de la explosión aérea causaría estragos sobre la tierra, exactamente de la misma manera que una bomba igualmente poderosa detonada a la misma altura. Pero, de hecho, según las simulaciones computacionales efectuadas por Boslough y Crawford, esta explosión inicial es sólo el comienzo de la devastación provocada por un asteroide impactante. A medida que la roca espacial atraviesa raudamente la atmósfera, deja tras de sí una larga estela caliente de baja densidad de aire mezclado con roca vaporizada, la cual puede ser lo suficientemente larga como para proyectarse al espacio. Luego, una vez que llega a la denominada altitud de explosión, la masa del asteroide se fragmenta y se vaporiza en una explosión masiva, y toma la forma de una bola de fuego gigante de roca y aire vaporizados. No obstante esto –y es la principal diferencia entre las simulaciones de Boslough y Crawford y las anteriores– la bola de fuego continúa moviéndose hacia la tierra, enviando una poderosa onda de choque delante de ella. En este punto, la bola de fuego se está moviendo mucho más lenta que el asteroide antes de la explosión, pero todavía se sigue desplazando a velocidades supersónicas. Y es la bola de fuego y su onda de choque acompañante, según Boslough y Crawford, no la explosión inicial parecida a una bomba, la que causa la mayoría del daño sobre la tierra.

Hace muchos años que Boslough viene trabajando en el campo de la simulación computacional de impactos de asteroides, por lo que sus evaluaciones llevan el peso de la experiencia. Volviendo a 1994, cuando se hizo evidente que el cometa Shoemaker-Levy estaba en curso de colisión directa con el planeta Júpiter, Boslough y sus colegas científicos en Sandia, usaron una simulación en computadora para predecir el efecto del impacto en el planeta gigante. La simulación reveló que después de entrar a la atmósfera Joviana, el cometa se aplastaría, en un proceso que se hizo conocido como “pancaking”, y una estela de baja densidad lo seguiría. Basándose en la simulación, los científicos de Sandia predijeron que el impacto se observaría desde la Tierra en la forma de chorros de gases calientes elevándose por sobre la densa cubierta de nubes de Júpiter. Cuando el cometa fragmentado finalmente chocó contra el planeta gigante entre el 16 y el 22 de Julio de ese año, el evento fue observado desde la Tierra, y Boslough y sus colegas demostraron que tenían razón.
El cometa Shoemaker-Levy 9 impacta en Júpiter
El cometa Shoemaker-Levy 9 impacta en Júpiter.
Tomado con un telescopio de 3.5 metros en el Observatorio Calar Alto en España, esta imagen infrarroja muestra al fragmento Q del cometa Shoemaker-Levy 9 chocando violentamente contra Júpiter el 20 de Julio de 1994. Imágenes como ésta confirmaron las predicciones de Boslough y sus colegas de que el impacto podría observarse desde la Tierra. (NASA)
Boslough explicó que, como Júpiter se compone casi enteramente de gases, la dinámica del impacto de un asteroide en ese planeta gigante es análoga a lo que ocurre en la atmósfera de la Tierra cuando ésta es penetrada por una roca espacial masiva. En el caso de Tunguska, las simulaciones de Boslough y Crawford demuestran que la ardiente estela del asteroide impactante produjo una pluma que se proyectó al espacio. Cuando el asteroide llegó a la denominada “altitud de explosión” de aproximadamente 12 kilómetros, el asteroide se vaporizó y se transformó en una bola de fuego gigante, pero continuó moviéndose hacia la tierra a velocidad supersónica. En todo momento, la bola de fuego estuvo enviando una fortísima onda de choque delante de ella.

En el Evento de Tunguska, la bola de fuego no llegó a la superficie. Sabemos esto por el hecho de que algunos árboles pueden verse parados en el epicentro de la explosión en algunas de las fotografías de Kulik –árboles que hubieran sido incinerados instantáneamente si la bola de fuego hubiese tocado la tierra. Pero la onda de choque que viajaba delante de la bola de fuego si alcanzó la tierra, trayendo con ella fuertes vientos que aplastaron millones de árboles del bosque boreal. Eso es lo que Kulik y sus acompañantes vieron cuando llegaron al sitio 19 años más tarde.
El Impacto en Tunguska
Boslough y Crawford efectuaron numerosas simulaciones del Evento de Tunguska, tratando de reproducir la escala de la devastación observada en la región. A partir de las mismas, concluyeron que aun cuando la explosión atmosférica se produjo a una altitud de 12 kilómetros o superior, probablemente tuvo una magnitud de sólo 3 a 5 megatones. Esto es considerablemente menos que la popular cifra de 10 a 15 megatones, y menos del 1% de la mayor estimación sugerida de 700 megatones. Que una comparativamente pequeña explosión pudiera causar tanto daño, se debe al hecho de que no fue una explosión puntual a cierta distancia de la superficie lo que causó el daño, sino la bola de fuego y la onda de choque que continuaron moviéndose hacia la superficie. A una altura de aproximadamente 4 kilómetros, las simulaciones muestran que la bola de fuego se detiene, pero la onda de choque no. Precisamente la onda de choque fue la responsable de la mayor parte de la devastación en el bosque, y no la explosión atmosférica ni la bola de fuego generada.
Tunguska virtual. Simulación en computadora del Evento de Tunguska realizada por Mark Boslough y David Crawford de los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México (EEUU). Esta simulación corresponde a una explosión de 5 megatones que se inicia a 12 km sobre la superficie. El asteroide ingresa con un ángulo de 35 grados con respecto a la línea horizontal. Las dimensiones del rectángulo son 40 km de ancho, 20 km de alto. Los colores indican velocidad. La ardiente bola de fuego no llega a tocar la superficie, pero desciende hasta una altura de 4-5 km antes de comenzar a ascender. En la zona central, la onda de choque proviene directamente desde arriba, consistente con la observación de árboles parados en el epicentro de Tunguska.
(M. Boslough / Laboratorios Nacionales Sandia)
Abajo: Mark Boslough es una autoridad mundial en la simulación computacional de grandes explosiones. (THC)
Mark Boslough
Tunguska tuvo la gran fortuna de no entrar en contacto directo con la bola de fuego supersónica, pero en otros tiempos y lugares, nuestro planeta fue indudablemente quemado por bolas de fuego que sí llegaron a la superficie. “Existe un umbral de energía”, explicó Boslough, “que separa los impactos en los cuales la bola de fuego se detiene en la baja atmósfera, de los impactos en los cuales la bola de fuego realmente choca con la tierra”. Los primeros, son eventos similares al de Tunguska, que no dejan rastros en el registro geológico y cuyo daño desaparece en el transcurso de unas pocas décadas. Incluso del mismo Evento de Tunguska probablemente no se sabría absolutamente nada de no haber sido presenciado y difundido a través de los medios de comunicación modernos.

Al segundo tipo pertenecen sólo aquellos raros impactores gigantes que poseen la suficiente energía como para enviar una bola de fuego hasta la tierra. En estos casos las simulaciones muestran que la bola de fuego puede hacer contacto directo con la superficie, afectando un área de cientos de kilómetros cuadrados. En el punto de impacto se producirán vientos sostenidos cuyas velocidades excederán a la del sonido, y el efecto combinado fundirá las rocas en el área de impacto. Boslough y Crawford creen que un evento tal como ése, producido hace menos de un millón de años, puede haber sido el responsable de los extraños depósitos en Laos, conocidos como las tectitas Muong-Nong. Una bola de fuego similar, hace 29 millones de años, producida por un asteroide de ~120 metros de diámetro, puede haber sido la responsable de las sorprendentes piedras conocidas como “Vidrios del Desierto Libio”.

Pero el resultado más importante de las simulaciones de Boslough y Crawford es el tamaño relativamente modesto de la explosión, que aplastó miles de kilómetros cuadrados de bosque siberiano. De acuerdo a algunas estimaciones, los asteroides que son lo suficientemente grandes como para causar una explosión de 3 a 5 megatones en la atmósfera, pueden chocar con la Tierra tan frecuentemente como una vez cada unos pocos siglos. Esto sugiere que el próximo evento tipo Tunguska bien puede ser presenciado por nosotros o por nuestros descendientes, y mientras el impactor de 1908 solamente arrasó árboles de un bosque boreal, el próximo asteroide de tamaño considerable que apunte a nuestro planeta es probable que golpee el corazón de una gran ciudad como Nueva York, París o Beijing. El mismo Boslough no está particularmente preocupado: “Si ocurre un gran desastre natural, es mucho más probable que sea un huracán, un terremoto, un tsunami, o algo así”, dijo. Aun si la estimación de un evento similar al de Tunguska de una vez cada unos pocos siglos es correcta, señala, todavía los impactos de asteroides son inmensamente menos frecuentes que los más tradicionales mensajeros de desastres.

No obstante, aquellos de nosotros que estamos menos preocupados por la probabilidad estadística de un impacto, que por el impresionante poder destructivo de un evento como éste, deberíamos estar atentos: uno de estos días podríamos mirar hacia arriba y ver una columna de luz azulada más brillante que el Sol, atravesando los cielos como un rayo.
Ubicación del impacto de Tunguska
El lugar. Un mapa de Rusia mostrando la ubicación del
impacto de Tunguska. Click para ampliar!
Fuente: The Planetary Society

Versión en español: Espacial.org
 
Mendoza, Argentina, 15 de Octubre de 2009.
 
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