Desviando uma locomotiva com uma bolinha de ping-pong

Num post anterior falamos de Dom Quixote, um projeto da Agência Espacial Européia para evitar a colisão de um NEO contra a Terra. O projeto é mais sofisticado que o da Fundação B612 já que pretende enviar primeiro uma sonda, Sancho Pança, a estudar o asteróide, de forma a obter informação sobre o melhor lugar onde impactar. Além do mais o projeto é mais sofisticado porque planeja desviar o asteróide de sua rota em direção a um keyhole, um olho da fechadura pelo qual o objeto entraria em ressonância e em um futuro cairia sobre a Terra.

O Grupo de Conceitos Avançados de ESTEC, criador do projeto Dom Quixote, calculou a deflecção impulsiva ótima de Apophis, e achou várias possibilidades para que o pequeno Hidalgo (impactor) de 500 kg de massa, a uma velocidade relativa de entre 7 y 11 km/s seja capaz de desviar o NEO em mais de 4 km e até quase 90 km. Qualquer destas soluções seria suficiente para que Apophis não entre dentro do keyhole em sua passagem próxima em 2029 e assim evitaríamos sua colisão contra a Terra na seguinte aproximação em 2036.

Parece incrível que a colisão de um pequeno objeto de meia tonelada contra um gigante de mais de 20 milhões de toneladas possa causar algum efeito, mas deve se entender que o que se pretende é afasta-lo uma quantidade insignificante de sua trajetória. Esse efeito perturbativo terá, no entanto, conseqüências perceptíveis anos após, porque pouco a pouco terá se afastado da trajetória original. O êxito da missão depende assim da precocidade da operação de deflecção. Se a colisão de Fidalgo com o asteróide acontecesse em 2011, o desvio em 2029 seria de 88 km, outra boa oportunidade é em 2018, consiguindo um desvio total de 57 km. Se a operação se demora até 2028, o desvio será menor que 1 km e por tanto ainda poderia passar dentro do keyhole. Entenda-se porém, que não é só a antecipação o que importa para obter o maior efeito, mas também a forma em que o impacto é realizado.

Em definitiva trata-se de desviar uma locomotiva com uma bolinha de ping pong. Parece impossível e de fato em comentário anterior mostramos por quê os cálculos de Nico Marquardt parecem não ser plausíveis. No entanto trata-se aqui de produzir um câmbio só perceptível 10 o mais anos depois. Enquanto os cálculos de Nico precisam de mudanças mais radicais em escalas de tempo menores e dependem de que a sorte produza uma colisão com máxima transferência de energia. Algo assim como lançar desde o 9no andar um relógio que não funciona e esperar que depois da queda volte a funcionar!! (Dou os créditos desta parábola a Isaac Asimov.)

Como já dissemos anteriormente, ESA y ESTEC estão preparando a missão Dom Quixote com o fim de comprovar a correção dos cálculos e conhecer os problemas técnicos a enfrentar. O importante desta missão é que além de criar uma técnica defensiva, teremos aprendido muito sobre os asteróides que são a fonte de nosso conhecimento sobre a origem do Sistema Solar.

Armagedon

Em 1998 Hollywood decidiu dar atenção para a ameaça de uma colisão contra um asteróide e lançou dois filmes de alto custo de produção, dois blockbusters que deram um grande retorno de bilheteria. Deep Impact dirigida por Mimi Leder e estrelada por um grupo de notáveis dentre os quais estavam Robert Duvall, Vanessa Redgrave e Morgan Freeman e incluia a Frodo Elija Wood foi estreada em maio de 1998. O filme relata a colisão contra um pequeno cometa e como a humanidade intenta reduzir os danos.

Mais espetacular foi Armageddon, lançada em agosto de 1998 e sobre este filme que eu vou a me referir neste post. Armageddon foi dirigida por Michael Bay (The Rock, Pearl harbor) e no rol protagônico tem a Duro de Matar Bruce Willis, o elenco conta ainda com a para mim ainda desconhecida elfa Liv Arwen Tyler vivendo um namoro com Ben Afleck lembrado por sua passagem posterior em Pearl Harbor. O tema musical do filme é I don't want to miss a thing, da banda Aerosmith cujo vocalista é Steven Tyler, pai da Liv. Embora não quero entrar na crítica cinematográfica que não é da minha competência, como espectador posso opinar que o filme é aborrecível, quase insuportável, cheio de lugares comuns, exagerações e um ritmo extenuante que une primeiríssimos planos numa montagem de brevíssimas cenas, diálogos monossilábicos gritados, pessoas correndo sem sentido, chauvinismo norte-americano e uma trama previsível e cheia de situações contraditórias e/ou inverossiméis. Resumindo: Trash!

Por quê dedicar tanto espaço a um filme assim? Porque foi um sucesso e milhares de pessoas assistiram! Como no O dia depois de amanhã uma grande quantidade de pessoas extrairam conclusões a partir de uma trama confusa e evidentemente falsa. Estes filmes formam a opinião de grandes quantidades de pessoas, o que provavelmente criou um inconsciente coletivo. É importante então explicar claramente porquê e onde os filmes estão errados. O argumento de que eles servem para sensibilizar as pessoas é falacioso: uma coisa é sensibilizar, outra é aterrar.

A intriga de Armageddon é simples, um asteróide do tamanho de Texas se aproxima da Terra, e é descoberto quando faltam apenas 18 dias para o impacto. Sem tempo para atuar, os EUA decidem enviar uma missão tripulada para colocar no seu interior uma bomba nuclear que o partirá em dois, os pedaços irão por caminhos ligeiramente opostos, diametralmente separados da Terra, sem toca-la. O grupo que irá perfurar a dura rocha do asteróide é formado pela empresa mais importante de perfurações do mundo, liderada por Bruce Willis e seu genro (Ben Afleck) que serão transportados em uma versão mais moderna e poderosa do Space Shuttle.

Vejamos um pouco os problemas do filme. Um asteróide do tamanho de Texas ( ~ 1000 km) é um planeta anão segundo a nova classificação da IAU. Ceres, por exemplo, é o primeiro membro do Cinturão de Asteróides (entre Marte y Júpiter) a ser descoberto em 1801. Mede 500 km de raio, e tem forma esférica (vide foto abaixo). Sua gravidade é umas 35 vezes menor que a da Terra assim que uma pessoa de 80 kg sentiria um peso próprio equivalente a apenas 2 kg aproximadamente. É obvio, por outra parte, que una bomba nuclear (ou mesmo termonuclear) não consegue partir o planeta em dois, e que não temos motivos para enviar uma missão tripulada a fazer o que boas sondas teleguiadas poderiam fazer muito bem.

Fotografia de Ceres tomada pelo Hubble Space telescope.

1. O asteróide de Armageddon é completamente deforme, mais parecido com os pequenos asteróides de dezenas ou centenas de metros que orbitam próximos da Terra.
2. Os astronautas do filme caminham sobre ele melhor que sobre a Lua.
3. Numa cena completamente contraditória, para passar por cima do que parece ser um grande cânion enquanto avançam sobre um trator que leva os equipamentos de perfuração, ligam uns foguetes que os elevam da superfície e quase saem em órbita. A idéia é correta porque a velocidade de escape do planetóide é de 500 m/s mais ou menos e um pequeno impulso os pode elevar muito. Mas isto contradiz o resto das cenas onde os astronautas andam como si estivessem na Terra.
4. O asteróide é precedido e circundado por uma nuvem de pequenos asteróides (que de fato são os que anunciam sua presença). Até donde eu sei, asteróides grandes ou pequenos costumam estar isolados ou formando pequenos grupos. Mas não uma nuvem. Este rasto de pequenos objetos se parece com os traços que deixam os cometas e que dão origem às chuvas de meteoros, e se originam na cauda do cometa. Os asteróides não possuem cauda.
5. Ceres foi descoberto em 1801 usando um telescópio bastante modesto (dezenas de cm de diâmetro) para nossa tecnologia atual, e a uma distância superior aos 300 milhões de km. Por quê razão não iriamos detecta-lo hoje em dia com telescópios de mais de 8 m de diâmetro? Segundo o filme o asteróide viaja a 35.000 km/h e é detectado 18 dias antes da colisão, quer dizer a uma distância de 15 milhões de km. No filme, o diretor da NASA afirma que apenas 8 telescópios são capazes de observa-lo a essa distância!!??
6. Como já temos falado em uma entrada anterior, é imprevisível o que pode acontecer se partimos um asteróide utilizando bombas. Embora os militares amam esta solução, os especialistas em mecânica celeste e asteróides em geral, a descartam por ser altamente arriscada.

Segundo a revista Sky & Telescope, o filme teve vários assessores científicos... Provavelmente fizeram seu trabalho conscientemente, mas Hollywood tem suas próprias e poderosas razões. Se eu fosse eles, pediria anonimato...

Evitando colisões

Na entrada anterior comentamos que é muito perigoso destruir um asteróide para evitar que colisione com a Terra porque os milhares de pedaços continuarão sua trajetória quase inalterada. Se o asteróide é grande, alguns pedaços serão também de tamanho considerável e o perigo não terá sido eliminado. A solução passa por desviar sua órbita. No entanto isto não é simples toda vez que a energia de um asteróide é muito grande e portanto precissaria-se de uma energia muito grande para realizar a deflecção.

Mas pode se aplicar uma pequena pressão sobre o objeto durante um tempo suficientemente prolongado, vários anos, para conseguir o efeito desejado. Essa é a proposta da gente da Fundação B612 da que falamos em uma entrada anterior. A ideia é simples: um pequeno rebocador aplicaria uma força de só 250 gramas durante uns 10 anos. O pequeno empurrão seria suficiente para que a órbita se alterasse de 6700 km, ou seja, o raio da Terra. Desta forma a colisão seria evitada. Resulta interessante ve-lo desde um ponto de vista temporal: a órbita do asteróide deve ser alterada de forma tal a lhe produczir um adiantamento (ou atrasso, segum seja mais conveniente) de apenas 215 segundos, que é o tempo da Terra se deslocar os 6700 km de seu raio. Por outro lado podemos nos perguntar por que uma pressão tão pequena? Os membros de B612 temem que uma força maior possa desarmar a frágil estrutura do asteróide, da qual conhecemos muito poco.

Como pode-se perceber é necessário antecipar em 10 anos pelo menos o asteróide destrutor. Mas isso é justamente o que programas do tipo spaceguard estão fazendo. É necessário também construir um rebocador espacial capaz de exercer a pequena força durante um tempo muito prolongado. Algúm tipo de motor de plasma ou iónico deveria ser usado. Esse tipo de motores não serve para partir do solo terrestre, onde é necessário o contrário: um forte impulso em tempo breve que é fornecido por motores químicos. Motores iónicos já foram provados com sucesso (na nave Deep Space I, por exemplo), embora ainda não chegam na duração necessária para desviar a órbita do asteróide.

Os membros da Fundação B612 acreditam que já possuimos a teconologia para realizar a operação, embora devemos otimizar algúns equipamentos e pensar na melhor forma de realizar a manobra. E por isso buscam financiamento para a realização de um teste até 2015 que demonstre a viabilidade do projeto e além de evidenciar os seus problemas. Precisam de um bilhão de dólares, o que representam um 0,5% do que a NASA pretende gastar em 10 anos. De qualquer maneira o projeto terá interesse científico: acoplar uma sonda ao asteróide durante tanto tempo permitirá conhecer mais sobre o mesmo, o que significa conhecer mais sobre a matéria original que formou o Sistema Solar.

Como eliminar um asteróide

Voltamos ao tema do nosso Blog: os asteróides e seus perigos. Vamos ver uma série de técnicas para evitar que um NEA colisione com a Terra. E a primeira que vem em mente é simplesmente enviar un foguete para colocar uma carga de bombas termonucleares e fazé-las esplodir destruindo o asteróide completamente. A ideia é muito atrativa. A vimos apresentada no filme Armagedón, no qual o Bruce Willis vai até um asteróide de grande tamanho, que vem em direção da Terra, para depositar uma carga nuclear e destrui-lo.

Não apenas os roteiristas de Hollywood pensaram nesta solução. Ao parecer os desocupados da Guerra nas Estrelas, (Iniciativa de Defesa Estratégica) também acharam que poderiam redirecionar suas pojetadas armas contra um alvo tanto ou mais destrutor que o potencial nuclear soviético. Mas a verdade é que o remédio pode ser mais perigoso que a doença. Ao explodir um objeto en vôo, os pedaços remanentes seguirão a trajetória original, um pouco mais espalhados, claro. Também terão massas menores, embora ninguém pode predizer com precisão o quão pequenas elas serão. Portanto é provável que muitos, dezenas ou milhares, de fragmentos acabem ingresando na atmosfera terrestre e atinjam o solo produzindo considerável dano. Até o dia de hoje não sabemos muito bem como é a conformação de um asteróide. Sua densidade, sua química, etc. Isto complica extremamente o cálculo do resultado da explosão do mesmo. Por esse motivo, a solução final, a mais obvia, é também a mais perigosa.

Infelizmente os lobbies das grandes firmas de armamento mantêm a proposta viva apesar de todos os argumentos em contrário que apresentaram os cientistas em audiências públicas no Congreso dos EUA.

As melhores soluções consistem no desvio do NEA de sua órbita para coloca-lo em outra que não represente perigo nenhúm para a Terra. Disso falaremos em futuras entradas.

Ciência e Paz

Esta entrada não trata precisamente sobre asteróides. Nem sobre atividade solar e clima terrestre. Mas, se tratando de um blog, podemos dar-nos a liberdade de cambiar, uma única vez, o foco. Sobre tudo se é para comemorar.

Vinte anos atrás, em Buenos Aires, um grupo de alunos de ciências, maiormente de física, lideraram um movimento para criar um juramento que comprometesse aos formandos com os fins pacíficos do uso da ciência. Nascia assim o Juramento de Buenos Aires (tradução minha):

Juramento de Buenos Aires

Ciente de que a ciência, e em particular as suas aplicações, podem trazer prejuizos à sociedade e ao ser humano quando se encontram ausentes os controles éticos adequados, comprometo-me firmemente a nunca aplicar minha capacidade como cientista a fins que possam lesar a dignidade humana, guiándo-me pelas minhas convicções pessoais, baseadas em um auténtico conhecimento das situações do meu entorno e das possíveis consequencias dos resultados que se derivariam de minha labor, não antepondo o lucro ou o prestígio, nem submetendo-me aos interesses dos empregadores ou dirigentes políticos. A pesquisa científica que eu dessenvolver será para benefício da humanidade e em favor da paz.

O Juramento foi ideado durante o Simpósio, Cientistas, Paz e Desarmamento, organizado pela Comissão de Astrofísica da Faculdade de Ciências Exatas e Naturais da Universidade de Buenos Aires e pela própria Faculdade, e recebu apoio financeiro da UNESCO e muitas outras instituições internacionais. O Simpósio foi um grande sucesso. Dezenas de pesquisadores da URSS, EUA, Europa e América Latina (vários representantes do Brasil), expuseram entre 11 e 15 de abril de 1988 seus pontos de vista sobre a reponsabilidade dos cientistas no uso do conhecimento. Muito foi debatido o chamado Inverno Nuclear, e a Guerra nas Estrelas (Iniciativa de Defesa estratégica) de R. Reagan. As exposições foram editadas no livro International Symposium on Scientists, Peace and Disarmament. Um par de anos depois o Juramento foi adotado pela Faculdade e hoje em dia 90% dos formandos o escolhem tornando público seu compromisso com a sociedade e a paz.

Falta dizer que eu pertencia à Comissão de Astrofísica, um grupo de estudantes que buscava fomentar, divulgar e ampliar as possibilidades de estudar astrofísica em nossa Faculdade.

No plano pessoal, o Simpósio me deixou grandes amigos, muitas histórias para contar e uma inenarrável felicidade, cujo pálido reflexo pode se ver na foto abaixo.

Parte da Comissão de Astrofísica, numa pausa durante a discusão do Juramento de Buenos Aires. De esquerda para direita: Sérgio Santini, Paula da Cunha, eu, Marcelo López, Andrés Schuzny, Agnès Patterson, Gabriela Bagalá e Guillermo Lemarchand. (A pequena cabecinha que aparece entre Andrés e eu, acho que pertence a Gabriela Marani.)

Acordando do Cochilo (ST)

Em artigo anterior mencionamos que o Sol entrou numa letargia que estava durando vários meses. Embora ninguém está muito preocupado, chama a atenção um silêncio tão prolongado. Como origem de esta carência de atividade solar temos uma falta generalizada de irregularidades sobre sua superfície. Estas irregularidades manifiestam-se na forma de manchas, filamentos, proeminencias, praias, buracos coronais e outras. O disco solar hoje está muito limpo, imaculado.

Imagen do Sol tomada pelo telescópio MDI do satélite SoHO, hoje domingo 19 de outubro de 2008. A superfície solar está completamente limpa.

Esta semana, no entanto, apareceu uma pequena mancha, batizada de AR11005, na borda Leste do Sol que foi evoluindo em complexidade. Três dias mais tarde, o tamanho da mancha começou a reduzir e sua complexidade a sumir. Hoje, como vemos na imagen acima, ela não está mais. As manchas solares acostumam permanecer uns 30 dias, como o Sol gira sobre seu eixe (o dia solar) as manchas vão andando da borda leste para a borda oeste até que acabamos perdendo-as de vista umas duas semanas depois de ter aparecido. Esto ajuda a compreender a intrascendência da mancha que se formou esta semana.

Entretanto, não foi AR11005 quem deu a surpresa mas sua irmã menor! a AR11006, no hemisfério sul, a que produziu um par de explosões solares. Justo antes de ir embora, no 18 de outubro, produziu uma classificada como B1.7. A última explosão semelhante aconteceu em 17 de maio, ou seja, 5 meses atrás. Explosiones B, no entanto, são consideradas muito fracas. É verdade que estamos em um mínimo de atividade solar, mas mesmo assim este mínimo parece ja uma micro o uma nanoatividade. Na figura abaixo mostramos como foram as duas explosões da semana pasada.

Esquerda: Fluxo de energia solar em raios X moles observado pelo satélite GOES-13 durante os dias 17 a 19 de outubro. Direita: Detalhe do gráfico da esquerda durante a maior explosão solar dos últimos 5 meses.

Depois que AR11006 saiu do nosso campo de visão, o Sol voltou à paz dos últimos meses. É interesante por outro lado ver como é a projeção da atividade solar para os próximo anos.

Predição da atividade solar (linha vermelha) para os próximos anos. A curva azul representa a atividade observada.

A hipótese mais otimista prevé um declínio até meados de 2009 com um rápido ascenso para produzir um máximo, mais intenso que o de 2001/2002, em torno de 2011. A hipótese mais pesimista atrasa o máximo até 2013 e considera que a atividade será a metade de intensa que durante o ciclo anterior con um longo declinio que se extende além de 2016. Estas predições são do Space Weather Prediction Center órgão do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dos EUA. Outras previsões podem ser procuradas na lista a seguir:

Marshall Solar Physics Group da NASA.
Solar Influences data Analysis Center do Observatório Real da Bélgica.
Australian Space Weather Agency

Estas últimas três são menos pesimistas. Chama a atenção, no entanto, porque prevem um aumento súbito da atividade solar de forma a atingir o máximo no praço previsto. O tempo dirá quem está certo.

2008 TC3 colidiu com a Terra

Finalmente, segundo informa a Universidade de Arizona, o cometa 2008 TC3 de apenas alguns metros de diâmetro descuberto na segunda feira 6, explodiu na sua entrada à atmosfera terrestre acima de solo sudanés. Poucas testemunhas confirmaram a observação mas, segundo o site Spaceweather, a tripulação de um vôo de Air France - KLM diz ter observado um flash a 750 milhas náuticas (1.389 km) do sítio previsto para a entrada e poucos minutos antes da hora marcada.

O pequeno NEA foi descoberto na segunda feira 6 por astrônomos em Arizona usando o telescópio de Mount Lemmon dentro de um programa patrocinado pela NASA chamado Catalina Sky Survey para a búsqueda y previsão de NEAs.

Embora meteoros deste tamanho estão caindo de forma rotineira sobre a Terra, esta é a primeira vez que um deles foi descuberto previamente e sua órbita determinada.

Pequeno Meteoro impacta a Terra

Recebemos a seguinte informação do site Spaceweather :

ASTEROIDE 2008 TC3: Um pequeno asteróide recentemente descoberto e denominado 2008 TC3 aproxima-se da Terra com boas chances de colisão. Como a rocha mede apenas uns poucos metros não representa nenhum risco para os seres humanos ou as estruturas na Terra, entretanto criará uma imensa bola de fogo que liberará em torno de 1 kiloTon de energia enquanto se desintegra na alta atmosfera. Um dos cálculos realizado por especialistas afirma que a entrada na Terra acontece no 7 de outubro as 2:46 UTC. Mais informações em http://spaceweather.com

Escrevo estas linhas as 01:10 UTC, não posso ainda confirmar se o NEO está caindo efetivamente na Terra.

O Diamante da Rosetta

Estou com os pés na escada do avião que me leva a um congresso na Europa, mas não gostaria deixar de passar a oportunidade de celebrar a recente passagem da sonda europeia Rosetta perto do asteróide 2867 Steins. Este planeta menor pertence ao Cinturão de Asteroides que se encontra entre Marte e Júpiter e tem un tamanho aproximado de 5 km. Por enquanto não há muitas informações sobre o mesmo, as análises levarão ainda alguns días, mas as fotos já deram a volta o mundo inteiro e não é para menos porque o pequeno planeta tem um parecido a um diamante, cheio de crateras, algumas de 200 m de diâmetro.

O novo diamante do Sistema Solar visto pela sonda Rosetta desde 800 km de distância. Origem: ESA

Durante sua longa jornada Rosetta encontrará outro asteróide, chamado 21 Lutetia. Em 2014 a sonda terá concluido sua misão quando encontre o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko e deposite sobre sua superfície um conjunto de instrumentos para analisar sua composição química. Então sím, Rosetta terá cumprido sua sina de ser a pedra que descifre (em parte) os enigmas que ainda encerram os cometas.

O olho da fechadura

O deslocamento de um asteróide pelo espaço é modificado pelos objetos que encontra no caminho. Quando passa perto de um planeta sua órbita pode ser alterada de maneira signficativa provocando um segundo encontro anos mais tarde. Nesse caso fala-se de um retorno ressonante. É por esse motivo que a passagem de um NEA perto da Terra desperta um pouco de alarma. Seu primeiro encontro pode ser inofensivo, mas seu retorno pode ser fatal.

Como exemplificam Darío Izzo e colaboradores em artigo publicado na revista Acta Astronómica de 2006, o plano da órbita do asteróide com a Terra em seu centro pode ser visto como um alvo cujo dardo é o próprio NEA. Alguns encontros podem fazer que no retorno ressonante posterior o NEA acerte no centro do alvo, nesse caso terá passado por um Keyhole ou Olho da Fechadura durante sua primeira aproximação. A boa notícia é que os Keyholes são trilhas estreitas. Por exemplo para o célebre Apophis, sua largura para o encontro de 2029 não chega a 1 km. Algo que em termos astronômicos é quase inexistente sobre tudo dada a incerteza que existe sobre sua órbita.

De todo modo existe alguma chance, embora muito pequena, de Apophis entrar no olho da fechadura em 2029 e a seu retorno 7 anos mais tarde, impactar em pleno a Terra seus 20 milhões de toneladas a uma velocidade próxima a 30 km/s criando uma grande catástrofe (embora não acredito que o fim do Mundo). Por esse motivo a previsão de um keyhole é chave, e pode ser utilizada em nosso favor: um NEA precisa ser desviado por apenas alguns kilómetros de sua rota para evitar uma colisão posterior . O sistema Don Quijote idealizado pela Agência Espacial Europeia baseia-se neste princípio. A chave para realizar a operação com precisão está em conhecer os detalhes da órbita do NEA bem como suas características físicas.

Dizem os Evangelhos que um camelo não passa pelo Olho da Fechadura. E um asteróide? Torcemos para que também não.

Dom Quixote

O famoso fidalgo de Miguel de Cervantes Saavedra criado há 400 anos teve innúmeras representações e foi exemplo para infinitas atividades humanas no mundo todo. Sua literalmente quixotesca carga contra os moinhos é agora o modelo para um sistema de proteção da Terra contra NEAs que está sendo desenvolvido pela Agência Espacial Europeia (ESA).

Don Quijote (o nome está em espanhol) é uma sonda experimental que deverá colidir contra um asteróide e desvia-lo de sua rota. Como no caso da Fundação B612 , esta sonda busca demonstrar que o conceito de desvio por colisão é possível, ganhar experiênça, desenvolver técnicas inéditas e conhecer os seus problemas.

Don Quijote estará formado por dois módulos, cujos nomes não podem ser outros que Sancho e Hidalgo. Este segundo é o mísil que dará sobre o asteróide. Para conhecer com precisão a órbita prévia e o momento preciso para realizar a operação assim como os efeitos da mesma, se usará Sancho.

Representação da colisão de Hidalgo contra um asteróide. Sancho, enquanto isso, observa os detalhes. (Fonte: ESA)

Hidalgo pesará uns 500 Kg, entanto que a carga de combustível será de pouco mais de uma tonelada já que sua trajetória será balística, ou seja, aquela que segue um objeto quando lançado sem propulsão. Seu sistema de navegação tendrá uma precisão de 50 m. A maior parte de sua vida útil estará "dormindo", até receber o sinal para se lançar sobre seu obejtivo colidindo-o a uma velocidade relativa de 9 km/s.

Sancho, pelo contrário, realizará uma longa viagem de exploração que durará quase quatro anos, dando três voltas em torno ao Sol, estudando o asteróide que será alvo de Hidalgo; e deixando cair um módulo de análise chamado ASP-DEX ou Autonomous Surface Deployment Engineering eXperiment (Experimento Autónomo de Engenharia para Pouso sobre a Superfície) cuja importância é central para revelar o sucesso do experimento e também para conhecer com melhores detalhes a superfície de um NEA, o que permitirá planejar missões de outro tipo. Uma animação do funcionamiento de um sistema tipo Don Quijote encontra-se neste link.

Don Quijote traz uma solução diametralmente oposta à proposta pela Fundação B612 , porque pretende modificar o trajeto do asteróide por meio de um único golpe perfeitamente calculado que seria capaz de desequilibra-lo o suficiente para evitar sua colisão com a Terra. Sobre ambas as metodologias falaremos em próxima entrada.

Sería bom, no entanto, que o Don Quijote espacial tenga mais éxito que seu ilustre antecessor quando tentou derrubar os gigantes...

B 612

Quem leu O Pequeno Principe deve lembrar que ele vivia em um pequeno asteróide que, segundo o relator da história, chamaria-se B 612. Se ainda não leram o romance, é uma boa oportunidade para faze-lo. Se o leram quando eram crianças, como eu, é uma excelente oportunidade para rele-lo (como fiz eu). Neste link podem encontrar uma versão completa com os desenhos originais de Saint-Exupery (em espanhol).

Não é para falar da terna história de Saint-ex que abri esta entrada, mas sobre a Fundação B612, que leva esse nome em lembrança do asteróide do Pequeno Príncipe. A fundação tem un único objetivo: alterar a órbita de um asteróide de forma significativa para 2015. O argumento dos membros do projeto é que até agora medidas de vigilância têm sido realizadas, programas tipo spaceguard, que buscam levantar um cadastro de todos os NEOs e acompanhar seu percurso. Porém até o dia de hoje não existe nenhuma medida testada efetivamente para prevenir o impacto de um NEO con a Terra. Em outras palabras, é como se tivéssemos um aparelho de diagnóstico mas nenhuma medicina para curar... Uma grande decepção.

A história de B612 comenzou quando Piet Hut e Ed Lu do Centro Johnson da NASA (Houston, USA) tomaram a iniciativa de promover a criação de um sistema para desviar NEOs perigosos e chamaram a uma reunião em 20 de outubro de 2001 a outros cientistas e técnicos para discutir possíveis formas de realizar o objetivo. A utilização de bombas nucleares na cabeça de mísseis para fazer explodir o asteróide foi considerada muito arriscada. Pelo el contrário, a melhor opção segundo eles, é usar motores de plasma acionados por um reator nuclear que gerem uma pequena força sobre o asteróide durante um tempo longo (varios anos). E o melhor desta solução segundo os especialistas de B612 é que possuimos a tecnologia. (E esta frase me faz lembrar a série The Six Million Dollar Man...) Só é necessário conseguir os fundos. Para tal função foi criada uma fundação um ano depois, em 7 de outubro de 2002, hoje presidida por Dan Durda que busca arrecadar dinheiro de doadores privados. Por outro lado participa ativamente das discusões políticas sobre temas relacionados com NEOs, como a sessão especial do Congresso americano do dia 8 de novembro de 2007.

Eu espero que tenham sucesso em sua empreitada, só desejo que não testem o método em B612, onde for que ele seja encontrado. Talvez poderiamos destruir o mundo do Pequeno Príncipe sem querer.

Sol Calmo (ST)

O Sol é um objeto ativo, dinâmico. No seu seio, a dezenas de milhões de graus, é gerada toda a energia que utilizamos na Terra. Na realidade esta energia é uma fração mínima do total gerado. Não sabemos muitos detalhes do interior solar porque não podemos observa-los de forma direta. A partir de certa altura o gás fica mais transparente. Esta região é chamada de atmosfera solar e podemos estuda-la com a única limitação dos instrumentos. A fronteira entre o interior e a atmosfera é chamada de Fotosfera e vem sendo algo assim como o solo solar (todas são metáforas, não existe no Sol nada parecido com o solo rochoso de nossa Terra). A observação da atmosfera e a fotosfera solar nos mostrou que o Sol tem vários ciclos de atividade. O mais conhecido, de 11 anos aproximadamente, é reconhecido pelo aumento e diminuição do número de manchas na Fotosfera. A quantidade de manchas está relacionada com a complexidade do campo magnético solar, e com a sucessão de fenômenos de liberação de energia localizados, as chamadas explosões ou fulgurações, as ejeções coronais de massa, etc. Quando o Sol não mostra esta atividade violenta, o chamamos de Sol Calmo. Seu estudo é uma peça importante da física solar.

Atualmente passamos por um periodo de mínima atividade solar. Isso significa que não temos manchas sobre a superfície do Sol, nem fenômenos explosivos. Isto é esperado. Uma forma de visualiza-lo é por mio dos gráficos abaixo. São valores da radiação solar observada em raios X por detectores a bordo de satélites em duas frequências diferentes, por isso as duas cores. Esta medição funciona como uma espécie de eletrocardiograma do Sol que nos mostra sua atividade. No primeiro temos o Sol nos últimos dias do ano de 2001 durante seu máximo de atividade. Cada súbida representa um fenômeno violento, uma explosão. O Sol parece pulsar.





Abaixo o Sol em três dias de julho de 2008. Uma reta plana. Um sol calmo, muito calmo.





Esse comportamento é esperado. O Sol passa por estes altos y baixos. O curioso deste ano é que a calma está durando demais porque em períodos de mínima atvidade o Sol mostra, de vez em quando, uma explosão que outra, liberando menor energia que nos períodos de máxima, mas deixando ver que está, apenas, cochilando. O seguinte é um gráfico de julho de 1996, momento do mínimo solar anterior.





Uns dias depois desta data, o Sol caiu em letargia. No entanto, seu descanso durou apenas uma semana. O que me chama a atenção do mínimo atual é que temos que retornar até abril, três meses atrás, para encontrar algumas formas de atividade. Pode ter implicações para o clima na Terra? Ninguém sabe.

Contudo, sabemos que entre 1640 e 1700, pouco depois que as manchas solares foram descobertas (porém ainda não se tinha notado a existência de um ciclo) a atividade solar diminuiu ao mínimo. Esporádicas manchas foram observadas durante esses 60 anos. Ao mesmo tempo, os invernos europeus tornaram-se muito rudes, o frio congelou rios como o Tamisa em Londres. Esa época é chamada de Mini Idade de Gelo e ninguém pode encontrar uma explicação, além da coincidência com a carência de atividade solar prolongada.

Estamos nas portas de uma Mini Idade de Gelo? Impossível saber agora. Se isso viesse a acontecer seria fascinante desde um ponto de vista científico. Dedicamos mais de 100 anos ao estudo do Sol Ativo. Esta seria uma oportunidade única de analizar as causas e consequências da baixa atividade solar. Desde o ponto de vista sócio econômico seria benéfico porque contrabalançaria o aumento de temperatura superficial terrestre. Mas seria negativo no sentido de desestimular as necessárias reformas de uma sociedade que frenéticamente se lanzou a esbanjar energia.

Seja como for, a Natureza, por sorte, acostuma a nos presentear com surpresas. Ficamos atentos.

Tunguska, a hipótese telúrica

Antes de comentar esta teoria sobre o evento que aconteceu em 30 de junho de 1908 em proximidades do rio Podkammenaya Tunguska, região central da Sibéria, quero apresentar a quem é um de seus maiores defensores, Wolfang Kundt, professor da Universidade de Bonn, Alemanha, nascido em 1931 na cidade de Hamburgo. Sua especialidade é a Cosmologia, mas a estendeu posteriormente às Ciências Planetárias, Geofísica e Biofísica e é o autor do livro Astrophysics: A New Approach^† (Ed. Springer, 2006) . Além destes méritos, é uma pessoa de grande atividade e excelente humor, ao menos assim me pareceu na série de mails que intercambiei com ele nas últimas semanas. O que mais impressiona em Kundt é sua visão independente, a capacidade de ver os fatos com outra perspectiva. Costuma-se dizer que em ciências, mais importante que achar respostas é identificar perguntas. Para isso é necessário ter um olhar diferente. Ao ler Kundt me acontece o mesmo que quando me defronto com os trabalhos de Fred Hoyle, astrônomo inglês que sempre foi uma voz discordante no mundo da astronomia. Se todos pensan igual, ninguém pensa, diz o físico e filantropo marplatense^* Pablo Sisterna. Vamos ver como podemos pensar diferente um fato que a comunidade já condenou ser de origem extraterrestre.

A Proposta

Resumimos a proposta de Kundt e depois a justificamos. Em Tunguska, em 1908 não caiu nenhúm meteorito nem cometa mas aconteceu uma ejeção de 10 milhões de toneladas de gás natural, parte do qual entrou em ignição.


As Justificações

A razão mais poderosa para justificar esta teoría é a falta de uma cratera ou de restos do material que formou parte do meteorito apesar de que foram encontrados restos de meteoritos 100.000 vezes menores.

O segundo motivo é estatístico e resulta chamativo que não fora mencionado até agora. Moramos em um planeta tectonicamente ativo. A igual energia liberada existem mais fenômenos tectônicos ou vulcânicos (eu os chamei de telúricos de maneira geral) que extraterrestres. Walter Álvarez, que junto a seu pai Luis, é um dos criadores da teoria de que dinossauros foram destruidos pelas consecuências climáticas da queda de um imenso meteorito, evalúa que apenas 3% das crateras que tem na Terra têm origem em um asteroide.

Se a este argumento probabilístico adicionamos que o epicentro do evento Tunguska está no centro de uma antiga cratera vulcânica, o Kulikovskii, que faz parte do complexo tectónico-vulcánico de Khushminskii e que um grande número de falhas tectônicas atravessa a regiâo, nosso convencimento só aumenta. Naquele dia fatal de 1908, algumas testemunhas relatam ter observado a aparição de buracos no solo com forma de chaminés com diâmetros de até 50 m e um poço de um km de extensão. A primeira expedição de Kulik em 1927 achou estes buracos cheios de água e descreveu a região central da catástrofe como um caldeirão ou anfiteatro.

É provável que os bólides que observaram as testemunhas no céu fossem os gases acessos. Um dos relatos fala em um objeto brilhante caindo durante 10 minutos... leva menos de 10 segundos a passagem de um asteróide. E o calor sentido a 65 km de distância, em Vannavara, provavelmente foi produzido nas intensas chamas que elevaram-se ao céu. Durante as buscas por material remanescente do meteorito encontraram-se anomalias quîmicas que são consistentes com a emisão de gases terrestres, mas não com a presença de matéria de origem cósmica. Em 1999, uma expedição à zona registrou uma ejeção de gás Radônio que durou umas 4 horas nas proximidades do Lago Cheko, a uns 10 km do epicentro do evento de 1908.

As noites brancas de Europa podem ser explicadas pelo Metano expelido que chegou a uma altura de 500 km onde dispersou a luz solar. Um fenômeno semelhante foi observado durante a explosão do vulcão dea ilha de Krakatoa em 1883.

Kundt apresentou estas conclusões em um congresso internacional dedicado ao evento realizado no ano de 2001 em Moscou e em Krasnoyarsk, capital da provincia russa (mais corretamente o krai) de igual nome onde aconteceram os fatos e em uma série de artigos publicados em revistas científicas. Embora a teoria não conta com muitos aderentes, ele me disse que a TV 3SAT alemã preparou um programa especial que foi transmitido na sexta feira 27/06/2008 com uma participação sua. É importante mencionar que ele dá o crédito da ideia a Andrei Olkhovatov^‡, físico russo, hoje em dia trabalhando de forma independente, grande entussiasta da análise do evento, organizador da conferência de 2001 e de uma similar que no momento de escrever estas linhas está terminando.

Tunguska não é um evento qualquer. Junto com a desaparição dos dinossauros pela colisão de um meteorito de grande porte, é o fenômeno mais citado quando se fala do perigo dos NEAs. Faz parte tanto do acervo científico como do inconsciênte coletivo que sustentam políticas públicas como o programa spaceguard da NASA. Talvez estamos dirigindo esforços e dinheiro no objetivo errado. Talvez estamos provocando maior consternação que a necessária a uma população dia a dia mais neurótica. Precisamos encontrar o equilíbrio justo.

† Este é um livro texto para estudantes de astronomia, no entanto em suas páginas finais Kundt adiciona 100 explicações alternativas a problemas da astrofísica atual. Dentre elas questiona que se tenha observado Buraco Negro algúm. No seu último mail me diz que já são 118 as alternativas... Acabei de comprar o livro por Amazon, confesso estar impaciente por recebe-lo.

* Marplatense é o habitante de Mar del Plata, cidade da Província de Buenos Aires, na Argentina. Por sinal, eu cresci lá, embora não conheço pessoalmente a Pablo.

‡ Recém agora tomo conhecimento do trabalho de Olkhovatov. Se em sua leitura encontrar novas consideraciones que sejam importantes as publicarei em um futuro blog.

Tunguska, a hipótese meteorítica

Como já foi comentado anteriormente, a ideia de que em Tunguska caiu um meteorito de grandes dimensões foi a primeira hipótese levantada por Leonid Kulik na década de 1920. Mas como não acharam nem meteoro, nem cratera, foi perdendo fólego e durante décadas se prefiriu pensar em um cometa.

A situação mudou em 1983 quando Z. Sekanina publicou um trabalho muito extenso titulado "The Tunguska Event: no cometary signature in evidence" (O evento Tunguska: sem evidências de um cometa), trabalho publicado na revista Astronomical Journal. A posição de Sekanina é de que um bólide ingressando a 30 ou 40 km/s suportaria presões de mais de 1.000.000 de hectopascais ou aproximadamente mil atmosferas se atingisse a altura de 10 km. Um cometa é mais ou menos um floco de neve gigante, portanto conclui Sekanina, seria impossível, ele teria explodido muito acima do solo e assim sua energia não teria provocado tamanha destruição. Pelo contrário ele utiliza outros eventos registrados para extrapolar qual teria sido a pressão suportada pelo objeto que caiu em Tunguska. Essa pressão, próxima a duzentas atmosferas (200.000 hectopascais) se corresponde com um objeto entrando com uma velocidade de 10 km/s de onde se infere que deveria ter sido um asteróide (os cometas são normalmente mais velozes). Este argumento junto com outros (como a inconsistência da órbita do suposto cometa, ou a massa necessária) o levam a postular de que o TCB (Tunguska Cosmic Body ou Objeto Cósmico de Tunguska) foi um NEA, do grupo dos Apollo, de 90 a 190 m de diâmetro orbitando entre 1 e 1,5 UA.

No entanto, Sekanina postulava um asteróide metálico cuja resistência o teria levado a cair em Terra, fato problemático porque nunca foi achado. Nem seus remanescentes. Assim não foi fácil para a teoria ganhar adeptos. Até que 10 anos depois, Chris Chyba, Paul Thomas e Kevin Zahnle publicaram um artigo na revista Nature: The 1908 Tunguska explosion: atmospheric disruption of a stony asteroid (A explosão de Tunguska em 1908: a ruptura atmosférica de um asteróide rochoso). O argumento central deles é que o NEA que ingresou em Tunguska em 1908 foi um asteroide rochoso, bastante mais rígido que um cometa, mas não tanto quanto um meteorito metálico. Eles desenvolveram uma teoria para calcular como a presão atmosférica teria afectado o asteroide em sua entrada à Terra e concluiram que era perfeitamente possível considerar um objeto rochoso de entre 20 e 30 m de diâmetro, entrando a uma velocidade de entre 15 e 25 km/s que teria sido quebrado, literalmente esmagado, pela presão atmosférica a uma altura de 10 km produzindo uma onda expansiva que liberarou entre 10 e 20 Mtons de energia, exatamente a necessária para derrubar as árvores. Para explicar as noites brancas em Londres, os autores consideram que a onda expansiva lançou grandes quantidades de vapor de água do próprio local aonde a explosão aconteceu para alturas de 50 km . Ali os ventos estratosféricos a teriam transportado milhares de km criando núvens noctilucentes acima de Londres e demais cidades da Europa do Oeste.

O trabalho foi um marco na história de Tunguska e deu uma viarada de timão nas interpretações. Lembro ainda a repercusão quando foi publicado, a revista dedicou um comentário editorial que considerava que era o fim das controversias: Tunguska cai na Terra dizia H. J. Melosh do Laboratório Planetário e Lunar da Universidade de Arizona.

Até certo ponto a conclusão de Chyba e colaboradores é preocupante. Um asteróide de apenas 10 m de diâmetro seria capaz de devastar uma cidade. Lembremos que a energia liberada é 1000 vezes maior que a bomba de Hiroshima. E que o catálogo de NEAs da NASA, ainda incompleto, comporta apenas objetos de 1 km de diâmetro ou mais. Tunguska foi um fargmento minúsculo, impossível de se detectar com antecipação suficiente e que, de ter caido três horas depois, teria atingido a cidade de Moscou como o escritor Arthur Clarke diz no começo de sua obra de ficção científica Cita com Rama (desconheço se foi traduzido ao português ou se tem versão brasileira mas recomendo sua leitura fortemente!) Resulta bastante decepcionante reconhecer que estamos destinados a esperar que a qualquer momento uma pedrinha atinga uma de nosas maiores cidades criando um massacre.

A frequência de ocorrência de eventos tipo Tunguska foi avaliada em 1 a cada 200 a 1.000 anos. Estamos fazendo 100 anos desde a última vez que uma rocha cósmica quase destruiu a capital de um império. Estaremos prestes a testemunhar a desaparição de uma de nossas grandes capitais?

Ou existe uma terceira explicação? Talvez em Tunguska não caiu nada do céu e é por isso é que nada foi achado no solo. A esta derradeira teoria nos dedicaremos na última entrada desta série apaixonante....

Tunguska, a hipótese cometária

Quando Leonid Kulik visitou pela primeira vez, em 1927, o cenário do Evento Tunguska, ficou surpreso ao não achar restos do meteorito que o teria produzido. Não apenas não achou o meteorito, mas também faltava a cratera que devería ter produzido. As sucessivas viagens de exploração não lhe permitiram encontrar mais pistas. Este fato levou a que além de algumas exóticas explicações, como a da entrada de uma quantidade apreciável de antimatéria na atmosfera, ou a passagem de um buraco negro, pouco a pouco fora se formando a ideia de que um objeto extraterrestre ingressou na Terra e explodiu a grande altura. Como os asteróides são bastante resistentes às tensões, a hipótese de que um cometa foi o responsável de Tunguska cobrou força principalmente através da sugestão de Harlow Shapley, um dos maiores astrônomos americanos de sua época†.

Imagem composta do núcleo do cometa Temple obtida pela sonda da NASA Deep Impact no 4 de julho de 2005 enquanto o sobrevoava a 10 km/s. A poerira superficial de 10 cm de espessura aproximadamente está cozinhada dando-lhe uma apariência de rigidez como a de un asteróide. O gelo (ou neve) sujo está por debaixo.

Sabemos que os cometas são basicamente gelo (ou neve) sujo. No entanto sua natureza química é grandemente desconhecida com uma incerteza que vai de 0,1 a 1 g/cm³ na densidade. Este gelo é formado maiormente por água, em menor proporção por monóxido e dióxido de carbono e algo de amónia. O núcleo deve estar cheio de buracos, algo assím como um 20% de seu volume estaría esburacado o que diminui aínda mais sua densidade. O resto é poeira, na forma de metal, principalmente níquel e um pouco menos de ferro. Além do gelo e o metal tem compostos rochosos: óxidos de ferro, de magnésio e de silício. Assím temos o modelo simplificado do núcleo de um cometa formado por 98,4% de gás, 1,1% de gelo, 0,4% de rochas y 0,09% de metais. Os cometas se criaram pela agregação casual de gelo e poeira e sua temperatura interior nunca deve ter ultrapasado os 200 K (73 graus Celsius abaixo de zero), por esse motivo sua matéria primitiva não deve ter sido alterada e de esta forma são a fonte de informação da matéria prima que formou o Sistema Solar. Os cometas orbitam em torno ao Sol com períodos que vão desde algúns anos como o Encke, até algúns séculos. Existem cometas que têm órbitas parabólicas ou hiperbólicas e portanto passam uma única vez para desaparecer de nossa visão. Desde a instalação do telescópio LASCO no satélite de observações solares SoHO, se comprovou que uma grande quantidade de cometas cai no Sol.

Esquema do núcleo de um cometa. Obsérve-se os buracos internos. A superfície do cometa está coberta de poeira cozinhada pelas erupções internas do própio cometa. (Extraído de The Nature of Comets., David Hughes, em Solar System Update, Ed.: Blondel & Mason, Springer, 2006)

Um cometa tem pouca massa. Isso já foi observado por astrônomos no século XVIII ao ver a passagem de um cometa perto do sistema de Júpiter e suas luas sem percibir qualquer perturbação. Além de pouca massa, têm pouca capacidade para suportar deformações e se quebram rapidamente. Isso foi observado ao vivo em julho de 1994 quando o cometa Shoemaker-Levy 9 partiu-se em uns vinte pedaços durante sua queda em direção de Júpiter. Mesmo assim, algúns cometas podem ser suficientemente grandes, como o Halley que mede uns 15 km, e se movimentar a grande velocidade (em torno de 30 o 40 km/s); portanto sua colisão pode ser bastante perigosa.

Assím, a hipótese cometária ganhou força, sobre tudo depois que o astrônomo L'ubor Kresák sugiriu que um troço do cometa Encke caiu na Terra. O cometa, cujo nome oficial é P/Encke, tem um período de apenas 40 meses, a poeira que se desprende dele forma un rastro no céu que, quando atravessado pela Terra, cria uma chuva de estrelas cadentes chamada beta táurides com máximo no 30 de junho. Kresák demonstrou que a direção do bólide que impactou na Sibéria, viria do Sol, o que teria facilitado sua ocultação. O cometa teria entrado à velocidade característica de órbita, de 30 a 40 km/s explodindo em uma fração de segundo na sua entrada à atmosfera e fazendo que a maior parte de sua massa permanecesse a grande altura o que formou uma pluma que atingiu a Europa e, por reflecção da luz solar, iluminou suas noites por vários días até desaparecer.

O modelo, a grosso modo, é o que acabamos de contar. Porém, os detalhes, parecem não encaixar perfeitamente nas evidências observacionais. Sua maior virtude é a explicação da falta de cratera e a possibilidade de ser uma fonte de massa suficiente para provocar as noites brancas em Londres. O problema é que segundo cálculos recentes com métodos mais avançados a fragilidade de um cometa não lhe permitiria chegar nem até os 10 km de altura necessários para justificar a devastação das florestas siberianas em Tunguska, ele teria desaparecido muito antes a uma altura na qual seu dano não tería sido tan severo, assím o interpreta o astrônomo do Caltech, Z. Sekanina. A hipótese cometária segue sendo defendida na atualidade por V. Bronshten da Academia Russa de Ciências e, dada a incerteza nas outras teorías, ela não foi completamente descartada pela comunidade científica.

Na próxima entrega, analizaremos a hipótese meteorítica.

† Harlow Shpaley protagonizou um famosíssimo debate com seu colega Heber Curtis que foi transmitido ao vivo pelo rádio em 1920. O debate centraba-se nos métodos para determinar distâncias, a implicação dos métodos era o tamanho do Universo e em particular se as "nebulosas espirais" são objetos da Vía Láctea ou não. Estas nebulosas espirais são o que hoje chamamos Galáxias. O Grande Debate deu como vencedor a Curtis, cuja conclusão era que as nebulosas pertenecem à Vía Láctea (e o Universo é pequeno). Edwin Hubble, poucos anos depois, acabou com a discusão ao demonstrar que Curtis estava enganado e deu a razão a Shapley. Mais informação (em inglês) na Wikipedia: The Great Debate.

Tunguska, os testemunhos

A continuação, transcrevo, traduzidos do inglês, algúns testemunhos do Evento Tunguska, obtidos por Leonid Kulik en suas expedições ao local (extraídos do livro Cosmos, de Carl Sagan, Cap IV, Heaven & Hell)

Cedo na manhã, enquanto todos dormiam, a barraca voou pelo ar junto com os seus ocupantes. Ao voltar ao chão, toda a família sofreu contusões leves, mas Alkulina e Ivan perderam o conhecimento. Quando recuperaram consciência escutaram um forte ruido e viram a floresta em torno deles em chamas e a maior parte devastada.

O seguinte relato é mais impressionante e introduz a descrição de um intenso calor, ruidos e fortes ventos.

Estava sentado no porch de minha casa em Vanovara enquanto tomava o café da manhã e olhava em direção norte. Repentinamente o céu se dividiu em dois, e muito acima da floresta o céu inteiro em direção norte parecia coberto de fogo. Nesse momento senti um forte calor, como se minha camisa tivesse pegado fogo. Quis tira-la e lança-la longe de mim, mas nesse momento houve uma explosão no céu e um poderoso trovão foi ouvido. Fui lançado ao chão fora do porch e perdí a consciência. Minha esposa correu e me trouxe para dentro da cabana. O trovão foi seguido por um ruido de pedras caindo, ou armas disparando. A Terra tremeu, e enquanto continuava tirado no chão, protegí minha cabeça porque tive medo que as pedras cairan encima de mim. Quando o céu se abriu, um vento quente, como de um canhão, correu entre as cabanas do norte deixando marcas no chão...

Mais testemunhas que mostran como o medo frente ao desconhecido se apoderou das pessõas:

Os carpinteiros, depois dos dois primeiros trovões, ficaram atônitos, quando um terceiro trovão resoou cairam para atrás desde o prédio sobre os pedaços de madeira. Algúns deles estavam paralizados e totalmente aterrorizados e tive que acalma-los para que recuperassem a confiança. Abandonamos o trabalho e fomos para a aldeia. Ali, grupos completos de aldeãos completamente aterrorizados, tinham se juntado nas ruas e falavam sobre o acontecido.

Floresta devastada pela explosão de 1908. Árvores caídas junto com postes de telégrafos (árvores em pê sem galhos). Fotografia da Academia Russa de Ciências, expedição de 1927 liderada por L. Kulik.

No seguinte relato achamos pela primeira vez uma menção a um objeto no céu

...repentinamente à minha direita escutei o que parecia como um ûnico disparo forte. Vi um objeto alongado em chamas no céu. A parte dianteira era maior que a cauda e sua cor era como fogo em um dia luminoso. Era varias vezes maior que o Sol, mas menos brilhante, por isso podia ser observado a olho nú. Atrás das chamas arrastrava-se uma cauda que parecia poeira formando pequenos flocos, por detrás das chamas extendiam-se feixes de cor azul. Assim que as chamas sumiram, escutaram-se explosões mais fortes que disparos de arma, o chão pareceu tremer e as janelas da cabana quebraram.

O seguinte texto foi extraído da Wikipedia que cita ao jornal Sibir de 2 de julho de 1908.

Em 17 de junho (N.E.: 30 de junho no nosso calendário atual), em torno das 9 da manhã, observamos um fato natural inusual. Na cidade de N Karelinski (200 km ao Norte de Kirensk), os habitantes viram em direção Nordeste bem acima do horizonte, um objeto brilhante azul-branco estranho imposível de ser olhado que por 10 minutos se moveu em direção do chão. O objeto parecia um cilindro. O céu estava completamente aberto, só na direção do objeto via-se uma núvem. O ar estava seco y quente. A medida que o objeto aproximava-se do chão (floresta) parecia ir sumindo até tornar-se uma gigantesca onda de fumaça preta, e ouviu-se um forte golpe (não um trovão) como se grandes pedras estiveram caindo ou a artilharia disparando. Todas as construções tremeram. Ao mesmo tempo a núvem começou a emitir chamas de formas indefinidas. Todos os aldeãos entraram em pânico e sairam às ruas, as mulheres gritavam pensando que era o fin do Mundo. ( O autor destas linhas estava na floresta a 6 km ao Norte de Kirensk e escutou em direção Nordeste um som parecido com a artilheria que se repeteu por intervalos de 15 minutos pelo menos 10 vezes. Em Kirensk, nas paredes que dão para o Nordeste de algumas construções os vidros se quebraram.)

Os relatos anteriores descrevem cinco tipos de fatos: i) ruido seco e forte ii) fumaça, chamas e calor, iii) tremores no chão, iv) um objeto luminoso no céu e v) vento tipo furacão. Em geral o fenômeno todo parece durar em torno de meia hora, só 10 minutos esteve um corpo luminoso caindo. Mais adiante voltaremos a estas descrições e sua interpretação. Por enquanto ficamos refletindo no terror que devem ter sentido aqueles tranquilos camponese no meio das estepas siberianas aonde por não passar, nem passou a guerra e de repente defrontraram-se com o Fim do Mundo.

Além destes relatos, sabemos que a milhares de kilômetros de distância da Sibéria, na Europa Ocidental as noites ficaram claras entre o 29 de junho e o 2 de julho. Testemunhas dizem que os corpos tinham sombra e que dava para ler jornais mesmo a meia noite. Este fenômenos parece ter relação com o evento Tunguska, embora ainda não bem esclarecida.

Em 1921 o mineralogista Leonid Kulik visitou a bacia do rio Podkamennaya Tunguska e provavelmente tomou conhecimento dos relatos da explosão de 1908. Só em 1927 consiguiu reunir um grupo de trabalho e partir para uma expedição ao local. Ele acreditava que um meteorito caiu em solo russo e queria achar seus remanescentes. Para sua surpressa não achou restos do objeto, mas a visão da floresta devastada o estarreceu. Ele voltou mais duas vezes procurando indícios de seu meteorito, mas sem sorte. Em 1938 conseguiu tirar fotos aéreas que mostraram que a área da floresta atingida pela explosão tinha forma de borboleta. Posteriores expedições nos anos 50 obtiveram testemunhos dos habitantes que disseram ter ficado cobertos de furúnculos após a explosão, médicos da expedição corrovoraram que houve uma epidemia de variola. A falta de evidências de um meteorito levou a formular a teoria de que se tratou de um cometa, que por ser menos denso teria desaparecido completamente em uma explosão a grande altura na atmosfera. Esta teoria ficou como a mais aceita até meados dos anos 80 e de fato, esperava-se obter confirmações por meio da análise do material da cauda do cometa Halley em seu retorno em 1986. Ambas teorias têm prós e contras que serão analizados em próximas entradas. Queremos registrar aqui no entanto, a aparição de uma nova ideia que relaciona o evento Tunguska com um fenômeno telúrico, teoria defendida pelo astrofísico Wolfgang Kundt da Universidade de Bonn. Esta última hipótese nos parece muito bem formulada e será objeto de uma entrada também.

Keep Tuned!

Tunguska cem anos depois

Na manhã de 30 de junho de 1908*, na Sibéria Central, perto do vilarejo de Vanavara e próximo do rio Podkamennaya Tunguska (ver aqui um mapa), um evento explosivo dizimou as árvores da estepa em uma área de 2150 km² (um círculo de uns 50 km de diâmetro) arrancándo-os de suas raízes e lançando-os no chão, objetos e pessõas foram arremessados no ar, chamas foram vistas elevándo-se ao céu, estrondos semelhantes a tiros de canhão foram ouvidos enquanto um objeto luminoso atravessava o céu. As testemunhas relatam um intenso calor sentido a distâncias de mais de 60 km do epicentro do fenômeno. Cem anos depois os cientistas não conseguem chegar a uma conclusão definitiva sobre o que aconteceu naquele dia e que ficou registrado na história como o Evento Tunguska.

Enquanto para uns a discusão centra-se em determinar se tratou-se de um cometa o um asteróide de pequeno tamanho que explodiu na sua entrada à atmosfera, não faltam versõs mais excêntricas como a passagem de um micro buraco negro ou a explosão de uma nave alienígena. O tema chegou à TV da mão dos Arquivos X, que em sua primeira temporada relacionava o evento a uma invasão de ETs. Nos últimos anos a literatura científica apresenta uma teoría completamente diferente, a explosão seria o produto da erupção de gases telúricos, se trataria assim de um fenômeno do tipo vulcânico. A correta descrição do que aconteceu na Tunguska em 1908 é determinante para prever corretamente as probabilidades de uma nova colisión con um NEO de porte médio.


Provavelmente o maior obstáculo para consegui-lo é a falta de diagnósticos confiavéis e o passo do tempo só agrava a situação. O evento aconteceu em uma região muito isolada do mundo, coberta de neve durante grande parte do ano, as chuvas do verão convertem as planícies em pântanos cheios de mosquitos. O momento histórico também não ajudou. Em 1908 o Czar Nicolás II tinha outras preocupações maiores do que dar importância à queda de um objeto no centro de seu império. Um comerciante chamado Suzdalev chegou em 1910 e depois de percorrer a zona pediu aos habitantes de guardar silêncio. Os problemas políticos da Rússia czarista, a Primeira Guerra Mundial, a revolução bolchevique, fizeram que as investigações se retrasaram indefinidamente. Só em 1927, quase 20 anos depois, se armou a primeira expedição científica liderada por Leonid Kulik, quem, além de buscar restos do supusto meteorito, colheu as testemunhas dos que presenciaram os fatos.

A importância que tem o evento Tunguska, o fato de estar fazendo agora 100 anos, são méritos suficientes para que lhe dediquemos um espâcio maior neste blog. Por esse motivo usaremos várias entradas para contar os detalhes, incluindo as testemunhas, e revendo as diferentes teorias.

Tunguska é um marco na história da Humanidade e como tal será considerado aqui.

* No calendário juliano, em uso ainda na monarquia russa, era o dia 17 de junho.

NEOs e NEAs

Neste blog utilizamos as siglas NEO (Near Earth Object = Objeto Próximo à Terra) e NEA (Near Earth Asteroid = Asteróide Próximo à Terra) de forma equivalente. E embora são quase a mesma coisa, no fundo têm algumas diferenças.

NEO é qualquer objeto cuja órbita se aproxima do Sol a uma distância menor de 1,3 UA*, em termos astronômicos, seu perihélio q ≤ 1,3 UA. Os NEOs mais comúns são os cometas de periodo curto, como o Halley† cujo q=0,35 UA. Um cometa tem um núcleo de gelo (ou neve) sujo que quando se aproxima do Sol, sublima-se e forma uma nuvem brilhante chamada coma, e uma longa cauda. Na figura ao lado, obtida por Peter Stättmayer para a ESO em 1975, vemos a espetacular cauda do cometa West.

Os asteróides têm um núcleo metálico ou rochosso e não possuem a camada de gelo, portanto não produzem a coma nem a cauda. A maioria tem uma órbita menos excéntrica que a dos cometas. É interessante conhecer a origem da palavra asteróide que vem de aster = estrela. Os primeros asteróides observados, a fins do século XVII, parecíam realmente estrelas aínda para os telescópios mais poderosos de sua época, seu rápido movimento no céu os distinguia destas e por isso Friederich Wilhelm Herschel, o maior astrônomo daquele tempo, propôs diferencia-los dando-lhes outro nome que literalmente significa estrelóides ou quase estrelas‡. Os asteróides também são chamados de planetas menores, embora hoje em dia a União Astronômica Internacional (IAU) recomenda o termo pequenos corpos do sistema solar. A recomendação veio depois da criação da categoria de planeta anão para designar a Plutão. Quando o asteróide tem un tamanho menor que 10 m é chamado meteoróide e ao cair na Terra produz uma estrela cadente.

Retornando ao tema desta entrada, os NEAs são asteróides que formam um subgrupo dos NEOs, quer dizer que seu q ≤ 1,3 UA, mas talvez são mais perigosos por terem uma órbita menos excêntrica e assim ficarem mais tempo perto da Terra. Estima-se que existem uns 1.000 NEAs com um tamanho maior que 1 km cuja colisão com a Terra liberaria mais de 70.000 Megatons ameaçando a vida na Terra de forma global. Destes, 800 já foram descobertos e suas órbitas determinadas. O número de NEAs com tamanho de 100 m ou mais é estimado em 200.000. A colisão com a Terra de um destes liberaria 100 Megatons de energia. Para comparação, a bomba de Hiroshima foi 1.000 vezes mais fraca. Os NEAs são subclassificados nos grupos: Atenas, Apolos e Amor. Na foto acima, vemos o asteróide (253) Matilde, de 60 km de diâmetro, tomada desde a sonda NEAR a 2400 km de distância em junho de 1997.

Em uma entrada futura falaremos sobre como pode ser desviada a rota de um NEA. E também do interés que têm para a astronomia como objetos de estúdio além do perigo que representam.

* UA = unidade astronómica, equivalente à distancia média Terra - Sol e de valor igual a 150 10⁶ km.

† Edmond Halley (1656-1742) foi quem percebeu que o cometa observado em 1682 era periódico e retornaría em 1758. Seu contemporâneo e amigo Isaac Newton (1643 - 1727) utilizou por primeira vez sua Teoria da Gravitação sobre o cometa e assim mostrou a correção de seus cálculos.

‡ Uma historia semelhante têm os Quasars = quasi stellar objects. Quando foram descovertos pareciam estrelas, dai o nome. Hoje sabemos que são galáxias de núcleo ativo muito distantes de nós.

A escala de Palermo

Comentamos já que além da escala de Torino, existe outra, mais técnica, chamada de Palermo. Esta mede a probabilidade de que um NEA colida contra a Terra, relativa à probabilidade esperada de que isto possa acontecer, e introduz um elemento que Torino não tem: o tempo. Vamos explicar isto.

As órbitas dos asteróides têm incertezas o que resulta em que existem muitas órbitas possíveis. Algumas delas podem coincidir com a Terra, outras não. Um valor da probabilidade de que o impacto possa acontecer obtem-se, por exemplo, por meio da divisão: órbitas que colisionam / total de órbitas.

A probabilidade esperada (técnicamente chamada background risk) é baseada na história da Terra, a partir dos registros geológicos, e nos diz qual é a probabilidade de que um asteróide de um tamanho determinado possa colidir com a Terra. Como a colisão do NEO com a Terra demorará um certo lapso, a probabilidade esperada mede a probabilidad de que no mesmo lapso outro asteróide chegue a chocar a Terra.

A escala é contínua e pode tomar tanto valores negativos como positivos. Em geral, quanto mais negativo o valor, menos chances tem o objeto de chocar com a Terra. Um valor maior a -2 merece atenção. Quando chega a 0 tem uma chance igual à probabilidad esperada de chocar com a Terra. Acima de +2 o risco é sério. O famoso Apophis atingiu em seus piores dias um valor igual a 1,10, porém hoje seu valor é -2,52 enquanto que 1950 DA tem um valor de 0,17 para sua colisião de 2880.

Não exite uma maneira fácil de comparar as escalas de Torino com a de Palermo. Ambas têm objetivos diferentes. A primeira pretende comunicar de maneira didática ao público leigo o perigo de uma colisão. Palermo é mais quantitativa e é utilizada por astrônomos, mas em termos gerais, um valor de Palermo menor o igual a -2 equivale a um Torino 0.

Detalhes Técnicos

Para quem quer entender um pouco mais como se calcula a escala de Palermo dou aqui algumas fórmulas.

Probabilidade esperada: P_e = 0,03 × E^-0.8 (E é a energia em Megatons).

Escala Palermo: EP = Log₁₀ (P_i/ ( P_e × T) ) (T é o lapso até a colisão acontecer).

A escala é logarítmica, o dobro significa 10 vezes mais. De acordo com esta definição, quando EP é igual a -2, a probabilidade de impacto é 1% da probabilidade esperada. Quando EP = 0, as probabilidades são iguais, entanto que um valor EP=2, indica uma probabilidade 100 veces maior.

Raios que Nublam (ST)

Sabemos que as núvens são produzidas pela condensação do vapor de água na atmosfera. E que o vapor se forma pela evaporação das aguas da superfície terrestre. No entanto, para o proceso ter sucesso são necessários muitos núcleos de condensação, pequenas partículas chamadas aerossóis, sem elas la umidade pode atingir até um 500% sem que o vapor se transforme em água.

Na década de 1970, R. Dickinson especulou com que os raios cósmicos poderiam aumentar o número de núcleos de condensação e portanto favorecer a formação de núvens. A ideia é simples: os raios cósmicos ionizam o ar tornando-o mais efetivo para gerar núcleos de condensação. Assim quantos mais raios cósmicos, mais núvens.

Qué são, de onde vêm os raios cósmicos? São partículas subatómicas (elétrons, néutrons, prótons, também podem ser íons como as partículas α) que têm muita energia e por isso, são capazes de ingressar na baixa atmosfera terrestre. Ali ionizam os gases que se tornam centros de nucleação dos aerossóis que em definitiva produzirão a condensação do vapor. Ionizar significa cambiar o balanço de cargas da matéria, normalmente néutra. Desta manera o ar torna-se positivo ou negativo, o que lhe dá uma força de atração que os núcleos néutros não possuem incrementando sua efetividade. Os raios cósmicos mais energéticos são produzidos durante explosões de estrelas chamadas Supernovas, alguns vêm de fora de nossa galáxia. O Sol as vezes cria raios cósmicos, embora de menor intensidade. Existe uma relação bem conhecida que mostra que quando o Sol aumenta sua atividade, diminuem os raios cósmicos galáticos e extragaláticos. Isto explica-se através do vento solar, cuja intensidade aumenta com a atividade do Sol. Quando o vento é muito intenso, consegue desviar de seu caminho muitos raios cósmicos externos fazendo de escudo e, apesar de que também aumenta o bombardeio dos raios cósmicos solares, estes têm menor energia e seus efeitos são menores.

Então o ciclo é: menor atividade solar, maior intensidade de raios cósmicos, maior quantidade de aerossóis e maior quantidade de núvens. Em 2000 um estudo feito por Marsh e Svensmark mostrou esta relação de forma muito clara, porém posteriormente a metodologia utilizada foi questionada.

A quantidade de núvens é importante como fator de mudança climática porque aumenta a reflexão da luz solar e assim diminui a quantidade de calor que chega à superfície da Terra o que resulta em uma redução da temperatura*. Aparece assim uma conexão entre atividade solar e clima terrestre que, embora indireta, pode chegar a ser muito efetiva. Os meteorologistas afirmam que a conexão entre raios cósmicos e formação de núvens aínda deve ser demonstrada já que os modelos teóricos não são completos e os estudos estatísticos insuficientes.

O debate está aberto. Entretanto, é importante ver a história da Terra em sua totalidade. Não podemos esquecer que uns vinte mil anos atrás, a temperatura média do planeta era vários graus mais baixa que a atual. A razão disto é aínda discutida, mas sem dúvidas não teve origem na incipiente atividade do ancestral do homem.

* Existem núvens que criam o efeito contrário porque aprisionam o calor emitido pela Terra e então incrementam o efeito estufa. Que uma núvem seja de um tipo ou de outro, depende de sua altura, tamanho e do estado da água dentro dela: líquido ou sólido.

A Escala de Torino

Falamos bastante sobre Apophis e suas possibilidades de colisão com a Terra, o asteróide que alguma vez foi Torino 4 e agora é Torino 0. De fato este Blog chama-se Torino 0 e é simbolizado pelo gráfico que representa a Escala de Torino, mas ainda não explicamos o que é, o que mede e para que serve a tal da escala. Vamos agora discutir as ideias básicas.

Quando queremos caracterizar a colisão entre um objeto próximo à Terra ou NEO (do inglês near Earth object, também é usado NEA= near Earth asteroid ) devemos considerar dois aspectos. Por um lado a energia que poderia liberar na colisão, por outro a probabilidade de que a colisão venha de fato a acontecer. A energia a liberar é simplesmente a energia cinética do asteróide (lembrem, é a metade da massa vezes a velocidade ao quadrado). Em média todo asteróide que passa perto da Terra tem a mesma velocidade (porque ela depende de sua distância ao Sol maiormente) e como também todos têm densidades semelhantes, sabendo o tamanho (para calcular o volume) é suficiente para termos uma ideia da energia a ser liberada. O tamnho se converte então em um proxy da energia. Respeito ao segundo aspecto, por qué fala-se em probabilidade se a astronomia ou melhor a mecânica celeste são ciências exatas? É que os objetos pequenos têm órbitas complexas ao sofrer mais da influência de muitos objetos, não apenas do Sol e planetas maiores. Outro inconveniente é que sendo muito pequenos são difíceis de observar. Somados ambos os fatos dão que suas órbitas calculadas não são traços finos mas bandas que indicam a probabilidade por onde eles poderiam passar. A medida que o tempo passa, muitos dos parâmetros orbitais são melhor conhecidos, a banda vai estreitando e então pode prever-se sua órbita con maior precisão.


Na figura ao lado, reproduzida da Wkipedia, temos a Escala de Torino completa. No eixo horizontal (abscissas) está a probabilidade do impacto acontecer, enquanto que no eixo vertical (ordenadas) do lado externo, é a energia cinética do objeto e do lado interno o tamanho. Para faze-la mais visual, a escala foi dividida em 11 setores, numerados de 0 a 10 e a cada setor lhe foi assignado um nível de importância qualitativa e uma cor para indicar sua periculossidade. Notar que muitas importâncias (rating em inglês) têm uma distribuição em diagonal, sendo que 0 pode representar tanto um objeto grande sem probabilidade de colisão quanto um objeto tão pequeno que apesar de ter 100% de chances de chocar com a Terra não traria dano nenhúm. Até agora, do meu conhecimento, Apophis foi o NEO que teve o nível mais alto, gerando um alerta amarelo. Quando o conhecimento de sua órbita melhorou, voltou à região branca da escala. Hoje em dia, dos 190 asteróides próximos vigiados pela NASA, apenas um, o 2007 VK184 é Torino 1.

Um caso estranho é o asteróide 1950 DA, descoberto no ano de 1950, desaparecido e reencontrado em 31 de dezembro de 2000*. A órbita deste asteróide é muito bem conhecida e por isso pode ser prognosticada con muita antecipação. Pois bem, em 16 de março de 2880 o asteróide fará uma passagem muito próxima à Terra, con uma chance de 1 em 300 de colisão. Este é um dos primeiros candidatos a ser removido, quando acharmos uma tecnologia eficiente. Para mais informações sobre 1950 DA, visitar o site da NASA.

Não vamos nos extender detalhando cada um dos níveis de importância da Escala de Torino, podem acha-las aqui. No entanto vamos comentar as unidades de energia utilizados na escala, os Megatons (MT). Um megaton equivale à energia liberada por uma bomba de un milhão de toneladas de TNT ou 10¹⁵ Joules. A bomba de Hiroshima liberou uns 10 kilotons, ou seja um centésimo deste valor aproximadamente†.

A Escala de Torino foi criada por Richard P. Binzel do MIT, apresentada em 1995 e revisada em ocasião de uma conferência na cidade de Turím‡ em 1999 de onde deriva seu nome. Existe outra escala mais precisa, porém também menos gráfica e que recebe o nome de um outro lugar conspícuo na península italiana, Palermo.


* Uma extranha coincidência lhe dá uma aura especial. Foi reencontrado na última noite do milênio 1000 e exatamente 200 anos depois da descoberta do primeiro asteróide entre Marte y Júpiter, hoje conhecido como Ceres.

† A comparação nem sempre é correta porque os danos causados por uma explosão nuclear vão além da energia liberada subitamente, e envolvem a radiação ionizante que destroi a vida e seus efeitos perduram por muito tempo.

‡ Eu preferi manter a escrita italiana para a cidade, por isso é Escala de Torino e não Escala de Turim.