Impatto astronomico

Un evento di impatto astronomico consiste nella collisione di un grosso meteoroide, asteroide, cometa, o altra classe di oggetto celeste contro la Terra o contro un altro pianeta. Nel corso della storia conosciuta, si sono verificati centinaia di eventi d’impatto “minori” (a parte i numerosissimi bolidi esplosi nell’atmosfera, noti come “stelle cadenti“) e sono stati segnalati, in qualche caso causando danneggiamento alle proprietà o all’ambiente locale, ma molto raramente feriti e morti.

Un impatto contro un oceano o mare può generare uno tsunami (una gigantesca onda), che può causare distruzione sia nei fondali, che nelle zone costiere.

Esistono molti interrogativi riguardo alle proprietà acide o basiche delle sostanze che costituiscono gli asteroidi e il loro effetto sulla flora e la fauna.

Inoltre si ritiene che corpi particolarmente densi, come l’asteroide che formò il cratere di Chicxulub (contenente molto iridio), possano perforare la crosta terrestre, arrivando al mantello terrestre, dando luogo alla liberazione di acido solforico e conseguenti piogge acide massive. Anche gli effetti della caduta su diversi tipi di territorio (cordigliere con vulcani, deserti, foreste, ghiacciai, ecc.) non sono ben valutabili.

La Luna: formata dal maggiore impatto astronomico contro la Terra

La teoria più accreditata riguardo alla formazione della Luna è quella dell’impatto gigante, la quale sostiene che 4533 milioni di anni fa la Terra sia stata colpita da un planetoide delle dimensioni di Marte, denominato Theia; se si dovessero trovare ulteriori conferme di questa teoria, allora si tratterebbe del maggiore impatto mai subito dalla Terra. In questo impatto, il nucleo di ferro di Theia si unì al nucleo terrestre, mentre il mantello e la corteccia (in parte provenienti dalla crosta terrestre), formarono la Luna.

Oceani della Terra: formati dall’impatto di miriadi di comete

Nella nebulosa protoplanetaria che diede origine alla Terra, non si poteva trovare acqua allo stato liquido. Si ritiene che impatti di miriadi di comete nel primo miliardo di anni nella storia della Terra abbiano portato alla formazione degli oceani. Inizialmente si formava vapore d’acqua che poteva dar luogo ad una debole concentrazione di ossigeno capace di sostenere la vita di qualche batterio primitivo. In seguito all’accumularsi di una imponente coltre di nubi atmosferiche, la temperatura sarebbe calata e sono cominciate le piogge, formando fiumi, laghi, mari e oceani che hanno stabilizzato la temperatura del pianeta.

Le comete hanno portato la vita sulla Terra?

Secondo quasi tutti gli scienziati le comete, oltre all’acqua, avrebbero portato i precursori della vita, costituiti da sostanze come aminoacidi, acidi nucleici, acidi grassi, zuccheri, vitamine, ecc.

Teoria di Oparin, Miller e Urey

I mari terrestri, colpiti da lampi, formarono il brodo primordiale e successivamente micelle di fosfolipidi inanimati precursori dei primi archeobatteri viventi, contenenti forme di RNA o altri acidi nucleici primordiali.

Secondo la teoria della panspermia di Arrhenius le comete avrebbero portato forme di vita primitive oppure le loro “spore”. Per l’astronomo Fred Hoyle, le comete e le meteoriti contenenti ammoniaca conterrebbero anche forme di vita primordiali, simili ai funghi “pedomicrobium” presenti in rocce antichissime come nella selce nera del Minnesota. Teoria nota anche come esogenesi della vita sulla Terra.

Geologia degli eventi d’impatto sulla Terra

La Terra ha avuto durante la sua storia periodi di bruschi e catastrofici cambiamenti causati da impatti di asteroidi e comete con il nostro pianeta. Qualcuno di tali impatti ha provocato sconvolgimenti climatici di grande portata e l’estinzione di un gran numero di specie animali e vegetali. Questo cambiamento di visione della storia della Terra è emerso solo recentemente. La causa è da ricercare principalmente alla mancanza di prove dirette e della difficoltà nel riconoscere le tracce di antichi impatti a causa dell’erosione. Eventi su larga scala tali da produrre crateri come il cratere Barringer (Meteor Crater) in Arizona sono rari.

Inoltre si è ritenuto a lungo che i crateri sulla Terra fossero esclusivamente di origine vulcanica; in maniera similare i crateri della superficie lunare erano considerati di origine vulcanica.

Le scoperte avvenute alla fine del XX secolo con l’esplorazione dello spazio e il lavoro di ricercatori come Shoemaker hanno dimostrato che il processo di craterizzazione è il più potente processo geologico che ha agito sui corpi con superficie solida del Sistema Solare.

Frequenza e dimensioni

La frequenza degli impatti, le dimensioni e la velocità dipende dalle modalità di formazione e persistenza di questi corpi celesti. Ad esempio un asteroide tende a persistere nelle orbite interne a Giove, nella fascia degli asteroidi e in seguito a interazioni gravitazionali tende a spostarsi in orbite più interne nei pressi dei quattro pianeti rocciosi del sistema solare, lentamente assumendo un’orbita simile a quella di questi pianeti, riducendo la sua velocità relativa.

Le comete, che provengono dalla fascia di Kuiper (lo spazio oltre Nettuno), tendono a disperdere molta massa (espulsa dalle code cometarie) all’interno dell’orbita di Marte. Se colpiscono un pianeta dotato di atmosfera tendono ad esplodere ad alta quota, limitando così il danno dell’impatto al suolo rispetto all’energia complessiva posseduta. Esiste un limite inferiore di massa al di sotto del quale le comete non possono oltrepassare l’atmosfera terrestre e colpire il suolo.

Asteroidi e comete con diametro superiore a 5 km: ogni 10 milioni di anni

Basandosi sul tasso cumulativo di formazione dei crateri per la Luna, l’oggetto celeste più vicino alla Terra. Gli astrogeologi hanno stimato che durante gli ultimi 600 milioni di anni, la Terra sia stata colpita da 60 oggetti astronomici con un diametro di 5 km o anche di più. Il più piccolo di questi corpi, dotati di elevatissima energia cinetica rilascerebbe un’energia equivalente a milioni di megatoni di TNT e lascerebbe un cratere ampio circa 100 km. A confronto, la bomba Zar, la maggiore bomba termonucleare detonata nella storia, aveva una potenza di 50 megatoni, e combinando la potenza degli arsenali nucleari di Russia e Stati Uniti non si arriva alla potenza di 100.000 megatoni (pari a 10 Gigatoni).

Il cratere di Chicxulub è il risultato dell’ultimo grande impatto noto da parte di un oggetto con diametro superiore ai 10 km. Questo impatto è stato associato all’estinzione di massa del limite Cretaceo-Terziario che si verificò circa 65 milioni di anni fa. Più dibattuta è la coincidenza di crateri da impatto con altre estinzioni di massa. Per esempio i crateri di Manicougan, Rochechouant, Saint Martin, Oblon‘ e Red Wing. Potrebbero avere tutti un’età di circa 200 milioni di anni lasciando ipotizzare un impatto multiplo contemporaneo. Magari di una cometa in disfacimento per le forze gravitazionali.

Asteroidi con diametro attorno a 1-5 km: ogni 1-10 milioni di anni

Asteroidi con un diametro di circa 1 km colpiscono la Terra in media ogni 500.000 anni, mentre grandi collisioni con oggetti di 5 km (con un volume circa 100 volte superiore al precedente) accadono approssimativamente ogni dieci milioni di anni.

Eventi del tipo Tunguska: 10 Mt ogni 500 anni

L’evento di Tunguska, avvenuto nel 1908, è consistito di un’esplosione nell’alta atmosfera di un frammento della cometa Encke, che liberò un’energia pari a 3-5 megaton (100-300 volte Hiroshima), spianando 2150 km quadrati di taiga nella Siberia orientale, regione del Tunguska Pietrosa. Sono oggetti con diametro superiore a 50 m, colpiscono la Terra circa ogni 1000 anni, producendo esplosioni della magnitudine della bomba termonucleare.

Esplosioni dell’intensità di Hiroshima: 10-25 kt una volta all’anno

L’astronomo Eugene Shoemaker stimò che un impatto astronomico della potenza della bomba atomica che distrusse Hiroshima può avvenire una volta all’anno. Questi eventi per lo più non vengono notati perché la maggior parte della superficie della Terra è coperta dall’acqua; gran parte della superficie terrestre è disabitata (deserti, ghiacciai, isole disabitate, montagne, selve tropicali, taiga, tundra).

Le esplosioni avvengono nella stratosfera, dando luogo a potenti flash e rumori simili al tuono, ma senza provocare un grande danno al suolo.

Meteoroidi con un diametro tra i 5 e i 10 metri entrano nell’atmosfera terrestre mediamente una volta all’anno, con un’energia comparabile a quella della bomba atomica di Hiroshima. Normalmente questi oggetti esplodono nell’atmosfera superiore e la maggior parte o l’intero del solido viene vaporizzato.

Piccoli oggetti: 1 kt ogni mese, 0,1 kt ogni settimana

“Piccole” collisioni, equivalenti a 1 chilotone, avvengono circa ogni mese in un qualsiasi punto della Terra. Piccoli corpi celesti collidono frequentemente con l’atmosfera, disintegrandosi ad alte quote (nella mesosfera). Vi è una relazione inversa tra la dimensione degli oggetti e la frequenza con cui questi colpiscono la superficie della Terra.

Ipotesi Stella Nemesis

I paleontologi David Raup e Jack Sepkoski hanno ipotizzato che le estinzioni accadano in media ogni 26 milioni di anni. Questa ipotesi ha spinto il fisico Richard A. Muller a pensare che queste estinzioni potessero essere dovute a un’ipotetica stella compagna del Sole chiamata Nemesis che periodicamente perturberebbe le orbite delle comete che si trovano nella Nube di Oort provocando così un notevole aumento di comete che raggiungono il Sistema solare interno con conseguente aumento del numero di comete che colpiscono la Terra.

Circa quattro miliardi di anni fa gli impatti erano più frequenti dato che vi erano un numero maggiore di corpi di notevoli dimensioni. Questi impatti possono aver compreso collisioni di asteroidi con rilasci di energia così elevati da poter aver fatto evaporare tutti gli oceani della Terra. È solo alla fine di questo e intenso bombardamento tardivo che la vita sembra aver cominciato ad evolversi sulla Terra.

Estinzioni di massa e impatti astronomici

Esiste una diffusa accettazione tra gli scienziati della teoria che negli ultimi 540 milioni di anni vi siano stati cinque eventi d’impatto che hanno provocato eventi di estinzione di massa ognuno dei quali capace di provocare l’estinzione di metà di tutte le specie.

Estinzione del Permiano-Triassico

Una delle più grandi estinzioni di massa che ha colpito la vita sulla Terra, l’estinzione del Permiano-Triassico, estinse il 90% di tutte le specie allora viventi sulla Terra, terminando il periodo Permiano 250 milioni di anni fa; la vita sulla Terra impiegò 30 milioni di anni per riprendersi dall’accaduto. La causa dell’estinzione del Permiano-Triassico è ancora materia di dibattiti in particolare riguardo all’età ed all’origine dei crateri d’impatto proposti. Non c’è un’evidenza certa di impatti con le altre quattro maggiori estinzioni di massa.

Altre catastrofi scatenate dagli impatti maggiori

Un altro aspetto interessante degli impatti planetari maggiori è che in teoria potrebbero scatenare altri fenomeni in grado di causare o aggravare i fenomeni di estinzione di massa, ad esempio come l’eruzioni vulcaniche del Trappo Siberiano che potrebbero essere il sito di un enorme impatto asteroidale oppure l’ipotesi dello scatenarsi di terremoti ed eruzioni vulcaniche agli antipodi del sito d’impatto.

Il brusco, ed estremamente deleterio cambiamento ambientale causato da un impatto planetario spiegherebbe anche perché molte specie non riuscirono ad evolvere adattandosi rapidamente rispetto ad altri fenomeni geologici più lenti, come la deriva dei continenti, la desertificazione, le glaciazioni e altri fenomeni a scala globale.