Il rischio di Impatto
Quantificazione del rischio di
impatto di NEOs con la Terra
Di Massimo Auci
Quantificare il rischio è un
problema non banale. Quanto può
essere pericolosa un’auto in corsa
durante un rally? Che potenziale
rischio di impatto ha?
Anche riuscendo ad individuare
tutte le variabili in gioco, per
quantificare il rischio è
necessario affrontare il problema
in termini probabilistici
perché…
…il rischio che la macchina esca
di strada è un evento
determinabile solo a posteriori
quindi
puramente statistico!
Per determinare il rischio di collisione con un
asteroide occorre considerare la tipologia
della sua orbita paragonabile
allo stato di un pendolo:
•
•
Stato stabile: la risposta alle perturbazioni è il ritorno all’equilibrio
ORBITA STABILE.
Stato instabile: la risposta alle perturbazioni è imprevedibile perché legata
alle condizioni iniziali che alterano lo stato: in questo caso si parla di
ORBITA CAOTICA.
Su lunghi tempi scala l’orbita caotica è imprevedibile.
Un'orbita caotica è sensibile a piccoli cambiamenti delle
condizioni iniziali, piccole variazioni possono farla divergere.
D’esempio è l’orbita di un asteroide o di una cometa, che
essendo influenzata da meccanismi fisici con tempi scala
diversi, può facilmente essere perturbata diventando un NEO
La distanza tra due orbite vicine …
• non caotiche: diverge linearmente
nel tempo:
d(t) = a·t
• caotiche: diverge esponenzialmente
nel tempo:
d(t) = e t /L
La quantificazione del rischio di
impatto di un NEO con la Terra è
complicata dalla:
• caoticità dell'orbita su tempi scala
dell'ordine del secolo;
• incertezza della traiettoria nota solo in
modo probabilistico.
Nella regione di incertezza ogni punto è un asteroide virtuale
virtual asteroids
zone
Per conoscere come la regione evolve nel tempo
movendosi e modificando la propria forma, per ogni
asteroide virtuale si calcola mediante simulazione
numerica la traiettoria. Il calcolo è ripetuto per un
periodo massimo di 50 anni.
Quantificazione del rischio di impatto:
Dal 1999 è in uso la scala di Torino
1 MT = 100 Bombe di Hiroshima
La scala di Torino è uno
strumento di comunicazione con
il pubblico, studiato per limitare e
sintetizzare al massimo la
complessità dell’evento e
presentare in modo chiaro e
univoco il rischio di un singolo
impatto.
Nell’uso scientifico della Scala di Torino
si riscontrano alcuni problemi, tra i quali:
• il periodo di tempo che trascorrerebbe prima dell’impatto
non è preso in considerazione, fondamentale dal punto di
vista della difesa del pianeta;
• la classificazione non è continua ma discreta, perciò eventi
differenti sono ugualmente classificati;
• assegna valore 0 agli eventi con energia inferiore al
megatone indipendentemente dalla loro probabilità, quindi
non possono essere classificati eventi scientificamente
importanti ma con basso interesse pubblico.
Per ovviare ai problemi della scala di
Torino, recentemente si è proposta una
nuova scala denominata “scala di
Palermo”, in onore all’astronomo
palermitano Giuseppe Piazzi al quale si
deve la scoperta nel 1801 del primo
asteroide: “Cerere”
Grandezze in gioco nella scala di
Palermo:
• Energia attesa
Ê
• Rischio normalizzato R
Energia Attesa:
Ê = E·P
• grandezza probabilistica che misura il pericolo di
un evento specifico senza riferimento al tempo o
allo scenario in cui avviene la collisione.
– E = ½ m v2 : energia cinetica rilasciata nell’impatto. In
mancanza di dati attendibili la massa si stima dal
volume, dalla forma e dalla densità media dell’oggetto
valutata dalla sua classe spettrale;
– P è la probabilità di impatto calcolata in riferimento al
piano bersaglio dell’incontro, mediante simulazione
numerica delle orbite contenute all'interno della regione
d’incertezza.
L’energia attesa permette di
individuare il pericolo relativo a
un incontro in termini economici
umani o sociali in modo
abbastanza vicino alla Scala di
Torino
Rischio Normalizzato:
R = P/(f·T)
• Grandezza probabilistica data dal rapporto della
probabilità d’impatto P con il rischio di fondo.
– Frequenza di impatto f = 1 /  è una funzione statistica
dedotta dall'osservazione dei crateri da impatto, definita
come il reciproco della stima del periodo medio di
tempo  intercorso tra due impatti successivi.
– Rischio di fondo Rf = f·T, corrisponde alla probabilità
che un corpo di dimensione uguale o maggiore a quello
considerato colpisca la terra nell'arco di tempo T.
La scala di Palermo prende in
considerazione il tempo al quale
dovrebbe avvenire l'impatto e valuta
il pericolo di un impatto specifico
nel contesto della totalità di impatti
analoghi che ci si può statisticamente
aspettare nell'arco di tempo
considerato
Confronto tra la scala di Torino e la scala di Palermo
La scala di Palermo è adatta al
calcolo automatico quindi i
programmi di monitoraggio possono
calcolare in modo automatico il
pericolo di un impatto a partire dai
soli dati osservativi disponibili,
assegnando la corretta priorità alle
osservazioni dei NEO
Le tecniche relative alla protezione
della Terra e degli esseri viventi
prendono il nome di
strategie di mitigazione
Le immagini sono tratte da “Tumbling Stone”
- SpaceGuard Fundation -