Asteroid Day: ricordando Tunguska

Dal 2015, ogni anno il 30 giugno si celebra l’Asteroid Day, la giornata mondiale di sensibilizzazione sul problema degli asteroidi near-Earth: piccoli corpi in orbita attorno al Sole che costituiscono un rischio impatto per la Terra. La data scelta per questa serie di manifestazioni internazionali vuole ricordare la catastrofe di Tunguska, avvenuta il 30 giugno 1908. Tunguska è stato un evento eccezionale nella recente storia dell’umanità, ma non si deve pensare che dal 1908 a oggi la Terra non abbia subito altri impatti. In realtà le collisioni con piccoli asteroidi sono quasi all’ordine del giorno. Queste le collisioni avvenute negli ultimi mesi secondo il CNEOS del JPL (NASA):

  1. 22 giugno 2019: un piccolo asteroide di 3-4 m di diametro, battezzato 2019 MO dal Minor Planet Center, viene scoperto dai telescopi del progetto ATLAS poche ore prima di colpire la Terra alla velocità di circa 15 km/s. L’asteroide si è disintegrato a 25 km di quota nel cielo del mar dei Caraibi alle coordinate 14,9° N 66,2° W. Questo caso ricorda molto da vicino quello di 2008 TC3, il primo asteroide a essere scoperto circa 24 ore prima la collisione con la Terra avvenuta il 7 ottobre 2008 nei cieli del Sudan.
  2. 18 febbraio 2019: un asteroide di alcuni metri di diametro cade in atmosfera alla velocità di quasi 21 km/s esplodendo a 26 km di altezza nei cieli dello Zambia.
  3. 1 febbraio 2019: un asteroide di circa 3 m di diametro colpisce la Terra alla velocità di 16 km/s, genera uno spettacolare superbolide diurno ed esplode a circa 24 km di quota nei cieli dell’isola di Cuba.
  4. 18 dicembre 2018: un asteroide di 10 metri di diametro colpisce la Terra alla velocità di 32 km/s ed esplode a 26 km di quota nei cieli del Mare di Bering. Questo evento ha sviluppato un’energia di ben 173 kt, pari a 11 bombe atomiche di Hiroshima: solo 2,5 volte inferiore a quella sviluppata dall’asteroide di 15 m di diametro caduto a Čeljabinsk in Russia il 15 febbraio 2013.

Queste elencate sono solo le collisioni più rilevanti, ho trascurato tutti gli oggetti di diametri inferiori. Per nostra fortuna, se un asteroide ha dimensioni massime di 20-30 m e la coesione non è elevata, l’attrito con l’atmosfera costituisce uno schermo abbastanza efficace e il corpo viene frammentato e dissolto in un’esplosione finale ad alta quota. Veniamo ora alla “madre” di tutte le collisioni registrate in tempi storici: Tunguska.

Il giorno della Catastrofe

Ci sono date che segnano la storia e fanno da spartiacque: c’è un prima e c’è un dopo. Una di queste date storiche fu il 30 giugno 1908: quel giorno madre Natura ci ha ricordato che il pianeta che abitiamo, non si trova sotto una campana di vetro ma è un corpo celeste come tutti gli altri. Il palcoscenico? Una sperduta regione della Siberia centrale, in prossimità del fiume Podkamennaya Tunguska alle coordinate 60° 53′ 9″ N e 101° 53′ 40″ E. Era da poco sorto il Sole, l’aria era tranquilla e si annunciava una splendida giornata della breve estate siberiana. Nessun membro dello sparuto popolo nomade della zona, gli evenki, poteva sapere che, da lì a poco, avrebbero assistito a qualcosa d’incredibile, che molto raramente è concesso di vedere nel corso di una vita umana.

Alle 7:14 locali (00:14 UT), “qualcosa” esplose nell’atmosfera terrestre a una quota di circa 8 km dal suolo. L’esplosione fu terribile e l’energia liberata pari a circa 12,5 Mt, quasi 800 volte quella sviluppata dalla bomba atomica di Hiroshima (appena 16 kt): all’improvviso in cielo si “accese” un nuovo sole, apparentemente più luminoso di quello appena sorto all’orizzonte, visibile da 500 km di distanza. Il boato fu fortissimo, udito fino a 1.200 km di distanza. Sulla regione sottostante si abbatté una rovente onda termica seguita da una devastante onda d’urto, entrambe generate dalla disintegrazione del corpo nella bassa atmosfera.

Gli effetti furono dirompenti: 80 milioni di alberi vennero abbattuti o sradicati, 2.150 kmq di taiga siberiana furono spazzati via in pochi minuti. Solo gli alberi sotto il centro dell’esplosione restarono in piedi, pur spogli dei rami e completamente carbonizzati. In breve ogni forma di vita superiore fu eliminata.

Per rendere l’idea dell’ampiezza della devastazione possiamo immaginare cosa succederebbe se una cosa simile accadesse sulla città di Roma. In questo caso l’onda termica distruggerebbe tutto fino a Tivoli, mentre gli effetti di quella d’urto si sentirebbero fino a Velletri. Per fortuna la zona di Tunguska era quasi disabitata e i pochi testimoni oculari erano abbastanza lontano da sopravvivere alla catastrofe.

I sismografi e barografi europei registrarono il terremoto e l’onda d’urto atmosferica ed è grazie a questi dati strumentali che si conosce l’ora esatta dell’evento e si è potuto fare una stima ragionevole dell’energia rilasciata in atmosfera. L’evento di Tunguska ebbe risonanza sui giornali delle città più vicine. Anche se poste a diverse centinaia di km di distanza gli effetti dell’esplosione si erano fatti sentire. Nessun resoconto attendibile raggiunse Mosca e tutto cadde nel dimenticatoio.

Evento di Tunguska_alberi_abbattuti
Figura 1 – La devastazione degli alberi nella zona della catastrofe di Tunguska in una fotografia del 1929 ripresa durante la III spedizione di Kulik.
Tunguska_epicenter
Figura 2 – La zona della catastrofe di Tunguska visualizzata con Google Earth. Gli alberi sono ricresciuti anche se al suolo restano i tronchi di quelli caduti nel 1908. In alto a sinistra è visibile il lago Cheko (diametro di circa 500 m), con il tortuoso fiume Kimchu che entra ed esce dalla stessa sponda. La traiettoria di arrivo del corpo cosmico di Tunguska va dal basso verso l’alto, sulla retta Epicentro-lago Cheko.

Le testimonianze oculari

A parte i dati oggettivi costituiti dalle registrazioni strumentali e dalla devastazione della taiga, gli unici testimoni oculari furono i membri del popolo nomade degli evenki. Per una circostanza fortuita la zona della Catastrofe era praticamente disabitata, avendo una densità di popolazione di 20.000 persone su una superficie paragonabile all’Italia. Se l’evento di Tunguska si fosse verificato in Europa probabilmente le vittime sarebbero state centinaia di migliaia.

La Catastrofe ispirò la formazione di una nuova religione. Gli evenki interpretarono l’evento di Tunguska come una manifestazione della collera del loro dio del fuoco, Ogdy, disceso sulla Terra per distruggere la foresta come punizione per le trasgressioni dei malvagi. La zona della catastrofe fu considerata tabù, ossia maledetta, e nessun evenko si avventurò più verso la zona dell’epicentro. La paura era tale che quando Kulik organizzò la prima spedizione nel 1927 fece fatica a trovare delle guide locali disposte ad accompagnarlo in loco. Per fortuna sono arrivate fino a noi alcune testimonianze del popolo degli evenki raccolte dell’etnografo I.M. Suslov nel 1926-1928. Vediamone un paio:

1-Testimonianza di Akulina, in un accampamento a pochi km dal luogo della catastrofe:

Prestissimo, quando ancora tutti stavano tranquillamente riposando al riparo delle tende e delle capanne, tutto sembrò sollevarsi nell’aria. Quando ci ritrovammo a terra eravamo tutti ammaccati. Appena rinvenuti, dopo aver perso i sensi, avvertimmo un gran rumore e vedemmo la foresta incendiarsi e tutto attorno la desolazione più completa.

2-Testimonianza di Semenov a Vanavara, 70 km a sud-est dell’epicentro:

Per un attimo vedo in cielo una specie di enorme tubo blu. Dopo cala il buio. Sento un’esplosione che mi sbalza a molti metri dalla veranda e per un istante perdo conoscenza. La riprendo per udire un terribile botto che fa tremare il terreno e la casa. I vetri delle finestre si frantumano e subito dopo giunge un vento caldo.

La notte bianca del 30 giugno 1908

Gli effetti della catastrofe di Tunguska non sono terminati al mattino del 30 giugno. La notte tra il 30 giugno e il 1° luglio verrà ricordata, in diverse regioni della Siberia, della Russia e dell’Europa del nord come la «notte bianca» per via dell’alta luminosità del cielo notturno. Ecco alcune testimonianze tratte dai giornali dell’epoca:

Glasgow (Scozia):

…la luminosità diffusa nel cielo notturno era talmente intensa da permettere la lettura di quotidiani, senza l’uso di sorgenti luminose. In piena notte, gli oggetti proiettavano la loro ombra…

Berlino (Germania):

il cielo notturno si è tinto di verde e blu, e solo dopo la mezzanotte la luminosità si è ridotta ad una striscia sull’orizzonte.

I chiarori notturni durarono fino alla fine di luglio, in alcune regioni del Caucaso si tornerà alla normalità solo a fine agosto.

Sky-glow_Russia_night_30june1908
Figura 3 – Foto che mostra il cielo molto chiaro della notte fra il 30 giugno e il 1 luglio 1908.

Le spedizioni di Kulik

Solo nel febbraio 1927, ossia 19 anni dopo l’evento, il geologo russo Leonid Alekseevič Kulik (1883 1942), curatore della collezione di meteoriti del museo di San Pietroburgo, volle verificare se le leggende siberiane avevano un fondamento di verità e organizzò una prima spedizione verso la Siberia centrale. A mano a mano che s’inoltrava nella taiga Kulik si rese conto delle dimensioni dell’immane disastro, scoprendo stesi al suolo una quantità d’alberi incredibile: era l’aprile del 1927. Kulik fu il primo uomo ad arrivare nella zona dell’esplosione, tutt’altro che semplice da raggiungere, specialmente con i mezzi dell’epoca. Infatti, la Siberia è caratterizzata da un clima continentale, con estati brevi e calde (talvolta con episodi di riscaldamento decisamente accentuato) e inverni molto lunghi ed estremamente rigidi: le temperature scendono non di rado al di sotto dei -50 °C e la temperatura media si attesta sui -38 °C. Il 30 maggio 1927 Kulik stabilì che gli alberi erano stati abbattuti radialmente e identificò l’epicentro dell’evento.

Il geologo pensava che la Catastrofe fosse dovuta all’impatto di un asteroide e si sorprese molto quando non riuscì a trovare nessun cratere nell’epicentro. Questo mistero del “cratere mancanterestò inspiegato per parecchi anni e Kulik lo cercò sempre, anche nelle spedizioni successive alla prima, fatte nel 1928, 1929 e 1938. Le ricerche di Kulik furono interrotte dalla II guerra mondiale (morì di tifo nel 1942 in un campo di prigionia tedesco) ma le sue scoperte avevano trovato eco nel mondo scientifico e sui giornali. Il “Times” e il “New York Times” pubblicarono i resoconti delle sue spedizioni e fu l’inizio di un interesse e di una curiosità che resta tuttora immutata.

Kulik_tunguska
Figura 4 – A sinistra il geologo Russo Leonid Kulik, il primo ad organizzare spedizioni scientifiche sul luogo della catastrofe di Tunguska. Kulik si aspettava di trovare un cratere da impatto e delle meteoriti ma non trovò nulla di tutto ciò. Iniziava il “mistero” di Tunguska. A destra in alto la prima spedizione in marcia, in basso una tipica abitazione evenka.

Il dopo Kulik

Dopo la II guerra mondiale, la zona di Tunguska è stata meta d’innumerevoli spedizioni scientifiche internazionali, tutte con l’obiettivo di capire che cosa sia esploso nel cielo di Tunguska quella mattina del 30 giugno 1908. Sono state formulate molte ipotesi, alcune sicuramente fantasiose.

Ad esempio, nel 1946 lo scrittore siberiano A. Kazantsev ipotizzò che l’oggetto esploso nel 1908 fosse un’astronave aliena in fase d’atterraggio sulla Terra (ma non è mai stato trovato il più piccolo frammento che potesse avvalorare questa ipotesi). Nel 1973 J. Ryan propose invece l’ipotesi di un micro buco nero proveniente dalle profondità della galassia (ma avrebbe dovuto attraversare tutta la Terra ed emergere agli antipodi provocando una seconda Catastrofe). In realtà, la causa della Catastrofe è stata la caduta di un asteroide roccioso poco compatto (questo spiegherebbe l’esplosione in volo), di circa 60 metri di diametro con una massa di circa 4·108 kg, ossia centinaia di migliaia di tonnellate e una velocità in atmosfera di circa 16,5 km/s.

Questo scenario spiega anche la notte bianca immediatamente successiva all’evento. L’esplosione di un piccolo asteroide roccioso in atmosfera libera una gran quantità di polveri che possono essere scagliate ad alta quota e distribuite dai venti su un’ampia zona della superficie terrestre. Qualcosa di analogo, anche se su scala maggiore, accade durante le grandi eruzioni vulcaniche, come quella storica del Krakatoa del 1883. Le nubi d’alta quota diffondono la radiazione solare anche quando in superficie è già calata la notte aumentando la luminosità del fondo cielo. Tuttavia, la soluzione definitiva dell’enigma non è ancora stata scritta. Anche l’Italia ha dato un notevole contributo per la soluzione del caso Tunguska.

La spedizione Tunguska91

Nel luglio 1991 partì la prima spedizione italiana, organizzata dall’Università di Bologna, alla volta di Tunguska. La spedizione era guidata da Giuseppe Longo insieme a Menotti Galli, Stefano Cecchini e Romano Serra. Lo scopo della spedizione era cercare tracce del corpo cosmico di Tunguska nella resina dell’epoca. Secondo Galli infatti, il materiale componente il corpo cosmico di Tunguska doveva essersi ricondensato in microsferule dopo l’esplosione (dell’ordine di qualche millesimo di millimetro) che cadendo potevano essere rimaste intrappolate nella resina degli alberi sopravvissuti all’esplosione.

L’ipotesi si rivelò giusta: furono raccolte diverse migliaia di particelle, poi analizzate a Bologna, che mostrarono seri indizi a favore di un corpo di natura asteroidale. Infatti, le microparticelle trovate dal gruppo bolognese nella resina degli alberi contenevano elementi pesanti come Fe, Ca, Al, Si, Au, Cu, S, Zn, Cr, Ba, Ti, Ni, C e O tutti compatibili con una composizione di tipo asteroidale.

Tunguska_91_contenuto di particelle alto Z
Figura 5 – Distribuzione temporale delle 518 particelle ad alto Z presenti nei campioni di resina prelevati a Tunguska. Come si vede c’è un notevole picco di elementi pesanti in corrispondenza del 1908, mentre prima e dopo i valori sono notevolmente più bassi (G. Longo, R. Serra, S. Cecchini, M. Galli, Planetary and Space Science 42, n.2, 163-177, 1994).

La spedizione Tunguska99

Nel luglio del 1999 i ricercatori italiani, sempre guidati da Longo, organizzarono un’altra spedizione assieme a ricercatori dell’Osservatorio Astronomico di Torino (M. Di Martino) e dell’Istituto di Geologia Marina del CNR in Bologna, per un totale di circa 20 persone.

Lo scopo della seconda spedizione era aumentare il numero di particelle del corpo esploso. Per questo motivo venne esplorato e carotato (per la prima volta) il piccolo lago Cheko, posto circa 8 km a nord-ovest dall’epicentro dell’esplosione. Questo piccolo lago, alimentato dalle acque del fiume Kimchu è di profilo ellittico, con dimensioni di 700 × 300 metri, un diametro medio di circa 500 metri e una profondità massima di 56 metri. L’asse maggiore del lago è orientato con un azimut di circa 140°.

Il ragionamento era che se il lago era presente al momento dell’esplosione nei sui sedimenti dovevano essere presenti un buon numero di particelle con composizione chimica ad alto Z, analoga a quelle trovate nelle particelle della spedizione Tunguska ’91. A questo scopo la spedizione era equipaggiata con un catamarano gonfiabile dotato, fra le altre cose, con un ecoscandaglio in grado di ricostruire la topografia del lago. L’esplorazione di questo lago ha però dato inizio ad un nuovo capitolo della storia di Tunguska.

ceko
Figura 6 – Un’immagine aerea del lago Cheko rivolta verso la sponda dove il fiume Kimchu entra ed esce dal lago.

La controversa origine del lago Cheko

Secondo una ipotesi formulata nel 2007 dal ricercatore Luca Gasperini dell’Istituto di Scienze Marine del CNR di Bologna (vedi Figura 7 per la referenza), il lago Cheko sarebbe quello che rimane di un cratere da impatto formatosi in seguito alla caduta di un frammento – o del nucleo – dell’asteroide originario delle dimensioni di circa 5-10 m. Abbiamo detto prima che, nonostante accurate ricerche, non è mai stato trovato nessun frammento macroscopico (alias meteorite), dell’asteroide responsabile della Catastrofe. In fase di disintegrazione atmosferica ci si aspetterebbe la formazione di diversi frammenti macroscopici in grado di raggiungere il suolo come è avvenuto, ad esempio, con l’evento di Čeljabinsk nel 2013. Quindi possiamo ben immaginare uno scenario in cui, in seguito all’esplosione a circa 8 km di quota, un grosso frammento – o il nucleo stesso dell’asteroide spogliato dello strato di rubble pile – arriva al suolo e scava un cratere da impatto che si può allargare in seguito a collasso e scioglimento del permafrost fino ad essere invaso dalle acque del vicino fiume Kimchu diventando un lago.

Quali sono gli elementi a sostegno? Per prima cosa il lago non è presente nelle mappe militari della regione stilate dall’esercito Russo nel 1883 e – secondo – ha la forma a imbuto. Appare improbabile che il lago sia stato scavato direttamente dal fiume Kimchu perché è troppo profondo (56 metri). In effetti i tipici laghi siberiani sono causati dallo scioglimento del permafrost, quindi hanno il fondo piatto, il Cheko invece – come abbiamo detto – ha la forma a imbuto (vedi figura 7). Se il Cheko fosse un cratere, attorno al lago mancherebbero gli ejecta che però potrebbero essere spariti in seguito allo scioglimento del permafrost più superficiale. La forma del lago è ellittica e questo sarebbe compatibile con un impatto avvenuto con una traiettoria a bassa inclinazione rispetto all’orizzonte, sicuramente minore di 10°.

Molto interessante sono i risultati dell’analisi dei sedimenti del lago, che sono strutturati. C’è uno strato superiore con deposizione laminare dello spessore di circa 80 cm, una regione di transizione dello spessore di 40 cm e una regione caotica più profonda dello spessore di 55 cm. La datazione dei sedimenti lacustri è stata fatta con l’analisi dei radionuclidi di Pb-210 e Cs-137. Questo ha premesso di stabilire per l’età della regione di transizione il 1908. I pollini delle piante acquatiche che popolano il lago ritrovati nei sedimenti sono presenti solo dopo la regione di transizione e non prima. Questo indica che prima della formazione della regione di transizione, ossia prima del 1908, non era presente l’acqua del lago necessaria per il sostentamento delle piante acquatiche.

Nel luglio 2016 un team di ricercatori russi di Krasnoyarsk e Novosibirsk ha esplorato nuovamente il Lago Cheko per stimare la sua età estraendo carote dal fondo e analizzando i radionuclidi Pb-210 e Cs-137. Il risultato del loro lavoro è che il Cheko avrebbe un’età di almeno 280 anni, quindi sarebbe antecedente alla Catastrofe (Rogozin et al., Sedimentation rate in Cheko Lake). Tuttavia, questi autori hanno basato le loro conclusioni sulla stima dell’età dei soli radionuclidi, che è affidabile per un periodo di tempo limitato dopo il 1908, e hanno estrapolato l’età indietro nel tempo usando un modello lineare. Questa ipotesi non è fondata, perché si va oltre l’affidabilità della datazione con gli isotopi citati sopra. Come si vede il problema dell’origine del lago Cheko è più aperto che mai. Per un riepilogo si può leggere l’articolo di Foschini et al., The atmospheric fragmentation of the 1908 Tunguska Cosmic Body: reconsidering the possibility of a ground impact. La “caccia” alla soluzione dell’evento di Tunguska continua!

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Figura 7 – Il profilo del lago Cheko è a imbuto e non piatto come i tipici laghi siberiani. La sua somiglianza con un cratere da impatto di dimensioni simili come il cratere Odessa è molto intrigante (L.Gasperini, F.Alvisi, G. Biasini, E. Bonatti, G. Longo, M. Pipan, M. Ravaioli, R. Serra: “A possible impact crater for the 1908 Tunguska Event“, Terra Nova, Vol. 19, n. 4, pp. 245–251, June 2007).

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