EEE Extreme Energy Events

3 – RAGGI COSMICI E CORPI CELESTI

3.1 – I corpi celesti che arrivano sulla Terra

Un altro interessante risultato da legare al flusso dei raggi cosmici è quello relativo ai corpi celesti che arrivano sulla Terra. La loro frequenza non è facile da ricostruire in quanto un impatto cosmico sulla Terra viene cancellato nel corso dei secoli, sia dalle attività tipiche della nostra atmosfera, sia dai moti tellurici della crosta terrestre, inclusi quelli di natura vulcanica.

3.2 – La Luna ci illumina su tante cose

3.2.1 – Scoperta sulla Luna la legge delle “aree eguali”

È la Luna che può illuminarci. Essa infatti non ha atmosfera e non ha attività vulcanica. Sulla Luna è stato possibile scoprire la famosa legge delle “aree eguali” per i crateri prodotti dal bombardamento cosmico nel corso di millenni e millenni. Questa legge dice ad esempio che, se ci sono cento milioni (10^8) di crateri con diametro di dieci metri, ce ne devono essere un milione (10^6) con diametro da cento metri. E diecimila (10^4) con diametro da mille metri. Infatti:

La legge delle “aree eguali” è una conseguenza immediata del modo in cui un insieme di corpi di grosse dimensioni si trasforma, a furia di collisioni, in un insieme di dimensioni sempre più piccole. Da quando Galilei iniziò a osservare la Luna nessun nuovo cratere, grande o piccolo, è apparso nella sua superficie, salvo quello che passiamo a illustrare. Il 15 novembre del 1953 un americano amante delle Stelle e della Luna, Leon Stuart, fotografò un fugace punto brillante sulla superficie del nostro satellite.
L’astronomo non professionista dette di quella fugace luce un’interpretazione destinata a restare controversa: dovuta cioè all’impatto di un asteroide con la superficie lunare. Nel 1994 la sonda spaziale “Clementine” ha ripreso diverse foto della superficie lunare che solo adesso sono state analizzate da due ricercatori americani. Risultato: nel punto fotografato da Stuart nel 1953 c’è un cratere. Le sue dimensioni sono tali che, per produrlo, è stato necessario l’impatto di un asteroide il cui raggio doveva essere di dieci metri. L’energia dell’impatto giustifica perfettamente il fugace punto brillante fotografato da Stuart.
A parte questo “piccolo” colpo nessun altro oggetto cosmico è arrivato sulla Luna. È probabile che nel passato il Sistema Solare sia stato sottoposto a collisioni cosmiche con una intensità molto forte rispetto ai tempi storici (diecimila anni).
È bene ricordare che un proiettile cosmico dal diametro di cento metri produce sulla Terra un cratere da un chilometro, se è di ferro. Questo proiettile non sarebbe facile vederlo con le attuali stazioni di osservazione.

3.2.2 – La luce della Terra riflessa dalla Luna ci aiuta a capire il clima e la sua evoluzione

Noi possiamo goderci il “chiarore lunare”; se fossimo sulla Luna potremmo vedere la luce che la Terra riflette sulla Luna. Un sistema di osservazione montato su diversi satelliti della NASA ha permesso di misurare il “chiarore terrestre” negli ultimi 20 anni. Dal 1984 al 1995 c’è stato un continuo declino e una caduta repentina dal 1995 al 1996. Il “chiarore terrestre” ha continuato a indebolirsi fino al 2000. Negli ultimi tre anni le cose stanno cambiando e il “chiarore” della Terra è cresciuto fino a toccare il valore che aveva alla fine del primo decennio.
L’interesse del “chiarore terrestre” è dovuto al fatto che quando la sfera terrestre è coperta di nuvole, la quantità di luce riflessa è inferiore. Meno “chiarore terrestre” corrisponde infatti a copertura nuvolosa più forte. Questi risultati sono molto importanti per il progetto della NASA “Satellite Cloud Climatology Project”.
Per chi si trovasse sulla Luna, la Terra brillerebbe di luce come fa la Luna con noi.
La luce riflessa dalla Terra può finire nella superficie della Luna che a noi appare non illuminata dal Sole. Questa superficie lunare diventa quindi leggermente brillante: un fenomeno capito da Leonardo da Vinci e oggi misurato con alta precisione dagli scienziati di due istituti americani, il New Jersey Institute of Technology e il California Institute of Technology, che partecipano al progetto della NASA per seguire come varia negli anni la copertura nuvolosa globale della Terra.
Questa “copertura globale” ha un ruolo decisivo per costruire un modello matematico in grado di spiegare il passato e di prevedere il nostro futuro climatologico.

3.2.3 – L’ombra dei raggi cosmici dovuta alla Luna e al Sole visti da sotto il Gran Sasso

Come abbiamo detto più volte agli inizi del secolo scorso nessuno aveva saputo immaginare l’esistenza di raggi che vengono dalle regioni più lontane dell’Universo e che, per questo, vennero chiamati raggi cosmici. L’origine è ancora tutta da capire. Essi rappresentano la firma di quello che accade un po’ ovunque nell’Universo. Di certo sappiamo che i raggi cosmici “primari” non hanno alcuna direzione privilegiata. Se incontrano la Luna vengono assorbiti dalla sua massa. E anche se incontrano il Sole. Ecco perché è possibile escogitare un modo per “vedere” gli effetti prodotti dalla Luna e dal Sole standosene a migliaia di metri sottoterra. La maggior parte (85%) dei raggi cosmici consiste di protoni: e cioè nuclei dell’elemento più leggero, l’Idrogeno. Poi vengono i nuclei dell’Elio (14%), cui si dà il nome di particelle “alfa”, ciascuna fatta con due protoni e due neutroni. Il resto è costituito da nuclei di elementi pesanti.
Immaginiamo un protone che incida sulla materia di cui è fatta la nostra atmosfera. Essendo questa materia fatta di nuclei diversi, il protone interagendo con uno di questi nuclei, produrrà le cosiddette “particelle secondarie” e cioè i “mesoni”, scoperti nel 1947 da Lattes, Occhialini e Powell. Questi “mesoni” si trasformano in“muoni” nel volgere di una piccolissima frazione di secondo.
A quei tempi il problema era di trovare la “colla” che mancava all’appello.
C’era quella elettromagnetica – la luce – che serve per incollare atomi e molecole; mancava quella “nucleare” per incollare i pezzettini di nuclei (protoni e neutroni). La scoperta del primo esempio di “colla” nucleare (il mesone detto pi-greco) fece tirare un sospiro di sollievo ai nostri padri.
Fermi infatti commentò la scoperta dicendo «Forse abbiamo capito quasi tutto». Il “forse” e il “quasi” dovevano rivelarsi di straordinaria saggezza: quella“colla” era il primo passo verso la scoperta di un nuovo mondo cui ci hanno portato i “raggi” che ci permettono di “vedere” la Luna e il Sole nonostante le enormi quantità di materia rocciosa che sta sopra i Laboratori del Gran Sasso.
La montagna ha il ruolo di ridurre per un milione di volte l’enorme quantità di raggi “primari” e “secondari” che continuamente arrivano un po’ da ovunque.
Sarebbe impossibile ascoltare la nota di un violino quando lo stadio esplode di entusiasmo per il gol vincente della squadra del cuore. Ci vuole silenzio per apprezzare quella nota.
Nei Laboratori Gran Sasso c’è il “silenzio cosmico”. I “raggi” cosmici vengono ridotti di un milione di volte ma qualcuno di essi riesce a passare attraversando la montagna. Sono quelli che ci servono per “vedere” il Sole e la Luna.
Questi “raggi” sono detti “muoni”; purtroppo i nostri occhi non riescono a vederli.
Per far questo sono necessari speciali e sensibilissimi strumenti. È con essi che è stato realizzato un Telescopio – in sigla MACRO – capace di misurare con estrema precisione da dove vengono i “raggi” che attraversano la montagna e cioè – come detto già – i “muoni”.
Questi “raggi” sono l’ultimo stadio di un processo a catena la cui origine è nelle sconfinate profondità del Cosmo. Quando la Luna si trova lungo la strada non arrivano più i “muoni” in quanto i raggi “primari” da cui nascono i “muoni” sono stati bloccati dalla Luna. Se lungo il percorso dei raggi cosmici “primari” c’è il Sole essi vengono assorbiti e al Gran Sasso non possono più arrivare quei raggi che sono l’ultimo stadio della loro esistenza.
È bene fare una precisazione: quello che il Telescopio MACRO misura è la mancanza di “muoni” nelle direzioni lungo le quali vengono a trovarsi sia la Luna e sia il Sole. È come se nel Telescopio venissero proiettate l’ombra della Luna e l’ombra del Sole. “MACRO” misura la certezza che ci debbono essere corpi celesti in grado di produrre “ombre”. E che questi corpi celesti sono il nostro satellite (la Luna) e la nostra sorgente di luce e calore (il Sole). Questa serie di studi sono stati realizzati da una squadra di fisici provenienti da molte nazioni, tra cui Brasile, Canada, Gran Bretagna, Russia, Romania, Stati Uniti, Mali, India e Pakistan. Quando vennero scoperti i raggi cosmici, nessuno avrebbe immaginato che un giorno sarebbero serviti per osservare le “ombre” della Luna e del Sole dal cuore di una montagna.

3.2.4 – Le due scuole di pensiero sulla Luna

Ci sono due scuole di pensiero per la Luna. Una sostiene che si tratta di un grosso asteroide “caduto” nella trappola gravitazione della Terra. L’altra scuola di pensiero sostiene che fu un asteroide grosso come Marte che colpì la Terra appena 50 milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare.
Ricerche fatte da geologi del Politecnico di Zurigo portano acqua la mulino della collisione gigantesca. Studiando alcuni campioni di rocce lunari, essi infatti hanno scoperto che l’Ossigeno presente in queste rocce ha la stessa composizione“isotopica” di quello presente nella rocce della nostra Terra. Per composizione“isotopica” si intende quella delle strutture neutroniche.
Il nucleo d’Ossigeno normale è fatto con otto protoni e otto neutroni. Ci sono però varietà di Ossigeno con numeri diversi di neutroni. Le proprietà chimiche dell’Ossigeno dipendono dal numero di protoni. L’Ossigeno quindi rimane Ossigeno se cambia il numero di neutroni nel nucleo. Alle varietà con numeri diversi di neutroni si dà il nome di varietà “isotopiche”. Rocce con identiche varietà“isotopiche” di uno stesso elemento è molto probabile che vengano dallo stesso corpo celeste. La Luna quindi sarebbe un pezzo della Terra staccatosi per colpa di un gigantesco asteroide. Purtuttavia studi e ricerche ulteriori potrebbero portare a sorprese. Bisogna saperne di più.

3.3 – Alcuni esempi del bombardamento cosmico

Grazie agli studi teorici sulle attività di oggetti cosmici nel sistema solare è però possibile elaborare modelli in grado di dirci le eventuali frequenze che questo tipo di bombardamento cosmico possiede.
L’ultimo corpo celeste, di una potenza devastatrice di poco superiore alla bomba che distrusse Hiroshima, ha colpito il Canada nel 1965. Con una potenza di impatto mille volte più grande, un oggetto cosmico colpì la Siberia nel 1908, esplodendo a cinque chilometri di altezza. La sua potenza era pari a tredici Megaton (un Megaton equivale alla potenza esplosiva di un milione di tonnellate – un miliardo di chili – di tritolo).
In Arizona, cinquantamila anni fa, un asteroide di ferro e nichel, scavò un cratere profondo duecento metri con una circonferenza di tre chilometri.
Sessantacinque milioni di anni fa, un asteroide di potenza cento milioni di volte quella che devastò la Foresta Siberiana si abbatté sulla Terra.
Fu così che scomparvero i Dinosauri e con essi il 70% delle specie animali che vivevano allora. L’impatto di quell’oggetto cosmico produsse un cratere dal diametro di duecento chilometri. Cratere scoperto nel 1992 a Chixuleels, in Messico.

3.4 – E adesso una domanda

E adesso una domanda: esiste una relazione tra la frequenza di questi corpi cosmici (asteroidi e comete) e la frequenza di raggi cosmici? La prima risposta ovvia è che non dovrebbe esserci alcuna relazione, trattandosi di fenomeni totalmente diversi. Metterli a confronto è però interessante. È bene dire subito che, su basi puramente statistiche, la frequenza di una collisione del nostro pianeta con un oggetto cosmico pari a dieci milioni di Megaton, 107 Mt, si valuta sui milioni di anni.
Quelli con potenza devastatrice pari alla bomba che distrusse Hiroshima (13.000 tonnellate di tritolo equivalente, quindi 0.013 Mt ) hanno una frequenza di circa uno all’anno. C’è da precisare che la superficie della Terra su cui ci sono centri importanti di vita è molto piccola: qualche percento della superficie totale.
Attenzione, questo valore rappresenta tutti quei luoghi in cui, se avviene qualcosa, la notizia non si perde in testimonianze contraddittorie e confuse. Il caso della cometa che colpì la Siberia nel 1908 è un esempio lampante. Ricordiamone i punti essenziali.

3.5 – Una bomba cosmica superiore a dieci Megaton in Siberia

Il 30 giugno del 1908, nella zona del fiume Tunguska in Siberia, un oggetto cosmico fatto di ghiaccio e argilla devastò un’enorme superficie di Foresta Siberiana.
Il diametro di quel proiettile cosmico era di novanta metri. Esso si è disintegrato esplodendo a circa cinquemila metri d’altezza.
La potenza di quell’esplosione è stata pari a una bomba-H superiore ai dieci Megaton (circa 13). Quelle montate sui missili intercontinentali non superano la potenza del Megaton. Ne basta uno solo – di Megaton – per distruggere una grande metropoli. Per fortuna in quel remoto angolo del mondo non c’era nessuno. L’onda d’urto fu talmente potente che venne registrata da molti osservatori.
Se quello che nel 1908 è successo in Siberia fosse occorso in Europa, nessuno avrebbe potuto ignorarne le conseguenze. E invece è un puro caso se quella bomba da oltre dieci Megaton, che ha devastato un’immensa quantità di alberi della Foresta Siberiana, non sia passata inosservata. Infatti, quello che spinse una spedizione scientifica ad andare in Siberia furono le registrazioni dell’onda d’urto da parte della primordiale catena di strumenti sismici installati in alcuni laboratori attorno al mondo appena pochi anni prima del 1908.
Se quella primitiva Rete Meteorologica Sismica fosse stata installata nel 1910, nessuno si sarebbe mosso. Ci vollero ben diciannove anni prima che nella zona della Tunguska arrivasse un gruppo di scienziati. Questi, a parte lo spettacolo desolante di un enorme numero di alberi abbattuto, tornarono indietro scoraggiati per non avere trovato alcun cratere. Ricerche ulteriori non poterono che confermare quanto era già stato osservato: niente segni di impatto a Terra.
Oggi sappiamo il perché: quell’oggetto cosmico aveva un diametro di novanta metri e non poteva arrivare fino a Terra, essendo fatto di ghiaccio e argilla.
Per via dell’enorme attrito con l’aria, è esploso prima di toccare il suolo. Ecco perché non c’era il buco cercato.

3.6 – La frequenza del bombardamento cosmico

Come detto già, un asteroide o cometa con potenza pari a quella delle bombe che distrussero Hiroshima e Nagasaki, arriva sulla Terra una volta l’anno.
Passando a una potenza 30.000 (trentamila) ≡ 3 × 104 volte maggiore, il calcolo prevede un impatto ogni mille anni (103 anni). Un impatto devastatore a livello planetario accade quando si arriva a una potenza pari a 70.000.000 (settanta milioni) ≡ 7 × 107 di volte Hiroshima. La frequenza scende a un colpo ogni milione di anni. Ciò è riassunto nella Tabella 2.

Come detto prima, nel 1965, in Canada, in una zona fortunatamente disabitata, piombò un asteroide (cui è stato dato il nome di Revelstoke) con una potenza devastatrice pari a una volta e mezzo quella che distrusse Hiroshima. Si era in piena Guerra Fredda e quell’evento gli scienziati di Erice lo studiarono per capire entro quali limiti esso avrebbe potuto essere interpretato da un sistema di difesa, come l’inizio di un attacco nucleare: scatenando quindi lo scontro nucleare Est-Ovest per errore. Adesso che l’incubo di una guerra nucleare USA-URSS è finito, il problema degli asteroidi rimane, non come pericolo di falso allarme nucleare, ma di colpo gravissimo per la vita sul pianeta. Nessuno può dire quando potrebbe verificarsi. Però, sulla base di alcuni modelli teorici, i tempi in gioco sono confrontabili con la nascita di una civiltà (diecimila anni).

3.7 – Effetti sulle caratteristiche vitali della Terra

È bene precisare che l’impatto di un asteroide, con potenza devastatrice tremila volte più grande della bomba che distrusse Hiroshima, incomincia a entrare nella classe di quei fenomeni che possono incidere su alcune caratteristiche vitali del nostro pianeta, come sono la fascia d’Ozono, possibili onde giganti – tsunami – prodotte dall’impatto con il mare, effetti sul clima e sull’agricoltura. Lo studio rigoroso delle conseguenze di tali fenomeni è difficile, mentre è più sicuro il calcolo delle frequenze d’impatto in funzione della potenza devastatrice. Ad esempio, come detto nella Sezione 3.6, se da quella di Hiroshima si passa a una potenza trentamila volte maggiore, il calcolo prevede un impatto ogni millennio. Siccome la Terra solida è un terzo del totale, si arriva facilmente sui tremila anni, per un impatto su terraferma. E qui siamo ancora al limite per le conseguenze seriamente catastrofiche.
Tenendo sempre come riferimento Hiroshima, quando si arriva a una potenza settantamila volte più grande, la devastazione assume rilievo planetario.
L’impatto devastatore a livello planetario è terribile quando si tocca una potenza pari a settanta milioni di volte Hiroshima. Per nostra fortuna la frequenza scende a un colpo ogni milione di anni. Diciamo subito che le conquiste della Scienza permettono di dare una risposta sicura e positiva alla domanda se ci si può difendere da proiettili cosmici.

3.8 – Osservazioni terrestri su ere geologiche e crateri

Ma vediamo cosa ci dicono le osservazioni fatte qui sulla Terra. Esse si dividono in due classi: studio delle ere geologiche e ricerca dei crateri. È possibile studiare le grandi estinzioni delle forme di vita sul pianeta a partire da cinquecentosettanta milioni di anni fa. Motivo: soltanto a partire da quest’epoca si possono sicuramente datare fossili di vita marina. Viene fuori che di estinzioni se ne possono identificare quattro. L’ultima è occorsa sessantacinque milioni di anni fa. È quella dei dinosauri. Ma ce ne sono ben altre tre. Una, duecentoquindici milioni di anni fa. Un’altra trecentosessanta milioni di anni fa; la più remota quattrocentotrentacinque milioni di anni fa. Molti problemi sono ancora da capire per ricostruire con maggiore rigore la storia del lontano passato in cui qualcosa di terribilmente potente colpì la Terra dal Cosmo. Lo studio di questi eventi lontani nel tempo è appena agli inizi.

3.9 – L’orbita terrestre fino a che punto è stabile?

La causa prima dell’esistenza di questi proiettili cosmici è l’instabilità gravitazionale. I nostri padri ci avevano abituati a pensare che la Terra girerà sempre attorno al Sole, fino a quando il Sole esisterà. E che per nessun motivo la nostra Terra può abbandonare la sua orbita per andare a spasso nel Cosmo. I nostri trisavoli sapevano che i sistemi con tanti corpi gravitazionali in gioco, come è il nostro sistema planetario solare, non possono essere stabili. Però è necessario potere eseguire calcoli per arrivare a precise conclusioni.
Ci sono volute sei ore di calcolo al supercomputer per valutare in dettaglio le orbite che i pianeti del Sole (escluso Plutone) faranno nei prossimi duecento milioni di anni. Se questi calcoli avesse dovuto farli un esperto usando carta e matita, sarebbe dovuto restare a tavolino cinquantamila anni. Ed ecco un risultato di grande interesse. La nostra Terra ha una traiettoria la cui stabilità è assicurata solo per i prossimi dieci milioni di anni. Questi calcoli dipendono dalle condizioni iniziali. Un errore, di appena una parte su un miliardo di parti, diventa enorme dopo cento milioni di anni.
La traiettoria della nostra Terra, nel suo ruotare attorno al Sole, dipende dalle condizioni iniziali. I calcoli ci assicurano che continueremo a girare attorno alla nostra Stella sicuramente per i prossimi dieci milioni di anni. Poi non si può escludere che la Terra abbandoni la sua traiettoria. Questo non vuol dire che la abbandonerà sicuramente, ma che, usando tutte le informazioni a nostra disposizione, noi non possiamo essere certi di alcuna conclusione.
Se qualcuno avesse dubbi sulla esistenza dell’instabilità gravitazionale, dia un’occhiata ai crateri sulla Luna (Sezione 3.2). O a quelli sulla Terra, il cui numero continua ad aumentare. Ad esempio, in Arizona, dove fino a poco tempo fa se ne conosceva uno soltanto – il più grande da noi citato – ne sono stati trovati altri dieci.

3.10 – Da dove vengono gli asteroidi?

La sorgente degli asteroidi si trova tra Marte e Giove: nella cosiddetta Fascia degli Asteroidi. Nello Spazio tra Marte e Giove, invece di un satellite del Sole, c’è un numero enorme di corpi celesti piccoli e grandi. I due più grandi sono Cerere (raggio: 500 chilometri) e Pallas (raggio: 300 chilometri). Ce ne sono poche centinaia grossi quanto dieci volte il Monte Bianco. Di piccoli ce n’è un numero enorme e ancora più di piccolissimi, fino alle dimensioni di una pietra, per arrivare ai granelli di sabbia.
Più sono piccoli e più grande è il loro numero: milioni e milioni.
La massa di Cerere è un terzo della massa totale della “Fascia” di Asteroidi.
Però la massa totale di tutti gli asteroidi non arriva al totale della massa del “pianeta” mancante che, per secoli e secoli, generazioni di astronomi si aspettavano dovesse esserci tra Marte e Giove. Questa “massa mancante” si pensa sia dovuta ad asteroidi che, per un effetto scoperto in tempi recenti, l’instabilità gravitazionale (Sezione 3.11), hanno abbandonato la “Fascia”, finendo alcuni sulla Luna, molti sulla nostra Terra [Ref. 11] e la maggior parte in giro nel Sistema Solare.
Il Sistema Solare consta di quattro satelliti “terrestri” (Mercurio, Venere, Terra e Marte), piccoli e rocciosi la cui rotazione a trottola va da 24 ore (noi) a 243 giorni (Venere), come riportato nella Tavola 3. I satelliti “non terrestri” (Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone) enormi e gassosi (eccetto Plutone che è fatto essenzialmente di ghiaccio ed più piccolo della Luna) ruotano a trottola in meno di un giorno.
Il vero problema del Sistema Solare è di natura astrofisica: nessuno può dire di averne capito le origini. Non si può escludere che, almeno una parte delle sue strutture, tra cui anche la nostra stessa Terra, venga da lontano: da un’altra Stella.
Nella Tavola 3 ci sono i dati più importanti sul Sistema Solare.
Noi distiamo dal Sole centocinquanta milioni di chilometri. Per avere un’idea della posizione in cui si trovano gli altri satelliti del Sole è bene prendere questa distanza (detta Unità Astronomica: simbolo UA) come unità di misura. Una curiosità: la distanza Terra-Luna (384˙400 km), in Unità Astronomiche, vale 0,0026 UA.

Nella prima colonna della Tavola 3 ci sono le distanze dei nove satelliti del Sole espressi in (UA). Nella colonna 2 ci sono i raggi equatoriali in chilometri. Nella colonna 3 c’è la durata della rotazione a trottola espressa in giorni (per Mercurio e Venere) e ore (h) con minuti (m) e secondi (s) per gli altri. Infine nella colonna 4 c’è il Tempo necessario per una rotazione nell’orbita attorno al Sole, espressa in giorni (per Mercurio, Venere, Terra e Marte) e in anni (per gli altri).
Per capire come mai, soltanto adesso, si parla della Fascia degli Asteroidi, quale sorgente dei corpi celesti, le cui traiettorie intersecano sia l’orbita della nostra Terra, sia le orbite degli altri pianeti, bisogna rendersi conto del salto di qualità che i calcoli astronomici hanno fatto, grazie all’avvento dei supercomputer. La Fascia degli Asteroidi contiene un numero grandissimo di pianeti. Per ciascuno di questi pianeti non basta conoscere la forma dell’orbita e il suo orientamento. Sono necessari altri dati. In termini specialistici è necessario lavorare nel cosiddetto “spazio dei parametri”. Ogni pianeta-asteroide è caratterizzato da un punto in questo spazio. Se esso si trova in posizione “anomala” prima o poi lascerà i suoi compagni di viaggio e
finirà, sulla Luna, sulla Terra o su qualsiasi altro oggetto del sistema solare. Oppure si metterà a ruotare attorno al Sole su un’orbita totalmente diversa da quella che aveva nella Fascia degli Asteroidi.
Nessuno può dire quando un certo asteroide lascerà la sua normale traiettoria per diventare un pericoloso proiettile cosmico. È come se, osservando una pentola d’acqua in procinto di bollire, volessimo sapere qual è la molecola che per prima uscirà dalla massa d’acqua. Noi siamo sicuri che, in determinate zone dell’acqua che c’è nella pentola, sono state prodotte condizioni di instabilità. Esse permetteranno all’acqua di bollire e ad alcune molecole (non sappiamo quali) di uscire dalla massa liquida.

3.11 – L’origine dell’instabilità gravitazionale

Le condizioni di instabilità nel sistema solare sono causate dalle interazioni gravitazionali tra tutti i corpi celesti in gioco. Attenzione, se si considera l’attrazione tra due corpi, il sistema è stabile. Ma non esistono due corpi e basta, bensì un enorme numero di corpi celesti.
Lo ripetiamo ancora una volta: le orbite dei corpi celesti, quando si includono nei calcoli tutti gli effetti gravitazionali, con le loro incertezze di misura, escono dal rigore di una esatta prevedibilità. Un asteroide può restare nella sua orbita per centinaia di migliaia di anni. A un certo istante, però, per instabilità gravitazionale, abbandona la sua orbita. E parte verso lo spazio cosmico. È lo stesso fenomeno di instabilità gravitazionale a produrre le comete le cui origini sono alle estreme periferie del Sistema Solare.
Un esempio di sconvolgimento cosmico prodotto da cometa è quanto accadde nel 1908 in Siberia (Sezioni 3.3, 3,5, 3.6 e 3.12). È probabile che sia stata anche una enorme cometa a produrre l’estinzione dei dinosauri (Sezione 3.3).
Comete, “stelle cadenti”, meteoriti che abbondano nei musei scientifici, crateri della Luna, crateri terrestri, ci dicono che l’instabilità gravitazionale è una proprietà sicura e scontata dei sistemi gravitazionali complessi, come è il sistema planetario solare nel quale siamo nati e viviamo. Per tanti anni l’uomo era stato portato fuori strada anche da alcuni dettagli apparentemente sbagliati. I crateri sono tutti a perpendicolo: invece se li aspettavano con un angolo di incidenza. Non è corretto: debbono essere tutti a perpendicolo. L’angolo di incidenza non c’è più in quanto l’energia è talmente elevata che l’esplosione non può più “ricordare” la direzione di moto del proiettile cosmico. C’era anche la forma dei crateri che non si riusciva a capire, anche se molte cose giuste, dette negli anni Trenta e dimenticate, è stato necessario riscoprirle negli anni Cinquanta.
Infine, l’osservazione della superficie terrestre dai satelliti, l’uso dei supercomputer per i calcoli dell’instabilità gravitazionale e gli studi sulle possibili sorgenti di un falso allarme nucleare, sono le novità determinanti che hanno aperto la strada nello studio di tutti quei corpi che vagano nello spazio e che vanno messi sotto osservazione rigorosa e non saltuaria. L’instabilità gravitazionale è quindi una proprietà sicura dei sistemi gravitazionali complessi. Con questa instabilità dobbiamo fare i conti per il futuro del pianeta. Si incomincia con piccoli corpi che bruciano al contatto con l’atmosfera, e con le “Stelle cadenti” – spettacolo estivo piacevole e romantico – ma si finisce con effetti tipo scomparsa dei dinosauri, o devastazione della foresta in Siberia, nel 1908.

3.12 – Il Cosmo avrebbe potuto evitare al mondo le due guerre mondiali

Se nel 1908 l’oggetto cosmico di cui abbiamo parlato fosse caduto vicino a qualche Capitale Europea o nella Foresta Nera, invece che in Siberia? È fuori discussione che sarebbero stati evitati l’olocausto degli Ebrei, le SS, i gulag, il KGB, i milioni di morti e le innumerevoli tragedie della Prima e della Seconda Guerra Mondiale. Dobbiamo arrivare a questo per svegliarci?
Più attentamente si osserva lo spazio, più si scoprono corpi celesti che vagano nel Cosmo. Sarebbe bene realizzare un sistema di difesa in grado di garantire ai posteri un futuro senza questo incubo cosmico. Il pericolo di olocausto nucleare Est-Ovest è superato. Dobbiamo agire in modo che le grandi conquiste della Scienza siano studiate, nelle loro applicazioni tecnologiche, per difendere la vita e la civiltà cercando di capire fino in fondo com’è fatto l’Universo in cui viviamo e le sue origini.
Le impronte di queste origini sono nei raggi cosmici di energia estrema.
Impronte legate alla Storia del Cosmo di cui riportiamo una sintesi nella prossima Sezione.

3.13 – Le dodici tappe nella breve Storia del Cosmo

1. Sappiamo oggi che i confini dell’Universo vanno molto più in là delle più lontane Galassie e quasar. Ce lo dice (punto 12) la Teoria Inflazionistica dell’Universo.
2. Questa avventura inizia con la scoperta di Eratostene: la circonferenza terrestre è enorme. Qualcosa come 40 mila chilometri: 50 volte la distanza fra due lontanissime città dell’antico Egitto (Alessandria e Assouan).
3. Aristarco misura i rapporti tra Terra, Luna e Sole. La Terra è tre volte più grande della Luna. Il Sole è qualcosa come 130 volte più grande della Terra ed è molto più in là della Luna.
4. Archimede scopre che la Terra non poggia su alcunché «Datemi un punto fisso e vi solleverò la Terra».
5. Galilei scopre che il cielo non è depositario di alcuna perfezione: è come le pietre. Tutto fa capo a una Logica rigorosa. La perfezione va cercata in questa Logica.
6. Galilei cerca disperatamente di misurare la distanza delle Stelle da noi. Non viene fuori alcun “parallasse” quando si osserva la stessa Stella da due punti opposti dell’orbita terrestre. Le Stelle sono molto più lontane di quanto la nostra fantasia fosse riuscita a immaginare fino a Galilei.
7. Il Sistema Solare pensato grande fino a Saturno, si arricchisce di altri tre satelliti: Urano, Nettuno e Plutone. Poca cosa: “ore-luce”.
8. Finalmente si riesce a misurare la distanza della Stella più vicina: anni-luce.
9. Si pensa che la nostra Galassia sia tutto il Cosmo: essa è grande 100 mila anniluce e spessa 15 mila anni-luce.
10. Nel 1929 Hubble scopre che di Galassie ce ne sono tante. La più vicina Galassia dista da noi 2 milioni 200 mila anni-luce. Le Galassie si raggruppano e ciascun gruppo si allontana. Non esiste alcun gruppo di Galassie privilegiato. I confini del Cosmo vanno ben oltre i confini della nostra Galassia.
11. Misure cosmologiche fanno entrare in gioco miliardi e miliardi di anni-luce.
12. L’Universo però ha una proprietà inspiegabile. Guardando in due direzioni opposte sembrano identiche. Come spiegare questa uniformità? Risposta: l’Universo nasce da un processo inflazionistico. Il che vuol dire che nei primi istanti (decimi di milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo) l’espansione è stata velocissima. Qui finisce l’avventura che ci porta a concludere quanto detto al punto numero 1. Ulteriori approfondimenti di questi temi sono nella Ref. 6.

Ricordiamo che il “Tempo-luce” è la distanza percorsa da un raggio di luce in quell’intervallo di “Tempo”. Un “secondo-luce” è 300 mila chilometri: poco meno della distanza Terra-Luna. Un “anno-luce” corrisponde a una distanza pari a poco meno di diecimila miliardi di chilometri.

precedente successiva