Quando, la scorsa primavera, un brillante bolide ha solcato i freddi cieli dell’Alaska, gli strumenti a cui gli scienziati si affidano abitualmente per tracciare questi eventi – telecamere e satelliti – non hanno fornito un quadro dettagliato. L’evento infatti è avvenuto in pieno giorno. Il meteoroide, però, si è lasciato dietro qualcos’altro: onde sonore a bassa frequenza che hanno viaggiato per centinaia di chilometri e sono state captate da una fitta rete di sensori a terra per il monitoraggio di terremoti e vulcani.
Utilizzando quei segnali, un team di ricercatori, studenti e citizen scientist guidato dai Sandia National Laboratories ha ricostruito la traiettoria dell’oggetto attraverso l’atmosfera, il punto in cui si è frammentato e il luogo in cui i detriti sono probabilmente caduti. In uno studio pubblicato sul Journal of Geophysical Research: Planets, il team ha mostrato come questi dati – onde sonore a bassa frequenza, deboli vibrazioni del suolo, dati dei radar meteorologici e video condivisi pubblicamente – possano essere combinati per ricostruire la traiettoria di un bolide anche quando la copertura ottica è scarsa o incompleta.
La fisica dei Sandia National Laboratories Elizabeth Silber, ritratta con il suo cane Morpheus, utilizza gli infrasuoni – suoni a frequenza troppo bassa per essere uditi dall’orecchio umano – e i dati sismici per studiare le meteore e altri oggetti in rapido movimento nell’atmosfera. Crediti: Craig Fritz
Si tratta di un risultato importante per la difesa planetaria: ricostruire in modo rapido e affidabile l’ingresso in atmosfera di un oggetto può infatti aiutare gli scienziati a capire che cosa è accaduto, dove possono essere caduti i detriti, da dove proveniva l’oggetto e se vi siano rischi potenziali.
L’indagine è cominciata il giorno stesso in cui è stato avvistato il bolide. Logan Scamfer, allora tirocinante all’Università dell’Alaska a Fairbanks, ha consultato diverse stazioni sismiche della regione e ha notato che in tutte continuava a comparire un insolito segnale. Ha poi controllato i dati di una schiera di sensori a sud di Anchorage e ha trovato una chiara onda a N, una forma spesso associata a onde d’urto in attenuazione. Ha così iniziato a sospettare che i segnali provenissero da una meteora.
Nel tardo pomeriggio hanno cominciato a circolare notizie di un bolide avvistato sopra l’Alaska, a conferma del suo sospetto iniziale sull’origine dei segnali. Circa un mese dopo, Scamfer è arrivato ai Sandia per il tirocinio estivo con la fisica Elizabeth Silber, la cui ricerca si concentra sull’uso degli infrasuoni – suoni a frequenza troppo bassa per essere uditi dall’orecchio umano – e dei dati sismici per studiare le meteore e altri oggetti in rapido movimento nell’atmosfera. Poiché questo bolide non era stato rilevato con chiarezza né dai satelliti né dalle camere all-sky, i due hanno deciso di verificare se i segnali infrasonici e sismici potessero essere usati per saperne di più.
La sfida – e al tempo stesso l’opportunità, osserva Silber – stava nel fatto che non si trattava di una campagna di misure pianificata, con telecamere e sensori posizionati in anticipo: il team ha dovuto ricostruire il passaggio del bolide a partire dai dati disponibili, quali che fossero.
In un ampio studio del 2023, Silber aveva registrato e caratterizzato le onde infrasoniche e sismiche generate dal rientro della capsula della missione Osiris-Rex della Nasa: un’esperienza che si è rivelata preziosa per l’indagine sul bolide dell’Alaska.
Quando un meteoroide attraversa il cielo, genera una potente onda d’urto simile a un boom sonico, ma prodotta ad alta quota e spesso lungo un percorso esteso. Propagandosi, l’onda d’urto può trasformarsi in infrasuoni. Parte di quell’energia può anche trasferirsi al suolo. Quando le onde di pressione raggiungono il terreno, possono generare minuscole vibrazioni che vengono registrate dai sensori sismici.
Il bolide ha generato onde sonore a bassa frequenza che hanno viaggiato per centinaia di chilometri attraverso l’Alaska. I segnali sono stati registrati da 57 diversi sensori per il monitoraggio di terremoti e vulcani, fornendo al team dati sufficienti per iniziare a ricostruire la traiettoria del bolide, anche in assenza del tipo di registrazione ottica di cui gli scienziati normalmente vorrebbero disporre. Crediti: Vickie Aranda
«L’Alaska è dotata di una rete eccezionalmente fitta di stazioni infrasoniche e sismiche, perché questi sistemi sono ampiamente utilizzati per il monitoraggio dei terremoti e dell’attività vulcanica», dice Silber. «Quella stessa infrastruttura registra anche le onde di pressione e il moto del suolo a esse accoppiato che si producono quando un meteoroide genera onde d’urto durante l’ingresso ipersonico».
In totale, il bolide oggetto dello studio è stato rilevato da 57 strumenti, tra cui 37 stazioni sismiche, 16 sensori infrasonici e quattro schiere di sensori infrasonici. Alcuni hanno rilevato l’evento da circa 580 chilometri di distanza. Questa copertura strumentale così ampia ha fornito al team dati sufficienti per iniziare a ricostruire la traiettoria del bolide, anche in assenza del tipo di registrazione ottica che gli scienziati normalmente auspicherebbero di avere.
Utilizzando quelle registrazioni a terra, il team ha ricostruito la traiettoria di volo del bolide, ha identificato il punto in cui si è frammentato e ha circoscritto l’area in cui i detriti sono probabilmente caduti. Ha poi condiviso la posizione approssimativa con un collega della Nasa, che ha utilizzato un radar meteorologico Doppler per cercare – e trovare – la firma dei detriti in caduta. Il radar, di norma, non “vede” il bolide luminoso in sé, spiega Silber: in alcuni casi, però, può rilevare le onde radio riflesse dalla nube di detriti mentre i frammenti cadono.
Il team ha quindi confrontato la propria ricostruzione basata sui sensori con le osservazioni tratte da video di dashcam e telecamere di sicurezza condivisi da citizen scientist. Per determinare il punto di osservazione dei video, i ricercatori si sono avvalsi di immagini di calibrazione del cielo notturno. Insieme, questi indizi raccolti in modo indipendente hanno permesso di verificare e affinare la ricostruzione.
Combinando i dati dei sensori a terra, gli indizi radar e l’analisi dei video, il team ha stimato che il meteoroide sia entrato nell’atmosfera terrestre con un angolo radente di circa 19 gradi, viaggiando a una velocità compresa all’incirca tra 80mila e 90mila chilometri orari – abbastanza da attraversare gli Stati Uniti in circa tre minuti. I ricercatori hanno inoltre stimato che l’evento abbia rilasciato un’energia equivalente a circa 38 tonnellate di tritolo.
Il tirocinante Logan Scamfer controlla i dati registrati da un sensore a terra. Crediti: Logan Scamfer
La ricostruzione della traiettoria di volo ha consentito di stimare l’orbita dell’oggetto attorno al Sole prima dell’impatto con l’atmosfera terrestre, suggerendo che provenisse con ogni probabilità dalla fascia principale degli asteroidi. È lì che hanno origine molti degli oggetti rocciosi del Sistema solare, il che ne fa una sorgente plausibile per questo tipo di meteoroidi.
È probabilmente la prima volta che gli scienziati sono riusciti a localizzare le firme radar di detriti meteoritici basandosi esclusivamente sulle indicazioni fornite dai dati sismo-acustici. Un primato che indica una nuova strada promettente per circoscrivere le zone di caduta dei detriti, soprattutto nei luoghi in cui le osservazioni visuali sono limitate.
«Per la difesa planetaria, i dati infrasonici e sismici forniscono una caratterizzazione post-evento rapida e accurata», conclude Silber. «Queste ricostruzioni rafforzano la capacità di valutare che cosa è accaduto, dove, e con quali potenziali implicazioni in termini di pericolosità, poco dopo il verificarsi di un evento».
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of Geophysical Research: Planets l’articolo “Multi-Sensor Trajectory Reconstruction of the 24 April 2025 Alaska Fireball and Implications for Planetary Defense” di L. T. Scamfer, E. A. Silber, M. D Fries, D. Vida, D. Šegon, P. Jenniskens, Y. Nishikawa, V. Sawal e T. A. Rector