Colisiones y evolución planetaria.

Impactos de asteroides y cometas, han jugado un papel fundamental en la historia geológica y biológica de la Tierra. Actualmente se acepta que uno de estos impactos ocurrido hace 65 millones de años, perturbó el ambiente global de forma tan catastrófica que dió lugar a una de las mayores extinciones biológicas conocidas, la del límite TK Cretácico-Terciario. (Véase Álvarez 1980, cráter de impacto Chixculub). 
Como consecuencia, buena parte de la comunidad científica y del público en general perciben los eventos de impacto como una seria amenaza para la continuidad de la vida sobre el planeta. Estudios previos han examinado en detalle la naturaleza causa-efecto asociada a los eventos de impacto (Brian Toon, 1997-1998).

El impacto de un objeto extraterrestre con la Tierra se inicia cuando la trayectoria heliocéntrica de uno de estos objetos, se cruza con la órbita terrestre y es atraído por gravedad penetrando en las tenues capas superiores de la atmósfera. En ese instante, el impactor viaja a velocidades comprendidas entre 11 y 72 Km/s, en trayectorias de entrada que van entre una incidencia normal a casi tangencial. No obstante, se ha podido comprobar que la mayoría de impactos tienen lugar en torno a ángulos de incidencia de 45º (Shoemaker Levy, 1962). El recorrido a través de la atmósfera puede alterar y decelerar el objeto significativamente, lo que influye decisivamente en los efectos sobre el medioambiente tras el impacto con el suelo. Los pequeños impactores son consumidos enteramente durante su entrada, disipándose su energía cinética antes de alcanzar la superficie. Sin embargo, los objetos de mayor tamaño conservan suficiente cantidad de movimiento como para golpear el suelo y la energía necesaria para excavar un cráter alterando el entorno próximo a la colisión. 

La formación del cráter de impacto es un proceso complejo en extremo (Melosh, 1989). La brusca deceleración de un asteroide contra un planeta implica la transferencia de una enorme cantidad de energía cinética, los cuerpos son comprimidos a presiones elevadísimas y calentados a muy altas temperaturas. Entre la compresión y descompresión de los materiales constituyentes (relajación), se genera una onda de choque  que se propaga mecánicamente como una onda esférica a velocidades supersónicas. Durante su expansión por el suelo, el material que constituye el objetivo se fractura, se calienta y remueve originando una cavidad con forma de cuenco llamada cavidad transitoria, de un diámetro varias veces mayor que el tamaño del propio objeto impactor. La intensa presión hace que se excaven, deformen y fundan los materiales del lecho rocoso. Como consecuencia, las rocas se funden y enfrían casi instantáneamente, dando lugar a escombros, brechas de fundido o esférulas de vidrio. La estructura cristalina de algunos minerales se rompe al paso de la onda de choque, así por ejemplo el cuarzo desarrolla unas estrías orientadas en diversas direcciones llamadas PDF, e incluso puede llegar a recristalizar para dar lugar a dos nuevos minerales que solo se han encontrado en zonas de impacto: estishovita y cohesita. Además de fusión y cristalización, algunos cantos desarrollan espalación, es decir pierden sus capas más superficiales por la interacción con la onda. A una mayor escala, la onda rompe las rocas siguiendo un patrón cónico formando lo que se denominan conos astillados, cuyos tamaños oscilan entre 1 cm o más de un metro de longitud. Las elevadas presiones y temperaturas aglomeran los fragmentos de rocas en una matriz de vidrio fundido, formando un tipo de roca conocido como suevita. Cuando la propia matriz está constituída por minerales y rocas de tamaño dispar,  nos encontramos con diamectitas (Véase Gabriel Castilla y Kond Ernstson).

Las masas fundidas por un impacto pueden tener una composición particular. Las brechas que se forman son en realidad una mezcla de diversas rocas que han sufrido la onda de choque, comprimiéndose y calentado hasta alcanzar sus puntos de fusión.  Algunas rocas pueden presentar cantidades anómalamente altas de ciertos elementos traza  (<1%) procedentes del objeto impactor. El níquel, platino, iridio o cobalto, existen en mayores concentraciones en los núcleos de los planetas que en sus cortezas, pues tienden a migrar hacia el interior en los procesos de diferenciación planetaria que tienen lugar durante la formación de los planetas (elementos siderófilos). Los elementos de este tipo no abundan en las rocas de la corteza terrestre pero sí en los asteroides y cometas que nacieron independientemente de los planetas. En definitiva, una elevada concentración de elementos siderófilos en una roca fundida constituye un excelente indicador de impacto meteorítico. Por su parte, la cavidad temporal excavada (otros autores: cavidad transitoria, Dence, 1977) sufre bajo la fuerza de la gravedad sucesivos colapsos hasta que se forma el cráter final. Como el cráter se sacude, ascendiendo y descendiendo hasta alcanzar su equilibrio gravitacional, una ingente cantidad de rocas salen despedidas a velocidad mayores que las del sonido en el aire. Estos materiales (eyectas) se desplazan por el aire, en recorridos balísticos de decenas de kilómetros, comportándose como un flujo caliente y turbulento capaz de arrasar cuantos obstáculos encuentra a su paso. En su vuelo los eyectas colisionan, se deforman y estrían de manera muy compleja. Se llegan a fundir parcialmente por la fuerza ejercida por unas rocas contra otras, produciéndose también bajo estas condiciones la espalación de buena parte del material. Los eyectas acaban por depositarse de manera anárquica y caótica, sin clasificación, pudiéndonos encontrar grandes bloques depositados en la cima de una montaña, cuando no es un bloque del tamaño de una montaña el que aparece depositado en medio de una llanura.

  

Aparte de estos efectos “locales” de un impacto, se producen otros con influencia global. La corriente de aire generada por la sobrepresión producida tras la colisión, puede inyectar en la atmósfera grandes cantidades de materiales provenientes del propio impactor y de los materiales arrancados del suelo. A altas alturas de la atmósfera, las corrientes de advección pueden esparcir estas partículas y materiales por todo el globo terráqueo. Precisamente, esto es lo que se cree ocurrió en el impacto del límite TK (Cretácico-Terciario), cuando los materiales pulverizados tras la colisión junto con los procedentes de los incendios originados, se elevaron en el aire extendiéndose por todo el globo gracias a las corrientes de aire superiores y bloqueándo la entrada de luz solar con la consiguiente interrupción del proceso de fotosíntesis provocando el colapso de las cadenas tróficas. Una mayor velocidad y tamaño de un cuerpo impactor, podría incluso sacar a la Tierra de su órbita alrededor del Sol o modificar la inclinación del eje de rotación del planeta. De hecho, algunos astrónomos sugieren como hipótesis que el sentido de rotación de Venus  -contrario al del resto de cuerpos del Sistema Solar- se debe a un impacto, o que el hecho de que Urano tenga su eje tumbado se debe también a una colisión. La misma existencia de la Luna se ha sugerido como resultado del impacto de la Tierra con un objeto del tamaño de Marte hace millones de años. No obstante, cabe la pregunta: ¿efectos tan distintos pueden explicarse a través de las colisiones entre cuerpos?.