Las cicatrices de un asteroide cuentan historias de su pasado

Los desechos espaciales dejaron cráteres de impacto en las rocas de la accidentada superficie del asteroide Benu. Estos cráteres permitieron a los investigadores reconstruir la historia del objeto cercano a la Tierra con un detalle sin precedentes.

Esta imagen muestra cuatro vistas del asteroide Benu junto con un mosaico global correspondiente. Las imágenes fueron tomadas el 2 de Diciembre de 2018 por la cámara PolyCam de la nave espacial OSIRIS-REx. Polycam es parte del conjunto de instrumentos OCAMS diseñado por científicos e ingenieros de la Universidad de Arizona, (UArizona).
Crédito: NASA / Goddard / Universidad de Arizona.

Resumen

Al estudiar las marcas de impacto en la superficie del asteroide Benu, un equipo de investigadores ha descubierto el pasado del asteroide. Además revelaron que, a pesar de formarse hace cientos de millones de años, Benu entró al vecindario de la Tierra solo recientemente. El equipo de investigadores fue dirigido por la Universidad de Arizona. Benu es el objetivo de la misión OSIRIS-REx de la NASA.

El estudio , publicado en la revista Nature, proporciona un nuevo punto de referencia para comprender la evolución de los asteroides. Ofrece información sobre una población poco conocida de desechos espaciales peligrosos para las naves espaciales y mejora la comprensión por los científicos, del Sistema Solar.

Los investigadores utilizaron imágenes y mediciones basadas en láser tomadas durante una fase de inspección de dos años. Durante ella, la nave espacial OSIRIS-REx, orbitó Benu y rompió el récord de la nave espacial más pequeña en orbitar un cuerpo pequeño. OSIRIS REx, tiene aproximadamente el tamaño de una camioneta de 15 pasajeros.

El trabajo fue presentado en la apertura de la Reunión de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Estadounidense el 26 de Octubre. El documento detalla las observaciones y mediciones de cráteres de impacto en rocas individuales en una superficie planetaria sin aire. Son las primeras mediciones de ese tipo desde las misiones Apolo a la Luna hace 50 años, según los autores.

Dos éxitos: la publicación del estudio y la toma de muestras de Benu

La publicación se produce pocos días después de un hito importante para la misión OSIRIS-REx de la Universidad de Arizona y de la NASA. El 20 de Octubre, la nave espacial descendió con éxito al asteroide Benu para tomar una muestra de su superficie de rocas esparcidas La muestra se ha guardado con éxito y se devolverá a la Tierra para su estudio en 2023. Podría dar a los científicos una idea de las primeras etapas de la formación de nuestro Sistema Solar.

Los cráteres de impacto en las rocas cuentan una historia

La Tierra recibe más de 100 toneladas de desechos espaciales cada día. Pero es prácticamente imposible encontrar en la Tierra una superficie rocosa picada por impactos de pequeños objetos a altas velocidades. Cortesía de nuestra atmósfera, podemos disfrutar de cualquier objeto de menos de unos pocos metros como una estrella fugaz. No tenemos que temer ser golpeados por lo que esencialmente equivale a una bala del espacio exterior. 

Los cuerpos planetarios que carecen de esa capa protectora, sin embargo, soportan todo el peso de un bombardeo cósmico perpetuo, y tienen cicatrices para mostrar. Las imágenes de alta resolución tomadas por la nave espacial permitieron a los investigadores estudiar incluso cráteres diminutos. Sus diámetros van desde un centímetro a un metro, en las rocas de Benu.

El equipo descubrió que los cantos rodados de 1 metro o más tenían cicatrices, en promedio, de uno a 60 pozos, impactos de desechos espaciales. Los pozos varían en tamaño desde unos pocos milímetros hasta decenas de centímetros.

«Me sorprendió ver estas características en la superficie de Benu», dijo el autor principal del artículo, Ronald Ballouz. Él es investigador postdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario de Arizona y científico del grupo de trabajo de desarrollo de regolitos OSIRIS-REx. «Las rocas cuentan su historia a través de los cráteres que acumularon con el tiempo. No hemos observado nada como esto desde que los astronautas caminaron sobre la Luna».

El pasado de Ballouz, lo guía en la investigación

Para Ballouz, quien creció durante la década de 1990 en la posguerra civil en Beirut, Líbano, la imagen de una superficie rocosa picada con pequeños cráteres de impacto evocaba recuerdos de la infancia, de muros llenos de agujeros de bala en su país de origen devastado por la guerra.

«Donde crecí, los edificios tienen agujeros de bala por todas partes, y nunca pensé en eso», dijo. «Era solo un hecho de la vida. Por eso, cuando miré las imágenes del asteroide, sentí mucha curiosidad e inmediatamente pensé que debían ser características de impacto».

Cerrando una brecha en el tamaño de los impactadores

Las observaciones realizadas por Ballouz y su equipo cierran una brecha entre dos tipos de impactadores. Por un lado, los estudios previos de desechos espaciales de más de unos pocos centímetros, basados ​​en impactos en la Luna. Por otro, los estudios de objetos de menos de unos pocos milímetros, basados ​​en observaciones de meteoros en la atmósfera terrestre e impactos en naves espaciales.

«Los objetos que formaron los cráteres en los cantos rodados de Bennu caen dentro de este espacio del que realmente no sabemos mucho», dijo Ballouz. Agregó que las rocas en ese rango de tamaño son un campo de estudio importante. Esto es principalmente, porque representan peligros para las naves espaciales en órbita alrededor de la Tierra. «Un impacto de uno de estos objetos de un milímetro a un centímetro a velocidades de 45.000 millas por hora puede ser peligroso».

Esta imagen compuesta de una roca en la superficie de Benu muestra el borde en cascada de uno de los antiguos cráteres del asteroide. Se originó mientras Benu residía en el Cinturón de Asteroides. La imagen combina fotos de OSIRIS-REx y modelos de reconstrucción de formas, construidos con el instrumento altímetro láser de OSIRIS-REx. Los colores superpuestos resaltan la topografía de la roca (los colores más cálidos tienen mayor elevación).
Crédito: Universidad de Arizona / Johns Hopkins APL / Universidad de York.

Cuantificando la resistencia al impacto de las rocas

Ballouz y su equipo desarrollaron una técnica para cuantificar la resistencia de los objetos sólidos utilizando observaciones remotas de cráteres en las rocas. Es una fórmula matemática que permite calcular la energía de impacto máxima que una roca de un tamaño y resistencia determinados podría soportar antes de destrozarse. En otras palabras, la distribución de cráteres que se encuentra hoy en Benu mantiene un registro histórico. Registra la frecuencia, el tamaño y la velocidad de los eventos de impacto que el asteroide ha experimentado a lo largo de su historia.

«La idea es bastante simple», dijo Ballouz, usando un edificio expuesto al fuego de artillería como una analogía con las rocas de un asteroide. “Preguntamos, ‘¿Cuál es el cráter más grande que puedes hacer en esa pared antes de que se desintegre?’ Con base en las observaciones de múltiples paredes del mismo tamaño, pero con cráteres diferentes, podemos hacernos una idea de la resistencia de esa pared «.

Lo mismo es cierto para una roca en un asteroide u otro cuerpo sin aire, dijo Ballouz. Agregó, que el enfoque podría usarse en cualquier otro asteroide o cuerpo sin aire que los astronautas o naves espaciales puedan visitar en el futuro.

«Si una roca es golpeada por algo más grande que un objeto que dejaría un tamaño determinado, simplemente desaparecería», explicó. En otras palabras, la distribución de tamaño de las rocas que han persistido en Benu sirven como testigos silenciosos de su pasado geológico.

Un recién llegado al vecindario de la Tierra

Los autores concluyen que los cráteres más grandes en las rocas de Bennu se crearon mientras Benu residía en el Cinturón de Asteroides. Allí las velocidades de impacto son más bajas que en el entorno cercano a la Tierra. Pero los impactos son más frecuentes y, a menudo, cerca del límite de lo que las rocas podrían soportar. Los cráteres más pequeños, por otro lado, se adquirieron más recientemente, durante el tiempo de Benu en el espacio cercano a la Tierra. En este, las velocidades de impacto son más altas pero los impactadores potencialmente disruptivos son mucho menos comunes.

Con base en estos cálculos, los autores determinan que Benu es relativamente nuevo en el vecindario de la Tierra. Se cree que se formó en el Cinturón de Asteroides Principal hace más de 100 millones de años. Se estima que fue expulsado del Cinturón de Asteroides y migró a su territorio actual hace solo 1,75 millones de años. Los resultados se extienden a otros objetos cercanos a la Tierra, o NEOs. Así, los investigadores también sugieren que estos objetos probablemente provienen de cuerpos parentales que caen en la categoría de asteroides. Son en su mayoría rocosos con poco o ningún hielo, en lugar de cometas, que tienen más hielo que roca.

Los modelos teóricos sugieren que el Cinturón de Asteroides es el depósito de los objetos cercanos a la Tierra. Pero no se disponía de evidencia de observación de su procedencia aparte de los meteoritos que cayeron a la Tierra y fueron recolectados, dijo Ballouz. Con estos datos, los investigadores pueden validar sus modelos de dónde provienen los NEO, según Ballouz. Permiten tener una idea de cuán fuertes y sólidos son estos objetos. Información crucial para cualquier misión potencial futura que tenga como objetivo asteroides para investigación, extracción de recursos o protección de la Tierra por impacto.

Fuente: Universidad de Arizona.

Artículo original: «Asteroid’s Scars Tell Stories of its Past«. Daniel Stolte. Oct. 30, 2020.

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Crédito: NASA / Goddard / University of Arizona.

Los científicos del Southwest Research Institute han ayudado a determinar qué se puede esperar de la muestra de la superficie del asteroide Benu. Tres artículos fueron publicados en línea por Science el 8 de Octubre, 2020. Discuten el color, la reflectividad, la edad, la composición, el origen y la distribución de los materiales que componen la superficie rugosa del asteroide. El siguiente artículo lo presenta.

La luz solar puede romper rocas en el asteroide Benu.

Ejemplos de desagregación (arriba) y fracturas lineales (abajo) en rocas en el asteroide Benu a partir de imágenes tomadas por la nave espacial OSIRIS-REX de la NASA. En la fila inferior, las orientaciones de fractura son (d) oeste-noroeste a este-sureste y (e, f) norte a sur. Descargar versión no anotada.
Créditos: NASA / Goddard / Universidad de Arizona.

Al igual que cualquier proceso de meteorización, la fracturación térmica provoca la evolución de los cantos rodados y las superficies planetarias a lo largo del tiempo, desde cambiar la forma y el tamaño de los cantos rodados individuales, hasta producir guijarros o regolitos de grano fino, hasta romper las paredes del cráter. La publicación a continuación lo expone.

OSIRIS-REx descubre que la luz solar puede romper rocas en el asteroide Benu. Carlos Costa. Sociedad Astronómica Octante, SAO. Junio 14, 2020.

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