Los asteroides pueden representar una amenaza para la vida en la Tierra, pero también son una valiosa fuente de recursos para producir combustible o agua para ayudar a la exploración del espacio profundo. Desprovistas de procesos geológicos y atmosféricos, estas rocas espaciales proporcionan una ventana a la evolución del sistema solar. Pero para comprender realmente sus secretos, los científicos deben saber qué hay dentro de ellos.
Solo cuatro naves espaciales han aterrizado en un asteroide, la más reciente en octubre de 2020 , pero ninguna ha mirado dentro de una. Sin embargo, comprender las estructuras internas de estas rocas cósmicas es crucial para responder preguntas clave sobre, por ejemplo, los orígenes de nuestro propio planeta.
La forma de los asteroides como 243 Ida puede revelar información sobre de qué están hechos, lo que, a su vez, puede decirnos más sobre la formación del sistema solar. Crédito de la imagen: NASA / JPL / USGS
“Los asteroides son los únicos objetos en nuestro sistema solar que permanecen más o menos sin cambios desde el comienzo de la formación del sistema solar”, dijo el Dr. Fabio Ferrari, que estudia la dinámica de los asteroides en la Universidad de Berna, Suiza. “Si sabemos qué hay dentro de los asteroides, podemos entender mucho sobre cómo se formaron los planetas, cómo se ha formado todo lo que tenemos en nuestro sistema solar y podría evolucionar en el futuro”.
Luego, también hay razones más prácticas para saber qué hay dentro de un asteroide, como la extracción de materiales para facilitar la exploración humana de otros cuerpos celestes, pero también para defenderse de una roca ligada a la Tierra.
La próxima misión de prueba de redireccionamiento doble de asteroides (DART) de la NASA, que se lanzará a finales de este año, se estrellará contra la luna asteroide Dimorphos de 160 metros de diámetro en 2022, con el objetivo de cambiar su órbita. El experimento demostrará por primera vez si los humanos pueden desviar un asteroide potencialmente peligroso.
Pero los científicos solo tienen ideas aproximadas sobre cómo responderá Dimorphos al impacto, ya que saben muy poco sobre esta luna asteroide y su asteroide padre, Didymos.
Para abordar mejor estas preguntas, los científicos están investigando cómo saber de forma remota qué hay dentro de un asteroide y discernir su tipo.
Tipos
Hay muchos tipos de asteroides. Algunos son bloques sólidos de roca, rugosos y resistentes, otros son conglomerados de guijarros, cantos rodados y arena, producto de muchas colisiones orbitales, que se mantienen unidos solo por el poder de la gravedad. También hay asteroides metálicos raros, pesados y densos.
“Para desviar los asteroides monolíticos más densos, necesitaría una nave espacial más grande, tendría que viajar más rápido”, dijo la Dra. Hannah Susorney, investigadora en ciencia planetaria de la Universidad de Bristol, Reino Unido. Los asteroides que son solo bolsas de material, los llamamos pilas de escombros, pueden, por otro lado, explotar en miles de pedazos. Esas piezas podrían volverse peligrosas por sí mismas.
El Dr. Susorney está explorando qué características de la superficie de un asteroide pueden revelar sobre la estructura de su interior como parte de un proyecto llamado EROS .
Esta información podría ser útil para las futuras empresas de minería espacial que deseen saber todo lo posible sobre un asteroide prometedor antes de invertir en una costosa misión de prospección, así como saber más sobre las amenazas potenciales.
“Hay miles de asteroides cercanos a la Tierra, aquellos cuyas trayectorias podrían algún día cruzarse con las de la Tierra”, dijo. “Solo hemos visitado a un puñado de ellos. No sabemos casi nada sobre la gran mayoría.
Durante el cuarto aterrizaje en un asteroide, Bennu fue mapeado gracias a un mosaico de imágenes recolectadas por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA. Mirar dentro de un asteroide es el siguiente paso crucial. Crédito de la imagen: NASA / Goddard / University of Arizona
Topografía
El Dr. Susorney está tratando de crear modelos topográficos detallados de dos de los asteroides mejor estudiados: Itokawa (el objetivo de la misión japonesa Hayabusa 1 de 2005) y Eros (mapeado en detalle por la sonda espacial NEAR Shoemaker a fines de la década de 1990).
“La topografía de la superficie puede decirnos mucho”, dijo el Dr. Susorney. ‘Si tiene un asteroide de pila de escombros, como Itokawa, que es esencialmente solo una bolsa de pelusa, no puede esperar pendientes muy empinadas allí. La arena no se puede sostener en una pendiente infinita a menos que esté apoyada. Un acantilado sólido puede. Los asteroides monolíticos rocosos, como Eros, tienden a tener características topográficas mucho más pronunciadas, cráteres mucho más profundos y empinados ‘.
Los mapas topográficos en color del Dr. Susorney muestran que Eros (izquierda), un asteroide monolítico rocoso, tiene cráteres más empinados que Itokawa (derecha), un asteroide de pila de escombros. Crédito de la imagen: Hannah Susorney
Susorney quiere tomar los modelos de alta resolución derivados de los datos de la nave espacial y encontrar parámetros en ellos que luego podrían usarse en los modelos de forma de asteroide de resolución mucho más baja creados a partir de observaciones de radar terrestres.
“La diferencia en la resolución es bastante sustancial”, admite. ‘Decenas a cientos de metros en los modelos de naves espaciales de alta resolución y kilómetros de las mediciones de radar terrestres. Pero hemos descubierto que, por ejemplo, la distribución de la pendiente nos da una pista. ¿Cuánto del asteroide es plano y cuánto es empinado?
El Dr. Ferrari está trabajando con el equipo que prepara la misión DART. Como parte de un proyecto llamado GRAINS , desarrolló una herramienta que permite modelar el interior de Dimorphos, el objetivo de impacto, así como otros asteroides de pila de escombros.
“Esperamos que Dimorphos sea una pila de escombros porque creemos que se formó a partir de materia expulsada por el asteroide principal, Didymos, cuando giraba muy rápido”, dijo el Dr. Ferrari. Esta materia expulsada se volvió a acumular y formó la luna. Pero no tenemos observaciones de su interior.
Ingeniero aeroespacial de formación, el Dr. Ferrari tomó prestada una solución para el problema de los asteroides del mundo de la ingeniería, de una disciplina llamada dinámica granular.
“En la Tierra, esta técnica se puede utilizar para estudiar problemas como la acumulación de arena o varios procesos industriales que involucran partículas pequeñas”, dijo el Dr. Ferrari. “Es una herramienta numérica que nos permite modelar la interacción entre las diferentes partículas (componentes), en nuestro caso, las diversas rocas y guijarros dentro del asteroide”.
Montón de escombros
Los investigadores están modelando varias formas y tamaños, diversas composiciones de los cantos rodados y los guijarros, las interacciones gravitacionales y la fricción entre ellos. Pueden ejecutar miles de simulaciones de este tipo y luego compararlas con datos de superficie sobre asteroides conocidos para comprender el comportamiento y la composición de los asteroides de pila de escombros.
“Podemos mirar la forma externa, estudiar varias características en la superficie y comparar eso con nuestras simulaciones”, dijo el Dr. Ferrari. “Por ejemplo, algunos asteroides tienen una protuberancia ecuatorial prominente”, dice, refiriéndose al engrosamiento alrededor del ecuador que puede aparecer como resultado del giro del asteroide.
En las simulaciones, la protuberancia puede parecer más prominente para algunas estructuras internas que para otras.
Por primera vez, agregó el Dr. Ferrari, la herramienta puede funcionar con elementos no esféricos, lo que mejora considerablemente la precisión.
“Las esferas se comportan de manera muy diferente a los objetos angulares”, dijo.
El modelo sugiere que en el caso de Dimorphos, el impacto del DART creará un cráter y arrojará mucho material de la superficie del asteroide. Pero todavía hay muchas preguntas, particularmente el tamaño del cráter, según el Dr. Ferrari.
“El cráter puede ser tan pequeño como diez metros pero también tan ancho como cien metros, ocupando la mitad del tamaño del asteroide. Realmente no lo sabemos ”, dijo el Dr. Ferrari. Las pilas de escombros son complicadas. Debido a que están tan sueltos, también podrían absorber el impacto ”.
No importa lo que suceda en Dimorphos, el experimento proporcionará un tesoro de datos para perfeccionar futuras simulaciones y modelos. Podemos ver si el asteroide se comporta como esperábamos y aprender a hacer predicciones más precisas para futuras misiones de las que muy bien puede depender la vida en la Tierra.
El cinturón de asteroides del sistema solar contiene asteroides de tipo C, que probablemente consisten en rocas de arcilla y silicato, de tipo M, que están compuestas principalmente de hierro metálico, y de tipo S, que están formadas por materiales de silicato y níquel-hierro. Crédito de la imagen: Horizon
Escrito por Tereza Pultarova
Este artículo se publicó originalmente en Horizon, la revista de investigación e innovación de la UE .
