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Astronomía

Peligro en el vecindario

Investigaciones brasileñas con asteroides cercanos pueden ayudar a estimar el riesgo de colisiones con la Tierra

Amenaza vigilada: mapa de la trayectoria de alrededor de 1.400 asteroides de más de 140 metros que cruzan la órbita de la Tierra

Nasa/ JPL-Caltech Amenaza vigilada: mapa de la trayectoria de alrededor de 1.400 asteroides de más de 140 metros que cruzan la órbita de la TierraNasa/ JPL-Caltech

El pasado 26 de enero, los titulares noticiosos estampaban una información que se repite casi todos los años: “Un asteroide pasa cerca de la Tierra”. Ese día, un cuerpo rocoso llamado de 2004 BL86, de 325 metros de largo, llegó a alrededor de 1.200.000 kilómetros (km) de distancia de nuestro planeta, para luego alejarse y proseguir su derrotero alrededor del Sol. Los astrónomos nunca habían observado un asteroide de ese tamaño que se aproximara tanto, aunque esa distancia fue tres veces mayor que la que separa a  la Tierra de la Luna. Parece una distancia segura, pero no lo es. Todos los asteroides de más de 150 metros de longitud que llegan a menos de 7,5 millones de km de la órbita de la Tierra son catalogados por la Unión Astronómica Internacional como “potencialmente peligrosos”. Este concepto suena alarmante, pero no es motivo de pánico. Significa únicamente que existe algún riesgo, si bien que pequeño, de que esos objetos colisionen con la Tierra durante las próximas centenas de años. Un equipo de astrónomos de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) está realizando cálculos y observaciones inéditas para descubrir de qué están hechos esos asteroides cercanos y cuánto tiempo permanecen en el vecindario de la Tierra.

El impacto de un asteroide con el tamaño del 2004 BL86 liberaría una energía equivalente a la de decenas de bombas atómicas. Pero eso no sería lo suficiente como para causar la extinción de la vida en la Tierra: para ello, sería necesario un asteroide de algunos kilómetros de extensión, similar al que cayó hace 65 millones de años en donde actualmente es el golfo de México y que habría provocado la extinción a los dinosaurios. Sin embargo, y dependiendo de dónde cayese, un asteroide podría destruir ciudades enteras. Incluso un objeto celeste mucho menor puede causar serios daños. En febrero de 2013, un asteroide de tan sólo 20 metros de diámetro explotó a 29 km de altura sobre la ciudad de Cheliábinsk, en Rusia. Nadie murió en la ocasión, pero la onda de choque que se generó con la explosión hirió a unas 1.500 personas y dañó miles de edificaciones. Algunos científicos estiman que impactos como el de Cheliábinsk ocurren entre una y tres veces por siglo, pero el hecho es que todavía se sabe muy poco sobre los pequeños objetos (de entre decenas y centenas de metros) como para contar con cálculos precisos.

Con la mira puesta en el espacio
Estados Unidos y algunos países europeos han venido invirtiendo durante las últimas dos décadas en programas de observación de asteroides potencialmente peligrosos. De acuerdo con un informe publicado por la Nasa en septiembre pasado, se han descubierto hasta ahora 867 de los mil asteroides estimados con más de un 1 km de longitud que pasan cerca de la Tierra. Por fortuna, ninguno de ellos traería aparejados riesgos al planeta durante los próximos siglos. El problema, según el informe, recae sobre los asteroides menores, que miden menos de 150 metros. Teorías y observaciones astronómicas sugieren que existen millones de esos cuerpos rocosos en las cercanías de la Tierra, pero sólo ha sido descubierto un 10% de los mismos.

Asteroides INFO_229-02Así y todo, los proyectos de monitoreo tales como los que financia la Nasa no son suficientes. En ellos se barre el cielo completo varias veces por noche para detectar nuevos objetos celestes potencialmente peligrosos, pero no se logra determinar con precisión la trayectoria de dichos cuerpos. Sólo se logra determinar con rigor la órbita de esos asteroides mediante observaciones durante períodos más largos, como las que vienen haciéndose en el marco del proyecto Impacton, la sigla de Iniciativa de Mapeo e Investigación de Asteroides en las Cercanías de la Tierra en el Observatorio Nacional. Los científicos del Impacton proyectaron y construyeron un observatorio en la localidad de Itacuruba, en el interior del estado de Pernambuco (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 156). Con un espejo de 1 metro de diámetro, el telescopio del Impacton funciona desde 2011 ayudando a determinar la órbita, el tamaño y la forma de asteroides cercanos a la Tierra.

Mientras el equipo del Impacton se ocupa de las observaciones, la especialidad de Othon Winter y sus colegas de la Facultad de Ingeniería de la Unesp con sede en la localidad de Guaratinguetá recae sobre los estudios teóricos, basados en simulaciones en computadoras. Winter pretende entender la dinámica de pares y tríos de asteroides que circundan peligrosamente la Tierra. Recientemente, él y la astrónoma Rosana de Araújo, quien realiza su posdoctorado con el grupo da Unesp, calcularon cuánto tiempo pueden permanecer esos sistemas deambulando en el vecindario terrestre sin fragmentarse y terminar en ocasiones entrando en colisión con el planeta.

Grupos internacionales que habían estudiado la órbita de los asteroides que circulan entre Mercurio, Venus, Tierra y Marte, los planetas más internos del sistema solar, habían estimado que ningún cuerpo pequeño –ya sea un asteroide o un cometa: los primeros son más densos y se forman más cerca del Sol, en tanto que los últimos, aparte de ser menos densos, contienen más agua y elementos químicos volátiles– logra permanecer en una órbita estable en esa región durante más de 10 millones de años. Su órbita se desestabiliza en algún momento, cuando se acercan a alguno de esos planetas. Como consecuencia de ello, el pequeño cuerpo celeste puede colisionar con el Sol, con los planetas o con sus lunas, o incluso ser eyectado lejos, en dirección a los confines del sistema solar.

Ese resultado generó una duda. Si los asteroides deberían permanecer en la vecindad de la Tierra solamente durante algunos millones de años, ¿por qué la mayoría de ellos no desapareció, dado que el sistema solar tiene estimativamente 4.500 millones de años? Una posible explicación para la existencia de tantos asteroides por acá indica que algún proceso estaría repoblando constantemente el espacio situado alrededor de la Tierra.

Reconstitución artística del primer sistema triple de asteroides  descubierto: Sylvia, el mayor, tiene 270 km

Danielle Futselaar/ instituto SETIReconstitución artística del primer sistema triple de asteroides descubierto: Sylvia, el mayor, tiene 270 kmDanielle Futselaar/ instituto SETI

Los astrónomos en general creen que la mayoría de los asteroides que circulan en esa región del sistema solar tuvo su origen en el llamado cinturón de asteroides, una enorme franja situada entre Marte y Júpiter que alberga medio millón de asteroides de más de 500 metros de longitud e incontables asteroides menores. Pero no cualquier asteroide del cinturón que es capaz de migrar hacia las cercanías de la Terra. Sólo son arrojados hacia la región más interna del sistema solar los asteroides pertenecientes a ciertos grupos –las llamadas familias de asteroides– con trayectoria y composición rocosa similar, cuyas órbitas sienten de manera más intensa las perturbaciones de los planetas Júpiter y Saturno. Esas perturbaciones, sumadas a la irradiación del calor que absorben del Sol, hacen que esos cuerpos celestes migren hacia zonas ubicadas más cerca de Marte, y el planeta rojo puede entonces lanzarlos hacia fuera del sistema solar o hacia cerca de la Tierra.

Con base en la composición mineral de la superficie de los asteroides, es posible agrupar a esos cuerpos en familias. La superficie del 2004 BL86, por ejemplo, contiene basalto, una roca rica en hierro y magnesio típica de los asteroides que integran la familia de Vesta, el segundo asteroide del cinturón en tamaño. Esa composición, no obstante, no asegura que el 2004 BL86 sea un fragmento de Vesta. Puede haberse originado en otro asteroide mayor que se haya destruido.

Mientras que el tiempo de vida de un asteroide solitario en la vecindad de la Tierra es del orden de los 10 millones de años, el estudio de Araújo y Winter publicado en 2014 en la revista Astronomy & Astrophysics sugiere que sistemas formados por pares de objetos celestes duran menos aún. Dependiendo de cómo se cruzan sus órbitas con la de la Tierra, las parejas de asteroides no existirían por más de 2,2 millones de años.

Esos cálculos están ayudando a ubicar en el tiempo el origen de uno de los cuerpos celestes más extraños que ya se hayan observado en el espacio cercano a la Tierra: el sistema triple de asteroides 2001 SN263. Por ser triple, se habría mudado hace mucho menos tiempo hacia las cercanías de la Tierra.

Asteroides INFO_229-01Un trío especial
La historia del 2001 SN263 recuerda la de la nave espacia alienígena de la novela de ciencia ficción Cita con Rama, de Arthur Clarke. Lo que es tan sólo un nuevo punto luminoso en el cielo al comienzo del libro se revela como un cuerpo celeste cada vez más intrigante a medida que se aproxima a la Tierra. Cuando se descubrió el 2001 SN263, en 2001, en el marco del proyecto de monitoreo Linear, de la Nasa, parecía tan sólo otro asteroide con más de 1 km de longitud que se acercaba a la Tierra lo suficiente como para que se lo clasificara como cuasi peligroso. La sorpresa llegó en 2008, cuando el asteroide se acercó más e imágenes del radiotelescopio Arecibo, instalado en Puerto Rico, revelaran que se trataba de un sistema de tres objetos muy cercanos: los dos menores –Beta, de 1,1 km de extensión, y Gama, de 400 m– orbitan alrededor del mayor, Alfa, de 2,8 km de longitud. Aparte de éste, sólo existe otro sistema triple de asteroides cerca de la Tierra: el 1994CC. Pero el 2001 SN263 es el más peculiar. “A diferencia de la media docena de sistemas triples de asteroides conocidos del sistema solar, el 2001 SN263 es el único en el cual los tres cuerpos del sistema poseen tamaños similares”, explica Winter. “En los otros casos, un cuerpo del sistema es mucho mayor que los otros dos.”

Un origen enigmático
El origen de la mayoría de los sistemas triples es una colisión. La misma arranca pedazos de un asteroide mayor, que posteriormente pasan a orbitarlo como si fueran dos pequeñas lunas. “No existe una teoría simple que explique cómo se forma un sistema triple con asteroides de tamaños comparables”, dice Winter. “Para romper un asteroide mayor en tres pedazos grandes, el impacto debe haber sido significativo, pero los fragmentos no deberían estar cerca entre sí.”

Una posible explicación apunta que tres asteroides del 2001 SN263 serían fragmentos de un asteroide mayor que habría sufrido un efecto similar al que sucedió con el cometa Shoemaker-Levy 9. En 1992, el núcleo de hielo y polvo del cometa pasó muy cerca de Júpiter y la fuerza gravitacional del planeta gigante hizo que el cuerpo del cometa se despedazara en casi dos docenas de fragmentos. “Es una posibilidad, pero eso sólo podría haber ocurrido si la estructura del asteroide que originó el sistema 2001 SN263 fuese frágil y porosa, como la de un cometa”, explica Winter. “Es lo que llamamos asteroide tipo ‘pila de escombros’, un conglomerado de rocas medio sueltas, con mucho espacio vacío entre ellas.”

Estela en el cielo de Cheliábinsk, en Rusia, hecha de fragmentos de un asteroide tipo “pila de escombros”

M. AHMETVALEEVEstela en el cielo de Cheliábinsk, en Rusia, hecha de fragmentos de un asteroide tipo “pila de escombros”…M. AHMETVALEEV

El 2001 SN263 es el blanco que escogió Winter para una primera misión espacial interplanetaria totalmente planificada en Brasil. La idea de la Misión Aster, tal como se conoce al proyecto, surgió de un reto informal que Winter le formuló a su colega Elbert Macau, ingeniero aeroespacial del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe), tras el descubrimiento de que el 2001 SN263 era un sistema triple. El proyecto involucra a alrededor de 50 científicos de instituciones brasileñas, que incluyen a la USP, la Unesp, la Unicamp, la UFABC, el Inpe y la Escuela de Ingeniería Mauá, además de contar con la colaboración con científicos del Instituto Ruso de Investigaciones Espaciales, y tiene el objetivo enviar una pequeña sonda espacial y aparatos para la realización de experimentos adicionales –uno de geofísica espacial y otro de astrobiología‒, todos con tecnología brasileña, a los asteroides del sistema 2001 SN263.

La sonda llevaría a bordo tres instrumentos destinados a investigar la superficie de los asteroides: una cámara de alta resolución, un espectrógrafo infrarrojo para analizar la composición de sus minerales y un láser para medir distancias. Después, si todo sale como se espera, la sonda se arrojaría sobre el asteroide alfa, caería sobre su superficie y realizaría nuevas observaciones. “Es un proyecto concreto, totalmente factible”, afirma Winter. De todos modos, la misión sigue sin contar con la garantía de los fondos necesarios para su ejecución, que costaría unos 40 millones de dólares, un valor considerado bajo en comparación con el de misiones espaciales europeas o estadounidenses. El equipo de la Misión Aster espera obtener esos recursos pronto, para aprovechar la aproximación máxima del 2001 SN263 a la Tierra en 2022. Posteriormente, será necesario aguardar otros tres años hasta que el asteroide dé otra volta alrededor del Sol y se acerque a la Tierra nuevamente.

Materia primordial
Aun cuando la misión no se materialice, Winter ya ha producido bastante ciencia en función de sus preparativos. En 2010, recibió en  Guaratinguetá al astrónomo italiano Davide Perna, del Observatorio de París y experto en asteroides cercanos a la Tierra, y uno de los investigadores implicados en el proyecto NEOShield, financiado por la Comisión Europea para evaluar las opciones que la humanidad tendría a la hora de desviar un asteroide en ruta de colisión con la Tierra. Perna encabezó el trabajo de un grupo de científicos de instituciones europeas, del ON y de la Unesp, en cuyo marco se observó el 2001 SN263 con el telescopio VLT, perteneciente al Observatorio Europeo del Sur y con sede en Cerro Paranal, en Chile. El equipo obtuvo tiempo en el VLT en carácter de emergencia, pues los asteroides sólo estarían al alcance del telescopio nuevamente dentro de muchos años.

... como el Itokawa

JAXA… como el ItokawaJAXA

Y el 2001 SN263 sorprendió una vez más. El análisis de las observaciones, publicado en 2014 en Astronomy & Astrophysics, determinó que la superficie de los asteroides de ese sistema posee el tono de color azul más oscuro que se ya haya observado en un cuerpo pequeño del sistema solar. Los científicos sugieren que ese color constituye un fuerte indicador de que dichos asteroides son ricos en materia orgánica y minerales que contienen agua. “El 2001 SN263 estaría formado por un material muy antiguo, remanente de la formación de los primeros cuerpos rocosos del sistema solar, hace 4 mil millones de años”, dice Winter.

Ese trabajo también sugiere que los asteroides del sistema 2001 SN263 están hechos de granos de tamaño y composición variados, lo cual favorece la idea de que serían “pilas de escombros”. Estudios del proyecto NEOShield indican que los asteroides de este tipo se ubicarían entre los más peligrosos, pues incluso un cohete con ojiva nuclear no sería capaz de desviarlos si se encontraran en ruta de colisión con la Tierra. Un asteroide de éstos, menos denso, albergaría gases que serían capaces de absorber la energía de la explosión sin despedazarlo o alterar su rota. “El éxito de los métodos para desviar asteroides en ruta de colisión con la Tierra depende de saber cómo están compuestos, de su rigidez y de su porosidad”, explica Winter. De allí la importancia de misiones tales como la Aster, o la misión Osiris ReX, de la Nasa, que será lanzada en 2016 para visitar un asteroide potencialmente peligroso: el Bennu, cuya composición parece ser similar a la del 2001 SN263. “Si el 2001 SN263 estuviera compuesto efectivamente por fragmentos de un objeto mayor que se rompió, la Misión Aster podría obtener informaciones únicas”, dice Winter. “Sería como observar el interior de un asteroide mayor, algo que nunca se ha hecho.”

Proyecto
Dinámica orbital de pequeños cuerpos (n. 11/ 08171-3); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Othon Cabo Winter (Unesp/ Guaratinguetá); Inversión R$ 560.886,80 (FAPESP).

Artículos científicos
PERNA, D. et al. The triple near-Earth asteroid (153591) 2001 SN263: an ultra-blue, primitive target for the Aster space mission. Astronomy & Astrophysics. v. 568. 15 ago. 2014.
ARAÚJO, R. A. N. y WINTER, O. C. Near-Earth asteroid binaries in close encounters with the Earth. Astronomy & Astrophysics. v. 566. 2 jun. 2014.

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