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Ciencia

Más cerca de los asteroides

Uno de los mayores estudios sobre los menores cuerpos del Sistema Solar ayudará a entender su formación

Amanecía. Era un día del pasado mes de septiembre en el extremo sur del desierto de Atacama (Chile), cuando la astrofísica Daniela Lazzaro desvió su mirada, fija en la pantalla de la computadora conectada al telescopio, y respiró aliviada, después de haber pasado toda la noche observando asteroides, ubicados a centenas de millones de kilómetros. Era el punto final a las 1.300 horas y 135 noches de observaciones durante cinco años, que produjeron uno de los más extensos estudios sobre la composición de los asteroides, para ayudar a entender la formación y evolución del Sistema Solar.

“En la reunión de la Sociedad Astronómica Brasileña, en agosto”, dice Daniela, “presenté los resultados casi finales de este gran relevamiento de la composición de los asteroides, en desarrollo desde 1996, como así también fueron presentados los trabajos de alumnos míos que trabajan con datos de dicho estudio. Tenemos bastantes resultados”. Y ejemplifica: “Entre los más importantes obtenidos hasta ahora, podría mencionar el descubrimiento de algunos objetos con composición bastante rara. Uno de ellos, tema de un artículo publicado en la revista Science en junio de 2000; otro, un análisis de la distribución de composiciones en algunos grupos y familias de asteroides, que comprueban un origen distinto; y el análisis de la distribución total de las composiciones en el cinturón de asteroides, que muestra que es diferente a lo que se consideraba hasta el presente. Con cerca de 800 asteroides observados, nuestro estudio es el segundo del mundo en número de objetos.”

Todo el trabajo fue realizado en el telescopio de 1,52 metros del European Southern Observatory (ESO), de La Silla, y forma parte de un convenio con el Observatorio Nacional (ON) de Río de Janeiro, en donde Daniela trabaja. A través de dicho convenio, el ON utiliza la mitad del tiempo del telescopio. Este estudio y todos los datos estarán a disposición a partir de diciembre en Internet, en www.on.br.

El método de análisis fue la espectroscopía de reflexión, que permite inferir la composición química y mineralógica de la superficie de un asteroide a partir del principio de que diferentes materiales reflejan la luz de manera distinta. Los principales minerales encontrados fueron el piroxeno, olivina, níquel-hierro, feldespatos y minerales enriquecidos con carbono y orgánicos.

Testigos del comienzo
Los asteroides son bloques de piedra de varios tamaños, situados predominantemente en el Cinturón de Asteroides, una franja situada entre Marte y Júpiter, a una distancia de la Tierra que oscila entre 1,5 y 5 unidades astronómicas (UA). Cada UA equivale a 150 millones de kilómetros, la distancia promedio entre la Tierra y el Sol. Como son bastante menores que los planetas, los asteroides preservan consigo materiales de los estadios finales de la formación del Sistema Solar, que no sufrieron una significativa evolución térmica, química y tectónica tras un proceso de agregación denominado acreción. Daniela explica dicho proceso: “Todos los cuerpos del Sistema Solar fueron formados a partir de la acreción de pequeños cuerpos, llamados de planetesimales, de tamaños que van de algunos centímetros a algunos metros.

Cuanto mayor es el cuerpo, más planetesimales fueron aglomerados. La acreción en sí misma genera una determinada cantidad de calor interno; ergo, cuanto mayor es el cuerpo, mayor calor interno ‘primordial’ – calor generado por el proceso de acreción – tendrá este cuerpo. La mayor cantidad de calor desencadena mayores transformaciones químicas y mineralógicas. Y más aún: cuanto mayor es el cuerpo, mayores presiones se generan. Estas presiones también derivan en transformaciones químicas y mineralógicas.

Por otro lado, un cuerpo pequeño tendrá poco calor primordial, así como pequeñas presiones internas: así, los materiales que inicialmente experimentaron la acreción serán mantenidos inalterados, o poco alterados”. Por eso los asteroides son llamados objetos primordiales. Existen 30 mil asteroides catalogados. “Son fundamentales para entender los mecanismos que dieron origen al Sistema Solar que observamos hoy”, enfatiza Daniela.

Este estudio, que analizó la composición mineral de la superficie de 830 asteroides, solamente queda atrás, en número de cuerpos, del trabajo presentado este año por el Massachusetts Institute of Technology (MIT), que cubrió 1.200 asteroides. “Nuestro estudio y el del MIT son muy similares, pero se concentran en regiones distintas del Cinturón de Asteroides – es decir, en gran medida, son complementarios. La mayoría de los objetos observados por nosotros nos fue observada por ellos y viceversa, ya que desde el inicio existió una buena cooperación entre los dos equipos.”

Las observaciones hechas en Chile permitieron establecer varias conclusiones. Fue posible confirmar que “familias” de asteroides, partes de un cuerpo mayor que sufrió una fuerte colisión, presentan aquello que los investigadores denominan como relación genética entre sus miembros. Fueron analizadas tres grandes familias: Flora, Themis y Eunomia. En Flora y Eunomia, el principal mineral encontrado fue el piroxeno. “Desde el punto de vista mineralógico, los miembros de cada familia tienen el mismo perfil entre sí y diferente de las otras familias. Es decir, cada gran familia fue el resultado de una colisión diferente”, dice Daniela.

Lo mismo no puede decirse de los “grupos dinámicos”, aglomeraciones de asteroides ubicadas en puntos específicos del Cinturón, que sufren la influencia gravitacional de Júpiter. La investigación en detalle de dos de esos grupos, Phocaea y Hungaria, mostró que éstos no tienen una composición similar y que cada asteroide revela un origen. “En este caso, no existió un cuerpo grande que se rompió. Cada asteroide vino de un lugar diferente y está allí por procesos dinámicos, como la fuerza gravitacional de Júpiter”, explica la astrofísica.

Efecto radioactivo
El modelo basado en la influencia del Sol en la composición mineralógica de los asteroides del Cinturón es cuestionado por los datos generados en la investigación. Según este modelo, los asteroides habrían llegado a su composición actual de acuerdo al grado de calentamiento que sufrieron a partir de sus distancias con relaciónal Sol. Asteroides más cercanos al astro, por ejemplo, se habrían calentado y pasado por transformaciones que determinaron sus composiciones mineralógicas. En tanto, aquellos situados a mayor distancia del Sol no habrían sufrido los efectos del calentamiento y, por lo tanto, serían más primitivos.

Las observaciones en La Silla cuestionan esta separación de la composición de los asteroides del Cinturón, según su distancia al Sol. En lugar de ésta, una de las hipótesis consideradas es la posible presencia de materiales radioactivos en los asteroides. Diferentes cantidades de dichos materiales llevarían a distintos grados de calentamiento. “El Sol no es el único culpable por el mayor calentamiento que algunos asteroides experimentaron”, afirma Daniela. “En realidad, lo que ocurre es que los materiales radioactivos decaen, y en ese proceso, generan calor. Cuanto mayor cantidad de esos materiales se haya juntado en un asteroide durante su formación, más calor se habrá generado posteriormente en el proceso de decaimiento radioactivo, hecho que llevará a modificaciones químico-mineralógicas.”

Roca basáltica
El estudio también redundó en el descubrimiento de tres asteroides con composición rara. Éstos tienen una superficie de roca basáltica, creada por la erupción de volcanes y antes solamente encontrada en seis cuerpos del Sistema Solar – Tierra, Luna, Marte, Venus, Io (una de las lunas de Júpiter) y el asteroide Vesta, que tiene 500 kilómetros de diámetro. Hasta ahora, se consideraban raros los cuerpos celestes con resquicios de actividad volcánica.El equipo del ON constató la composición basáltica de Magnya, un asteroide de 30 kilómetros que probablemente sea un fragmento de un cuerpo mayor. El hallazgo, publicado en el artículo de Science, mostró que este asteroide, de apenas 30 kilómetros de diámetro, puede haber sido lo que restó de un cuerpo celeste mayor, que habría pasado por una intensa actividad volcánica.

“Las teorías de la formación de cuerpos basálticos en el Cinturón deberán ser revisadas. La composición de Magnya implica que por lo menos un segundo asteroide basáltico, además de Vesta, se formó”, enfatiza Daniela. La investigadora cree que los meteoritos basálticos que caen en la Tierra pueden ser otros pedazos de la fragmentación del cuerpo mayor que dio origen a Magnya. En el año 2001, además de Magnya, el equipo del ON encontró otros dos asteroides con composición basáltica. Son los fragmentos de Vesta mayores y más distantes de este asteroide ya descubiertos. “Esto comprueba que la familia de Vesta se extiende mucho más allá de los límites actuales”, dice Daniela.

Otra parte del estudio mostró también que los asteroides con superficie de piroxeno y olivinas son los más abundantes en el Cinturón. Antes, se creía que los del tipo carbonáceo predominaban. Los principales hallazgos de la misión observatoria serán publicados en la revista de astronomía Icarus, de Estados Unidos. “La investigación inserta a Brasil con relieve en el área de astrofísica del Sistema Solar”, dice Daniela. La investigadora cree que recursos minerales oriundos de los asteroides, como el titanio y el hierro, pueden en el futuro ser usados en la Tierra, y la investigación del Observatorio servirá de referencia para dicho trabajo. “Estos datos son fundamentales para la elección de asteroides que serán visitados por misiones espaciales”, observa.

Con estos datos, fue posible obtener la distribución precisa de las composiciones físico-químicas en el Cinturón de Asteroides en general. “Este trabajo será fundamental para la comprensión de la formación yevolución del Cinturón y del Sistema Solar”, sostiene Daniela, que trabajó en conjunto con investigadores del Instituto Astronómico y Geofísico de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), del MIT y del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa, la agencia espacial de Estados Unidos.

Del gran Ceres a los pedregullos
También llamados “planetas menores”, por orbitar alrededor del Sol al igual que los planetas, ellos se concentran en una franja situada entre Júpiter y Marte, llamada Cinturón de Asteroides, pero existen muchos otros dispersos desde la órbita de la Tierra – con la cual incluso pueden llegar a chocarse de vez en cuando – hasta más allá de la órbita de Saturno. El mayor asteroide es Ceres, con 1.000 kilómetros (km.) de diámetro, descubierto en 1801. Existen otros 15 con diámetro superior a 240 km. y muchos que no pasan de simples pedregullos. Todos juntos no llegarían a la mitad del tamaño de la Luna.

Las observaciones directas de los asteroides son realizadas básicamente desde la Tierra, como es el caso del exhaustivo estudio brasileño realizado en el observatorio de La Silla. En tanto, la primera imagen espacial de alta resolución de un asteroide fue la de Gaspra, en 1991, obtenida por la sonda americana Galileo. Dos años después, la misma nave pasó muy cerca del asteroide Ida. En 1997, la gran aproximación de la sonda Near al asteroide Mathilde permitió constatar que éste es rico en carbono. Imágenes del gran Vesta, con cerca de 500 km. de diámetro, fueron suministradas por el telescopio espacial Hubble.

Existen asteroides que se sitúan en ruta de colisión con la Tierra. Daniela Lazzaro distingue tres tipos de éstos: “Meteoroide es un pequeño asteroide que puede entrar en la atmósfera de la Tierra. Meteoro es el que de hecho entra en la atmósfera y, debido al rozamiento con ésta, llega a tornarse incandescente, traza el cielo y se desintegra totalmente: es popularmente llamado ‘estrella fugaz’.

Los meteoritos son pequeños asteroides que entran en la atmósfera, pero no se desintegran totalmente al atravesarla, y llegan a alcanzar la superficie. Sobra un pedazo en el suelo, o incluso se forma un cráter”. Estos son muy importante para los estudios astrofísicos y, siempre que son encontrados, son analizados en laboratorio. “Ya que no podemos tener un asteroide en el laboratorio, por lo menos tenemos un pedacito de éste”, dice Daniela.

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