La forma de asteroides como 243 Ida puede revelar información sobre de qué están hechos, lo que a su vez nos puede decir más sobre la formación del sistema solar. Crédito: NASA / JPL / USGS
Los asteroides pueden ser potencialmente mortales en la Tierra, pero también son un recurso valioso para la producción de combustible o agua para ayudar en la exploración espacial. Libres de procesos geológicos y atmosféricos, las rocas espaciales son una ventana a la evolución del sistema solar. Pero para comprender realmente sus secretos, los científicos necesitan saber qué contienen.
Solo cuatro naves espaciales aterrizó en un asteroide, más recientemente en Octubre de 2020… Pero nadie miró dentro. Sin embargo, comprender la estructura interna de estas rocas cósmicas es fundamental para responder preguntas clave sobre, por ejemplo, el origen de nuestro propio planeta.
“Los asteroides son los únicos objetos en nuestro sistema solar que permanecen más o menos sin cambios desde el comienzo de la formación de nuestro sistema solar”, dijo el Dr. Fabio Ferrari, quien estudia la dinámica de los asteroides en la Universidad de Berna en Suiza. “Si sabemos qué hay dentro de los asteroides, podemos entender mucho sobre cómo se formaron los planetas, cómo todo lo que tenemos en nuestro sistema solar llegó a existir y puede evolucionar en el futuro”.
También hay razones más prácticas para saber qué hay dentro de un asteroide, como extraer materiales que faciliten la exploración humana de otros cuerpos celestes, pero también la defensa contra rocas adyacentes a la Tierra.
Aquí viene la nasa Prueba de redireccionamiento de doble asteroide (DART), que está programado para despegar a finales de este año, chocará con el asteroide lunar Dimorphos de 160 metros de diámetro en 2022 para cambiar su órbita. El experimento mostrará por primera vez si los humanos pueden recapturar un asteroide potencialmente peligroso.
Pero los científicos solo tienen ideas aproximadas sobre cómo responderá Dimorfos al impacto, ya que saben muy poco sobre esta luna asteroide y su asteroide de origen, Didymos.
Para responder mejor a estas preguntas, los científicos están estudiando cómo averiguar de forma remota qué hay dentro de un asteroide y saber de qué tipo es.
Tipos
Durante el cuarto aterrizaje de un asteroide, Bennu fue mapeado gracias a un mosaico de imágenes recolectadas por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA. Mirar dentro del asteroide es otro paso importante. Fuente: NASA / Goddard / University of Arizona
Hay muchos tipos de asteroides. Algunos de ellos son bloques sólidos de roca, fuertes y duraderos, otros son grupos de guijarros, cantos rodados y arena, producto de muchas colisiones orbitales, que se mantienen unidos solo por la gravedad. También hay asteroides metálicos raros, pesados y densos.
“Para reflejar 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 en el Reino Unido. “Los asteroides, que son solo bolsas de material, los llamamos montones de escombros, pueden, por otro lado, romperse en miles de pedazos. Estas piezas pueden volverse peligrosas en sí mismas “.
El Dr. Susorney está investigando qué características de la superficie de un asteroide pueden revelar la estructura de su interior en un proyecto llamado EROS.
Esta información puede ser útil en el futuro. empresas de minería espacial que deseen aprender tanto como sea posible sobre el prometedor asteroide antes de invertir en una costosa misión de exploración, y aprender más sobre los peligros potenciales.
“Hay miles de asteroides cercanos a la Tierra, aquellos cuyas trayectorias pueden algún día cruzarse con las de la Tierra”, dijo. “Solo visitamos algunos de ellos. No sabemos casi nada sobre la gran mayoría “.
Topografía
El Dr. Susorney está tratando de crear modelos topográficos detallados de dos de los asteroides más estudiados: Itokawa (objetivo de la misión japonesa Hayabusa 1 en 2005) y Eros (detallado por la nave espacial NEAR Shoemaker a fines de la década de 1990).
“La topografía de la superficie puede decirnos mucho”, dice el Dr. Susorney. “Si tienes un asteroide con una pila de escombros como Itokawa, que es básicamente una bolsa de pelusa, no puedes esperar pendientes muy empinadas. La arena no se puede sostener en una pendiente sin fin a menos que esté apoyada. Un acantilado sólido puede. Los asteroides monolíticos 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 a Eros (izquierda), un asteroide monolítico rocoso que tiene cráteres más empinados que Itokawa (derecha), un asteroide con una pila de escombros. Crédito: Hannah Susorney
Susorney quiere tomar modelos de alta resolución de los datos de la nave espacial y encontrar parámetros en ellos que luego podrían usarse en modelos de formas de asteroides de resolución mucho más baja basados en observaciones de radar terrestres.
“La diferencia de resolución es bastante significativa”, admite. “Decenas a cientos de metros en modelos de naves espaciales de alta resolución y kilómetros de mediciones de radar terrestres. Sin embargo, encontramos que la distribución de la pendiente, por ejemplo, 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 Semillasdesarrolló una herramienta que permite modelar el interior de Dimorphos, el objetivo de impacto, así como otros asteroides de escombros.
“Esperamos que Dimorphos sea una pila de escombros porque creemos que se formó a partir del material expulsado por el asteroide principal, Didymos, cuando giró muy rápido”, dijo el Dr. Ferrari. “Esta materia expulsada se acumuló de nuevo y formó la luna. Pero no tenemos ninguna observación de su interior.
Un ingeniero aeronáutico de formación, el Dr. Ferrari, tomó prestada la solución de ingeniería para asteroides de una disciplina conocida como dinámica granular.
“En la Tierra, esta técnica se puede utilizar para estudiar problemas como la quema de arena o varios procesos industriales que involucran partículas pequeñas”, dijo el Dr. Ferrari. “Es una herramienta numérica que nos permite modelar las interacciones entre diferentes partículas (componentes), en nuestro caso, diferentes rocas y guijarros dentro de un asteroide”.
Un montón de escombros
Los científicos modelan diferentes formas y tamaños, diferentes composiciones de cantos rodados y guijarros, interacciones gravitacionales y fricción entre ellos. Pueden ejecutar miles de simulaciones de este tipo y luego compararlas con datos de superficie de asteroides conocidos para comprender el comportamiento y la estructura de los asteroides en una pila de escombros.
El cinturón de asteroides del Sistema Solar contiene asteroides de tipo C, que probablemente consistan en rocas de arcilla y silicato, un asteroide de tipo M que consiste principalmente en hierro metálico y asteroides de tipo S que están compuestos de materiales de silicato y níquel-hierro. Crédito: Horizonte
“Podemos mirar la forma exterior, examinar varias características de la superficie y comparar esto con nuestras simulaciones”, dijo el Dr. Ferrari. “Algunos asteroides, por ejemplo, tienen una protuberancia ecuatorial pronunciada”, dice, refiriéndose a la hinchazón alrededor del ecuador que puede aparecer como resultado de la rotación del asteroide.
En las simulaciones, la protuberancia puede parecer más prominente para algunas estructuras internas que para otras.
El Dr. Ferrari agregó que esta es la primera vez que una herramienta puede funcionar con características no esféricas, lo que mejora en gran medida la precisión.
“Las esferas se comportan de manera muy diferente a los objetos angulares”, dijo.
El modelo sugiere que en el caso de Dimorphos, un impacto de DART creará un cráter y expulsará una gran cantidad de material de la superficie del asteroide. Sin embargo, según el Dr. Ferrari, todavía hay muchas preguntas, especialmente con respecto al tamaño del cráter.
“Un cráter puede ser tan pequeño como diez metros, pero también cien metros de ancho, ocupando la mitad del tamaño de un asteroide. Realmente no lo sabemos ”, dijo el Dr. Ferrari. “Los montones de escombros son difíciles. Debido a que están tan sueltos, también podrían absorber la fuerza de un impacto “.
No importa lo que suceda en Dimorphos, el experimento proporcionará un tesoro de datos para refinar futuras simulaciones y modelos. Podemos ver si el asteroide se está comportando como se esperaba y aprender a predecir con mayor precisión las misiones futuras de las que dependerá la vida en la Tierra.
Proporcionado por Horizon: Revista de investigación e innovación de la UE