El misterio de los troyanos marcianos

Los troyanos son el resultado de un delicado y hermoso juego entre la gravedad y los miles de cuerpos menores que existen en el sistema solar. Reciben la denominación de troyanos aquellos cuerpos que se encuentran en los puntos de Lagrange L4 y L5 de la órbita de un planeta. Es decir, los que se hallan unos 60º por delante y por detrás del planeta en su órbita respectivamente, ya que en estos puntos la gravedad del Sol y del planeta se equilibran, permitiendo la existencia de órbitas de tipo halo o ‘renacuajo’ de forma más o menos estable (los cuerpos no están fijos en el punto de Lagrange). Durante mucho tiempo los únicos troyanos conocidos fueron los de Júpiter (técnicamente solo los que se encuentran en L4 se llaman troyanos, mientras que los de L5 son ‘griegos’ o ‘aqueos’ para seguir con una nomenclatura basada en La Ilíada). Los troyanos de Júpiter constituyen una familia de miles de cuerpos que rivaliza en número con el cinturón principal de asteroides. El primer troyano de Júpiter, 588 Aquiles, se descubrió en 1906 y durante mucho tiempo se pensó que estos asteroides eran una característica exclusiva del gigante joviano, una consecuencia de su descomunal campo gravitatorio.

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Marte tiene sus propios asteroides troyanos (NASA).

La existencia de troyanos en otros planetas se consideraba prácticamente imposible porque las órbitas serían extremadamente inestables. Y sin embargo en las últimas décadas hemos descubierto que casi todos los planetas están acompañados de troyanos. Venus, la Tierra, Marte, Urano y Neptuno tienen su propio conjunto de cuerpos situados en L4 y L5, aunque ciertamente en un número muy inferior a Júpiter. Tanto Venus como la Tierra poseen pocos troyanos y son muy inestables (solo conocemos un asteroide troyano de la Tierra, 2010 TK7), mientras que Neptuno, que se halla lejos de Júpiter y cerca del cinturón de Kuiper, debe contar con una población relativamente numerosa y estable (hay catalogados 17 troyanos de Neptuno). Hasta la fecha no se ha descubierto ningún troyano de Saturno, cuya proximidad a Júpiter es un factor negativo de cara a la estabilidad de estos cuerpos, aunque con toda seguridad tendrá varios de carácter temporal. Pero lo que más llama la atención es la existencia de troyanos de Marte. ¿Por qué? Pues simplemente porque no deberían existir.

Efectivamente, si combinamos la escasa gravedad de Marte con su cercanía a Júpiter el resultado debería ser la ausencia de troyanos del planeta rojo. Y, contra todo pronóstico, hemos descubierto nada más y nada menos que nueve troyanos marcianos (ocho en L5 y uno en L4), el tercer grupo más numeroso tras los de Júpiter y Neptuno. Para colmo, la mayoría tienen órbitas estables. ¿Cómo es posible? Pues una de las teorías, y sin duda la más sugerente, es que son pedazos del propio Marte. O mejor dicho, serían restos de la formación del planeta rojo, del mismo modo que nuestra Luna fue el resultado de la colisión de la proto-Tierra con el protoplaneta Theia. Cómo hemos llegado a esta conclusión es de lo más interesante. Veamos. El troyano marciano más grande es 5261 Eureka, descubierto en 1990 en el punto L5 de la órbita marciana. Lo interesante es que otros seis de los troyanos marcianos se hallan en la misma zona y muestran un espectro similar al de Eureka, de ahí que se les considere miembros de un mismo grupo que recibe el nombre, lógicamente, de asteroides tipo Eureka.

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Los planetas interiores y Júpiter. En verde y azul, los grupos de troyanos marcianos y jovianos. Los troyanos marcianos de L2, están destacados en verde brillante (Wikipedia Commons).

La hipótesis más popular apunta a que los siete asteroides del grupo se formaron al fragmentarse Eureka hace unos mil millones de años. Lo más probable es que la fragmentación no se debiese a ningún impacto, sino que fuese resultado del efecto YORP. El efecto YORP (Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack), que es una variedad del efecto Yarkovsky, provoca que los asteroides y otros cuerpos menores aceleren su periodo de rotación simplemente debido a las irregularidades y diferencias de brillo —albedo— de su superficie. Los efectos Yarkovsky y YORP son los culpables de que los asteroides tengan órbitas impredecibles a largo plazo y de que su periodo de rotación varíe dramáticamente, a veces, como es el caso, causando su destrucción (Eureka tiene en la actualidad un periodo de rotación de 2,7 horas).

Ahora bien, para aclarar el misterio de estos objetos debemos saber su composición. Obtener espectros de calidad de cuerpos tan pequeños situados a tanta distancia no es nada fácil. Recientemente varios investigadores han usado el telescopio VLT en Chile y el telescopio infrarrojo de la NASA en Hawái para analizar algunos de estos asteroides y han concluido que su espectro es similar debido a la presencia de olivino. Este mineral es poco frecuente en asteroides (solo el 0,4% de asteroides analizados presenta su huella espectral), pero es muy común en Marte, como han demostrado el rover Spirit y la sonda MRO de la NASA, especialmente en las cuencas de impacto, así como en meteoritos procedentes del planeta rojo. El olivino es un mineral formado por silicatos de hierro y magnesio muy común en la Tierra, especialmente en el manto, pero también se ha descubierto en la Luna, Marte y, curiosamente, en Vesta. Dicho de otro modo, la presencia de olivino nos está diciendo a gritos que Eureka y sus hermanos se originaron en un cuerpo mayor y diferenciado. La conclusión, sin ser directa, es obvia: Eureka y los troyanos similares provienen del manto de Marte.

El espectro de (5261) Eureka, (311999) 2007 NS2 y (385250) 2001 DH47 (a la izquierda) comparado con el olivino de regiones y meteoritos marcianos (Polishook et al.).
El espectro de (5261) Eureka, (311999) 2007 NS2 y (385250) 2001DH47 (a la izquierda) comparado con el olivino de regiones y meteoritos marcianos (Polishook et al.).

Ahora bien, supongamos que Eureka se creó en un gran impacto en Marte. En principio no hay problema para explicar cómo llegó al espacio, porque sabemos que los grandes choques planetarios pueden eyectar material a la órbita marciana y solar de forma relativamente fácil. Pero otro asunto mucho más complejo es cómo llegaron estos asteroides a tener órbitas estables en los puntos de Lagrange L4 y L5. La propuesta del grupo de investigadores liderados por David Polishook es cuanto menos curiosa: lo que se ha movido no han sido los asteroides, sino el propio Marte. Sabemos que los planetas se movieron dramáticamente durante su formación, así que los troyanos marcianos habrían llegado a esa posición tras el último cambio de órbita del planeta rojo, influenciado por Júpiter. El viaje hasta los puntos de Lagrange no sería ni sencillo ni rápido, pero Marte posee grandes cuencas de impacto, como Vastitas Borealis, que podrían haber eyectado una cantidad suficiente de material como para que una pequeña parte acabase en estos puntos de equilibrio. Por otro lado, los otros dos troyanos que no forman parte del grupo Eureka son del tipo S y X, así que seguramente sean asteroides del cinturón principal que se hallan en los puntos de Lagrange de forma más o menos temporal.

De acuerdo, ¿pero cómo saber si esta teoría es cierta? Según este modelo, parte del material expulsado al espacio por un gran impacto en Marte habría acabado formando la familia de asteroides Hungaria. De ser así, los troyanos marcianos serían antiguos miembros de esta familia. La hipótesis predice que la masa de material en el grupo Hungaria debería ser unas doce veces la observada actualmente, lo que, lejos de ser un problema, coincide con la cantidad que cabría esperar teniendo en cuenta la dispersión de asteroides debida a las inestabilidades gravitatorias provocadas por Júpiter.

La única forma de salir de dudas sería mandando una sonda que estudie los asteroides troyanos marcianos y los del grupo Hungaria, y a ser posible, que traiga muestras a la Tierra de alguno de ellos. Se da la paradoja de que, si realmente estos asteroides son pedazos de Marte, sería más sencillo estudiar el interior del planeta rojo enviando una sonda a los troyanos marcianos que aterrizando y excavando el planeta. Del mismo modo que los troyanos de Júpiter guardan secretos sobre los mecanismos de formación del sistema solar en general —por eso la misión Lucy de la NASA los va a estudiar en detalle—, los asteroides troyanos marcianos prometen arrojar luz sobre la formación de Marte en concreto. Esperemos que los podamos visitar cuanto antes.

Referencias:

18 Comentarios

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JxJx

Sobre los troyanos de Jupiter (troyanos y griegos) se calcula que hay 240 mil asteroides de tamaño superior a los 2 km y unos 600 mil asteroides con un tamaño de entre 1km y los 2 km solo en L4, y en el punto L5 hay un numero casi comparable que en L4.
El troyano más grande de Júpiter se llama 624 Hektor , que tiene un diámetro promedio de 203 ± 3,6 km. Y le sigue 911 Agamemnon con 167 km de diámetro.
La nave espacial Lucy estudiara por lo menos 5 asteroides troyanos de Jupiter.

amagoamago

en serio tantos y tan grandes? qué barbaridad! nunca lo habría imaginado. va a resultar aue el sistema solar se nos va a hacer demasiado grande para explorarlo todo.

RuneRune

Sep, y son sólo una pequeña parte de las rocas que flotan por el sistema solar, de las cuales conocemos una ínfima parte. Muchas cosas ahí fuera. Vídeo obligatorio supermolón:

https://www.youtube.com/watch?v=BKKg4lZ_o-Y

Se puede empezar a apreciar la población de troyanos a partir de 2005 muy claramente, aunque para entonces el cinturón de asteroides es casi verde sólido (Júpiter es el punto azul que no está siempre en pantalla).

NoelNoel

Menudo campo base para minería y astillero para misiones al Sistema Solar profundo e interestelares!! (puestos a soñar…)

amagoamago

orbitando un punto de lagrange supongo que el ∆v para ir de uno a otro sera muy bajo, no? y… las colisiones entre ellos no seran frecuentes?

RuneRune

Dependiendo de lo rápido que quieras hacer el viaje, entre minúsculo y considerable. Y, enlazando con tu segunda pregunta, principalmente porque aunque la distancia en términos energéticos sea pequeña (todos orbitan el punto de Lagrange), la distancia media entre ellos es brutal, del orden del millón de kilómetros. Así que hay muy pocas colisiones y mucho espacio vacío, y si viajas en órbitas de mínima energía, años de viaje entre ellos. Y no, el período de la órbita solar que ocupan (~12 años, como Júpiter) tampoco ayuda.

Ahora, que si le pisas al acelerador, las ecuaciones son casi casi las de movimiento uniformemente acelerado del instituto (y esas te las dejo a tí ;-)).

U-95U-95

¿Millón de kilómetros de media de separación entre ellos?. Pensaba que sería más denso aún, aunque desde luego estuviera muy lejos de los cinturones de asteroides de las películas.

RuneRune

La órbita de Júpiter es enorme (2*Pi*780 millones de kms), así que aunque proporcionalmente estén muy juntitos, acaban con menos densidad que el cinturón de asteroides (la órbita de Ceres es algo más de la mitad de grande).

De todas maneras, si quieres entrar en las matemáticas necesarias para sacar un número así, y que conste que está resuelto para una población de un millón de asteroides >1km de tamaño… en fin, el caso es que yo lo cogí de aquí:
https://www.reddit.com/r/askscience/...een_trojan/

JxJx

Hasta la fecha solo se conocen dos troyanos: 2011 QF99 de tamaño ~60 km, y 2014 YX49 de tamaño de entre 40 a120 km. Ambos situados en L4.

Jorge m.g.Jorge m.g.

Ya estamos tardando en enviar otra misión tipo MMX-2. Este tipo de misiones a los cuerpos menores son muy interesante y no excesivamente caros y además puedes traer muestras a casa. Espero que china o Japón hagan alguna misión a esa zona.

Saludos jorge m.g.

José PJosé P

Está claro q la conclusión de todo este tema, es q este blogs ya cuenta con varios cuerpos celestes q lo homenajean. Felicitaciones Daniel!

Pedro

Una misión de recogida de muestras sería fascinante… Y mucho más barata y sencilla que traerla desde el propio Marte. A ver si alguien se apunta a la idea pero me temo que va a resultar difícil de “vender”.

Poyejali!Poyejali!

Me encanta este blog (y su twitter) por articulos como éste. No todo van a ser cohetes!!! :)

Siempre me ha gustado el tema de los troyanos y los griegos, y este trabajo me resulta fascinante. La de veces que he tenido que defender que la Tierra tiene otro pequeño pequeño “satélite troyano”, el 2010_TK7 :

https://en.wikipedia.org/wiki/2010_TK7

Creo que antes de llegar al asteroide Bennu, la OSIRIS-REx tiene también previsto el estudio de otros troyanos de la Tierra:
https://phys.org/news/2017-02-nasa-o...teroid.html
https://www.nasa.gov/feature/goddard...roid-search

Lo que no sé es si han obtenido resultados aun. Empezaron la busqueda en febrero de este año.

ElemepeElemepe

Hola Daniel. Estupenda la entrada, como de costumbre. En términos de gasto energético ¿Cómo de costosa sería una misión a para visitar los troyanos de Mate en comparación con una misión orbital a Fobos, por ejemplo?. Supongo que se podría hacer una trayectoria de captura gravitatoria que lanzase la nave de manera que permitiese pasar por L5 en una órbita elíptica y después hacer un frenado para entrar en órbita baja.
Otra cuestión: la MRO o alguno de los orbitadores ¿tienen capacidad para poder fotografiar los troyanos de Marte, y que las fotografías puedan dar algún dato, o por diseño no serían útiles?.
Muchas gracias

ManuelbsManuelbs

Muy buena entrada, pero me entra una duda:
Según he leído parece ser que no hace falta que un objeto llegue a un tamaño planetario para diferenciarse. El descubrimiento de trazas de campo magnético en el meteorito Allende parece demostrar esto. Así que también podrían ser parte de un asteroide más grande (Eureka original) que se fragmentara una vez que su interior se hubiese diferenciado por acción del calor generado por los minerales radiactivos que contenía.
Sería esto posible?
UN saludo

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