Bennu, el pequeño asteroide cercano que «escupe» rocas

Por Daniel Marín, el 20 marzo, 2019. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar ✎ 55

¿Te imaginas un mundo en el que puedas ponerte en órbita simplemente por deslizarte por una pendiente? Pues deja de imaginar, porque ese mundo existe y se llama Bennu. Este pequeño asteroide carbonáceo está siendo estudiado en detalle por la sonda de la NASA OSIRIS-REx desde el 3 de diciembre de 2018 y ya tenemos los primeros resultados científicos de la misión. Bennu es un asteroide cercano que está formado por la aglomeración de miles de rocas y piedras de todos los tamaños. Esta «pila de escombros» se parece mucho a otro asteroide cercano, Ryugu, que en estos momentos es objeto de estudio de la sonda japonesa Hayabusa 2 y que también es otra pila de escombros con forma de peonza. El pequeño tamaño de Bennu provoca que la gravedad superficial de este cuerpo oscile entre un máximo de 8 millonésimas de g en los polos a unas 3 millonésimas de g en el ecuador por culpa de su rápido periodo de rotación (4,276 horas). Esto significa que en el ecuador de Bennu una piedra puede ponerse en órbita con una velocidad de entre solo 2 y 4 centímetros por segundo, una velocidad que puede alcanzar simplemente al rodar por las pendientes locales. Y no hablamos de una posibilidad teórica. OSIRIS-REx ha podido ver piedras y guijarros escapando del ecuador de Bennu:

Partículas de Bennu escapando de la superficie de Bennu vistas el 19 de enero de 2019 mediante la cámara NavCam 1 de OSIRIS-REx (NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin).

Increíble. OSIRIS-REx ha observado esta expulsión de partículas, con un tamaño comprendido entre un milímetro y varios centímetros, un total de diez veces desde que llegó a las proximidades del asteroide. Bennu parece tener ocho órbitas síncronas a su alrededor en las que estas partículas pueden acumularse temporalmente a pocas decenas de metros sobre el ecuador del asteroide. Algunas de estas partículas vuelven a caer sobre el asteroide y otras escapan para siempre. Este comportamiento «cometario» de Bennu —si hay partículas también podría haber gases— ha pillado por sorpresa a los científicos de la misión, que no se esperaban nada parecido. Ahora tendrán que planificar con sumo cuidado las maniobras de aproximación para recoger muestras. OSIRIS-REx ha descubierto que, además, el asteroide está acelerando su rotación. Si ahora su día es de 4,3 horas, dentro de un millón de años será de apenas 2,1 horas. Este fenómeno ya se había observado desde Tierra, pero la misión de la NASA ha confirmado que se debe al efecto YORP, culpable de que los asteroides de pequeño tamaño aceleren su velocidad de giro, a veces con resultados catastróficos.

Bennu visto por OSIRIS-REx en diciembre de 2018 con la cámara PolyCam (NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin).
Mapa de Bennu (NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin).
Detalle de las rocas más grandes de Bennu (NASA/Goddard).

La masa de Bennu es de 7,329 x 1010 kg, un dato que, combinado con el diámetro de 490 metros, nos da una densidad de 1190 kg por metro cúbico, prácticamente similar a la del asteroide Ryugu. Esta baja densidad apunta a que el interior de Bennu tiene que ser poroso (al 50%), algo que, por otra parte, es de esperar en una pila de escombros. La superficie del asteroide es muy oscura, con un albedo medio de solamente 4,4%, aunque tiene regiones menos brillantes con un albedo de 3%. Bennu está cubierto por más de doscientas rocas de un tamaño superior a los diez metros. Inicialmente el equipo de la misión contempló con horror esta superficie llena de rocas sin zonas adecuadas para la maniobra de recogida de muestras, pero afortunadamente ya han identificado algunas regiones idóneas con material más fino. Lo malo es que estas zonas apenas tienen de cinco a diez metros de diámetro, más pequeñas de lo calculado por los investigadores antes de la llegada de la sonda (25 metros). La abundancia de rocas superficiales de gran tamaño ha sido otra sorpresa para los investigadores, que habían supuesto una superficie más lisa en base a las observaciones en el infrarrojo. La falta de zonas libres de rocas y el reciente descubrimiento de que Bennu es un asteroide activo que escupe rocas son dos de los escollos más importantes que deberá superar OSIRIS-REx para completar su misión.

Pendientes locales en Bennu (NASA/D. J. Scheeres et al.).
Mapa del relieve de Bennu (D.S. Lauretta et al.).
Órbitas estables alrededor de Bennu (D.J. Scheeres et al.).
Detalle de la rocosa superficie de Bennu vista por la cámara PolyCam el 7 de marzo a 5 kilómetros de distancia (NASA/Goddard/University of Arizona).
El círculo muestra el tamaño de la zona de recogida de muestras original, pero ahora el equipo de la sonda deberá reducir el área (NASA/Goddard).

Bennu parece ser una pila de escombros relativamente joven y con una composición homogénea que se ha formado a partir de un impacto contra un cuerpo primigenio de mayor tamaño rico en sustancias orgánicas y agua. El equipo de la misión ha calculado que Bennu tiene una edad de entre cien millones y mil millones de años, bastante más de lo que habían estimado. Esta elevada edad implica que el asteroide puede haber sobrevivido a varios episodios catastróficos de fragmentación debido a la acción de los efectos Yarkovsky y YORP. Pero no cabe duda de que el principal hito de la misión hasta el momento ha sido el descubrimiento de abundantes cantidades de minerales hidratados en la superficie de Bennu. En concreto, OSIRIS-REx ha detectado la presencia de magnetita en las zonas más oscuras del asteroide, que son las más ricas en sustancias orgánicas. La magnetita es un mineral que se forma en presencia de agua líquida, así que el asteroide del que se formó Bennu tuvo que tener en su remoto pasado un océano interno de agua líquida, más o menos como Ceres.

Detalle de una de las zonas con material más oscuro (NASA/Goddard).
Presencia de magnetita en Bennu (NASA/Goddard).
Modelo del interior de Bennu (Nature/@jtuttlekeane).
Bennu, Ryugu e Itokawa a escala (Diario de Córdoba).

Es tentador pensar que asteroides similares a Bennu pudieron ser los que trajeron el agua de los océanos de la Tierra durante su formación (actualmente la teoría más popular es la que propone que la mayor parte del agua de nuestro planeta vino del choque de asteroides cercanos), pero hay que ser cautos. Precisamente, el equipo de la sonda Hayabusa 2 acaba de publicar los resultados de las observaciones del espectrómetro infrarrojo que demuestran que Ryugu es un asteroide muy seco. Lo bueno es que dentro de pocos años podremos analizar muestras de ambos asteroides en los laboratorios de la Tierra.

Referencias:

  • https://www.nasa.gov/press-release/nasa-mission-reveals-asteroid-has-big-surprises
  • https://www.nature.com/collections/jibgaighje


55 Comentarios

  1. Increible la foto del material siendo eyectado. El sistema solar no para de darnos sorpresas! Lastima que los humanos vivamos tan poco! Tantos descubrimientos nos esperan en 5 o 6 décadas… que los disfruten nuestros hijos…
    Por otro lado, la infografía del Diario de Córdoba muestra a hayabusa 2 también en Bennu…

  2. Los cuerpos mas pequeños del Sistema Solar deparan muchas sorpresas y son complejos a pesar de su tamaño, No son “simpres rocas” flotando por ahí.

  3. Si es poroso y con baja densidad implica que su resistencia a una hipoteca entrada en la atmósfera terrestre será muy reducida y, según su ángulo de ataque, este asteroide podría ser fulminado antes de su contacto con la superficie terrestre. Buenas noticias.

      1. …liberando toda su energía en la atmósfera, en vez de dejar un poco para desperdiciar deformando la corteza. Los asteroides grandes son mas peligrosos si se desintegran totalmente, porque lo importante en los impactos q afectan a escala total es la energía cinética total que recibe la atmósfera. Cuando el impacto es a escala local, digamos rollo Cheliabinsk, pues si, mejor que no llegue nada a tierra, si se da la casualidad de que debajo hay algo importante. Pero en cuanto es un matadinosaurios, mejor menos peor si entra en perpendicular a la atmósfera y llega entero al suelo.

  4. Una entrada excepcional con muchos datos nuevos. Para releerla varias veces.

    La facilidad con que se puede poner en órbita la materia del asteroide supongo que dará ideas sobre como desviar un asteroide peligroso.

    Ya sé que me repito, pero viendo esas partículas en órbita a una velocidad bajísima de unos pocos centímetros por segundo, me reafirma en mi idea de que una máquina pequeña, como un taladro de unos pocos vatios, alimentada por paneles solares, podría extraer polvo contínuamente y ponerlo en órbita, hasta que se forme un anillo con varias veces la superficie del asteroide. El anillo podría actuar como una vela solar que desvíe un asteroide de una trayectoria de colisión con la Tierra.
    Al ser tan pequeña la máquina, un cohete mediano podría llevarla rápidamente al asteroide, para que dé tiempo a desviarlo.
    Tendría la ventaja de no tener que transportar una gran masa para la maniobra de desvío (combustible, explosivo, masa para tracción gravitatoria, etc.) que obligaría a usar un cohete enorme o impediría alcanzar la velocidad suficiente para llegar a tiempo, cuando el asteroide aún esté lejos y un pequeño desvío sería más eficaz.

    Lo de que haya magnetita en algunos puntos me sugiere que se podría usar un electroimán para anclarse al asteroide en esos lugares.

    1. No es que no sea bonita tu idea, es muy romántica, sería preciosa si fuera posible, yo solo me pregunto ¿como un anillo de partículas sueltas podría dar empuje al resto del asteroide? Los fotones incidirán en las partículas individuales del anillo sin que el empuje producido en cada una se sume entre sí porque no están en contacto, ni tampoco con el asteroide, como mucho los fotones y el viento solar dispersarian el anillo. No sé, es como si me dijeras que vamos a navegar en el océano en un velero con un velamen hecho de nubes… pero bueno, ya me explicarás!

      Puestos a imaginar, podrías decir de enviar miles de robots arácnidos provistos de un sistema “digestivo” nanotecnologico capaz de tejer una vela solar a partir de los materiales que se van tragando del asteroide, suena más fantasioso pero igual es más posible.

      De todas formas para desviar un asteroide, donde estén unas buenas detonaciones nucleares de toda la vida que se quité cualquier otro sistema rocambolesco y poco fiable(🤐)

      1. Las partículas en órbita están unidas por gravedad al asteroide. El conjunto del anillo tiraría por su gravedad del satélite. Salvo las partículas más pequeñas, que serían arrancadas por la radiación, el resto del anillo permanecería en órbita bastante tiempo, quizá lo suficiente como para la energía acumulada en ese tiempo lo aparte de la trayectoria de colisión.

      2. Es el mismo principio de tracción gravitatoria que va a probar la sonda Osiris con este asteroide. La diferencia es que el empuje lo pondría la radiación y el viento solares, en vez del motor de la nave.

        1. Vamos a ver si no me lío en la explicación, porque he dado un respingo en mi silla al leerte, osea que según tú si lanzamos una sonda, la podríamos propulsar con una vela solar compuesta por partículas de polvo por que estarían unidas por la gravedad a la sonda? Yo la verdad, no lo veo, las partículas estarán unidas por una fuerza de la gravedad si, que resultará insignificante, (que no me olvido de la gravedad) desde que empiezan a recibir impulso de los fotones las partículas se iban a empezar a alejar porque la gravedad no es suficiente para mantenerlas unidas y acabarían rápidamente con velocidades de escape, y para tener una gravedad suficientemente fuerte para mantenerlas en órbita necesitaría una sonda muuuy muuuy masiva (como el asteroide, que debería ser muy masivo) demasiado masiva como para que el empuje efectivo conseguido fuera significativo para moverlo, que hay que tener en cuenta que el borde exterior del anillo esta limitado por la esfera de Hill, que en un cuerpo poco masivo será de unos pocos kilómetros (ni idea de cuántos en este asteroide, ¿30 o 40 kilómetros, menos?) A partir de ahí orbitaran por su cuenta el sol y no podrá crecer más tu vela solar anillada y cohesionada por la minúscula gravedad y cuánto más cerca del borde este el material menos energía necesitaran para poder escapar, no se, te explico cómo lo razono de este otro modo, la cohesión que mantiene unido el material de una vela solar fabricada en una lámina continua o malla tejida siempre será superior al empuje que recibirá de los fotones, todas las partes están unidas resultando imposible su separación, el empuje en todas sus partes contribuirá al movimiento del conjunto porque todas las partes están irremediablemente unidas (mientras no medie un cúter de por medio) mientras que tú nube de polvo se “rasgara” porque la gravedad que la cohesiona será fácilmente vencida por el empuje de los fotones. Si me dices que todo se trata de un sistema de tracción gravitatoria, en que tú sonda perforadora lanza material del propio asteroide a cierta distancia hasta crear otro pozo gravitatorio que haga de tractor gravitatorio, pues, eso no es una vela solar jolín, también habría que ver la velocidad a la que perfora esa máquina, porque para crear ese anillo o una acumulación de escombros importante hará falta un equipo potente, eso de unos pocos vatios (!!¡¡)… a ver si va a pesar más tu equipo para ahorrar peso que una bomba atómica, mejor unos cuantos megatones que esos vatios y desvío resuelto, ya se que no te gusta lo «nucelar» pero me parece más factible que tú idea de la vela solar de polvo

      3. “detonaciones nucleares de toda la vida”
        No sé, ni me interesa, de donde sacas que las detonaciones nucleares en el desvío de asteroides son “de toda la vida” . Salvo en películas, no hemos desviado aún ningún asteroide, por ningún método. Todos los métodos están por probar que sean fiables.

        1. Hombre fisvi si tengo que darte hasta la última referencia masticada uff, me refería a que alguna experiencia con armas nucleares tenemos, no en asteroides pero en la tierra tenemos, y que conste cuando digo de toda la vida me refiero a que desde antes de que tenemos memoria muchos problemas a este tipo propuestas teóricas se resolvían, con detonaciones nucleares, quieres viajar a otro sistema solar? Proyecto Orión=detonaciones atómicas, quieres terraformar?Marte=detonaciones atómicas, quieres desviar algo que nos amenaza? un asteroide=detonaciones atómicas… No digo que se haya hecho, digo que es lo más factible de lo que se a propuesto precisamente porque tenemos cierto dominio tecnológico de las detonaciones nucleares y ofrecen gran poder efectivo, es rudo, tecnológicamente primitivo, pero es fácil el ver porque funcionaría en un grado aceptable

          1. Es Fisivi… no se si lo has leido antes, pero es un antinuclear de libro, es imposible razonar con el. Si hasta se opone a un simple RTG…
            por otro lado, impecable tu razonamiento.

          2. Walkurt: No sé qué es un “antinuclear de libro”, pero antinuclear no soy. Pero me parece que ya tenemos suficiente servicio con el reactor nuclear del sol, como para buscarnos problemas innecesarios con material fisionable y sus residuos.

    2. ¡Qué difícil debe ser anclarse a un asteroide así!
      Imagina una de las rocas “grandes” de 10 metros de diámetro y que sea relativamente poco porosa, con una densidad de 2000 kg·m-3. Dada la baja gravedad de Bennu,la fuerza que sujeta ese bloque a la superficie es de unos 60 N. Es probable que las fuerzas cohesivas sean algo mayores que eso, entre 70 y 150 N. Cualquier dispositivo de “anclaje” es posible que arranque la roca del asteroide y la ponga a rodar o incluso en órbita.

  5. “En concreto, OSIRIS-REx ha detectado la presencia de magnetita en las zonas más oscuras del asteroide, que son las más ricas en sustancias orgánicas. La magnetita es un mineral que se forma en presencia de agua líquida, así que el asteroide del que se formó Bennu tuvo que tener en su remoto pasado un océano interno de agua líquida, más o menos como Ceres.”
    He aquí mi concepto de epifanía científica

  6. Muy interesante cómo siempre. No sería de extrañar que estuviéramos viendo los últimos momentos de Bennu y que en un futuro lejano acabara por romperse al superar la fuerza centrífuga a su gravedad.

    Sólo faltaría que una de esas rocas le diera a Osiris-Rex. Dudo que estuviera blindada.

  7. No se mucho de las matemáticas implicadas en esto, pero, ¿los dos descubrimientos no podrían tener relación?. Es decir, ¿No estará enviando Bennu lentamente material al espacio porque lentamente está aumentando la velocidad de rotación?

  8. ¿¿Un asteroide lanzando piedras??
    esto demuestra que no tenemos ni pajolera idea de cómo funcionan las cosas fuera de nuestra cuna, la vieja Tierra.

    Nos esperan décadas de descubrimientos asombrosos y continuas rectificaciones de nuestras ideas acerca de cómo funciona el cosmos.

    Como siempre Daniel un trabajo impecable en divulgación científica y en ultimísimas noticias para espaciotrastornados.
    No sabes cuánto te queremos Daniel.

  9. “Si ahora su día es de 4,3 horas, dentro de un millón de años será de apenas 2,1 horas”

    Me encanta… es como el farolero de el principito!!

  10. Cosas como esta son las que antaño sólo se podían leer en una enciclopedia, pero ni con tanto detalle y solo un articulo por megalibro! Gracias Daniel!!

  11. Densidad de 1,9 kg por metro cúbico???!!!
    Pero si la densidad de la atmósfera terrestre es de 1,2 Kg/m3!!
    A ver si Bennu va a ser un huevo Kinder gigante:)

    1. Si masa y diámetro eran correctos… densidad obviamente era una errata, Daniel ya la corrigió 😉

      Masa = 7,329 x 10.000.000.000 kg = 73290000000 kg

      Diámetro = 490 m … Radio = 245 m

      Volumen esférico (4/3 x Pi x r3) = 61600872,35 m3

      Densidad (masa/volumen) = 1189,76 kg/m3 ≈ 1190 kg/m3

  12. “periodo de rotación (4,276 horas). Esto significa que en el ecuador de Bennu una piedra puede ponerse en órbita con una velocidad de entre solo 2 y 4 centímetros por segundo”

    El diámetro en el ecuador, según la fig. “Bennu, Ryugu e Itokawa a escala (Diario de Córdoba).” : 492 m.

    Entonces la circunferencia del ecuador es 492 * 3, 14 = 1545 m. Por girar con un periodo de 4,276 horas, un objeto en el suelo del ecuador tiene una velocidad de
    1545 / (4,276 * 3600) = 0,1 m/s = 10 cm/s
    En esa situación entiendo que se tendría que desintegrar inmediatamente, a no ser que el suelo esté cohesionado por algo más que la gravedad.
    O hay algo más, o yo no he hecho bien las cuentas.

    1. ¿O quizá esos “entre solo 2 y 4 centímetros por segundo” son los que faltan para ponerse en órbita, sumándolos al los 10 cm/s que ya tienen?

      1. La velocidad de escape es v=(2GM/r)^(1/2). Sustituyendo:
        G=6.674e-11 m3⋅kg−1⋅s−2
        M=7.329e10 kg
        r=252.8 m
        A mí me sale:
        ve = 0.197 m/s
        Aunque al no ser esférico a lo mejor este cálculo da un error no despreciable, pero creo que para el ecuador debería ser bastante aproximado.

        1. Gracias.

          Entiendo que en el ecuador, impulsando a unos 10 cm/s más de la velocidad de rotación, y el el mismo sentido, se alcanza la velocidad de escape.

        2. Con los datos que ofrece Daniel en la entrada…

          Masa = 7,329 x 10.000.000.000 kg = 73290000000 kg
          Diámetro = 490 m … Radio = 245 m
          Periodo de rotación = 4,276 horas = 256,56 min = 15393,6 s

          …aquí van los mismos cálculos realizados de otra manera.
          Spoiler: los resultados son los mismos 😉

          .

          Velocidad tangencial en el ecuador :

          Velocidad angular = 2 × Pi / Periodo de rotación
          Velocidad angular = 2 × Pi / 15393,6 s = 0,000408169 rad/s

          Velocidad tangencial = Velocidad angular × Radio
          Velocidad tangencial = 0,000408169 rad/s × 245 m = 0,100001405 m/s

          .

          Velocidad de escape :

          https://www.omnicalculator.com/physics/escape-velocity
          Mass [73290000000] [kg]
          Radius [245] [m]
          Escape velocity [0.199824] [m/s]

          .

          En resumen:

          Velocidad tangencial = 0,100001 m/s = 10 cm/s
          Velocidad de escape = 0,199824 m/s ≈ 20 cm/s

          Ahora bien, tal como está redactado esto…
          una piedra puede ponerse en órbita con una velocidad de entre solo 2 y 4 centímetros por segundo, una velocidad que puede alcanzar simplemente al rodar por las pendientes locales

          …yo interpreto que esos 2-4 cm/s son relativos a la superficie (“las pendientes locales”) y por lo tanto son adicionales a la velocidad tangencial de la superficie en el ecuador, resultando en 12-14 cm/s.

          Así pues, supongo que hay “algo” que proporciona un mínimo de 8-6 cm/s adicionales a esos 12-14 cm/s para que alcancen los 20 cm/s de la velocidad de escape… de lo contrario no entiendo esto: “Algunas de estas partículas vuelven a caer sobre el asteroide y otras escapan para siempre“.

          ¿Será el efecto YORP’a mí que falta algo?
          ¿Radiación y/o viento solar? ¿Quién da más? 🙂

          1. El resumen me parece impecable.

            Por apostar, yo apostaría por dos fenómenos:
            – Una piedra grande, al chocar con una pequeña, puede impulsarla a mucha más velocidad que la suya.

            – La fractura de las rocas debido a los cambios de temperatura podría dar mucho impulso a los fragmentos (a escala de la gravedad del asteroide). Si estas fracturas se producen de forma asimétrica a lo largo del día, quizá la reacción de estos impulsos sobre el asteroide contribuyen a cambiar su velocidad de rotación.

  13. La posibilidad de que hayan sido asteroides los responsables de la gran cantidad de agua que tenemos en nuestro planeta es muy interesante para responder otro de los grandes enigmas no resueltos. Tengo entendido que se ha descartado la autoría de los cometas que han sido chequeados en distintas misiones. Pero asteroides (especialmente los del cinturón entre Marte y Jupiter) siguen siendo serios candidatos.

    Ojalá se haga luz algún día sobre esta cuestión que es clave para entender la historia de nuestra “canica azul”….

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