Centaurus, Chimera y MANTIS, tres propuestas de misiones para estudiar los asteroides y los misteriosos centauros

Por Daniel Marín, el 28 noviembre, 2019. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar ✎ 78

Vivimos una era de oro de exploración espacial gracias a la pléyade de misiones espaciales que están estudiando distintos objetivos del sistema solar. Curiosamente, muchos de esos objetivos son cuerpos menores: asteroides, cometas, objetos del cinturón de Kuiper y planetas enanos. Estos cuerpos, aparentemente poco interesantes comparado con planetas y lunas, son en realidad fundamentales a la hora de entender los caóticos procesos de formación del sistema solar. Hace décadas pensábamos que los cuerpos menores, a excepción de los cometas, se habían formado en las regiones en las que se encuentran actualmente, pero hoy sabemos que el movimiento de los planetas gigantes durante el origen del sistema solar tuvo como consecuencia la mezcla de estos cuerpos de una forma que todavía no entendemos del todo bien.

Recreación de la sonda Quimera estudiando el centauro SW1 (NASA).

La sonda Dawn estudió en detalle los dos miembros más grandes del cinturón de asteroides, Ceres y Vesta, mientras que en el futuro la sonda Psyche analizará el asteroide metálico homónimo y la misión Lucy investigará varios asteroides troyanos, situados en la órbita de Júpiter, para dilucidar su naturaleza. Todas ellas son misiones de tipo Discovery, las más baratas —unos 450 millones de dólares— de entre todas las misiones planetarias de la NASA. La agencia espacial planea elegir otras dos misiones de este tipo dentro de poco y entre las sondas candidatas tenemos al menos tres dedicadas al estudio de cuerpos menores.

MANTIS (NASA).

La primera de ellas es MANTIS. Desarrollada por el Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, MANTIS (Main-belt Asteroid and NEO Tour with Imaging and Spectroscopy) planea visitar nada más y nada menos que 14 asteroides, incluyendo 50 Virginia (de 85 kilómetros de diámetro) o 2011 UB256, un troyano marciano de apenas 300 metros. El objetivo principal de MANTIS es comprobar una hipótesis sobre la formación del cinturón de asteroides que ha ganado popularidad en la última década. Según esta teoría, la mayoría de asteroides del cinturón provienen de un número relativamente pequeño de protoplanetas de cien kilómetros de diámetro (como ya se sabe desde hace décadas, estos protoplanetas no pudieron formar cuerpos más grandes por culpa de las perturbaciones gravitatorias de Júpiter).

Diseño de MANTIS (NASA).

Colisiones posteriores entre estos protoplanetas generarían la mayoría de asteroides del cinturón principal que observamos en la actualidad. Esta hipótesis se basa en que, a pesar de que hay miles de cuerpos en el cinturón principal, existen pocas familias de asteroides con una composición parecida. MANTIS sobrevolará asteroides miembros de ocho familias para analizar su composición mediante una cámara y un espectrómetro infrarrojo avanzado. De esta forma, comprobará hasta qué punto la composición de estos asteroides es similar y, por tanto, si la teoría de los protoplanetas de cien kilómetros —conocida como born big— es correcta o no. MANTIS tendría una masa de unos 600 kg en seco y dos paneles solares de 9 metros cuadrados en total, con un diseño basado en el de las sondas MESSENGER y STEREO. Su cámara principal MALORRI (MAntis LOng-Range Reconnaissance Imager) de alta resolución está basada en la LORRI de la New Horizons. El espectrómetro infrarrojo de alta resolución, el núcleo de la misión, se denomina SHRIMP (SWIR/NIR Hyperspectral Reflectance Imager for Mineralogy and Petrology) y está basado en el instrumento CRISM de la sonda marciana MRO. Estará complementado por el radiómetro infrarrojo MUST-IR (MUltiSpectral Thermal InfraRed) y el sensor de partículas interplanetarias MANDI, un instrumento basado en el sensor de polvo CDA de la Cassini. Otro objetivo principal de la misión es estudiar el agua de los asteroides y dilucidar si los océanos terrestres vienen de los asteroides como parece.

Instrumentos de MANTIS (NASA).

Más allá de los asteroides, otras dos propuestas de misiones Discovery se centran en los centauros, la última población de cuerpos del sistema solar pendientes de estudiar (los asteroides troyanos tampoco han sido analizados en profundidad, pero la sonda Lucy ya se encargará de ellos). Los centauros son cuerpos menores con órbitas muy excéntricas e inestables que cruzan las de los planetas gigantes. Cuando se descubrieron se pensaba que eran una especie de «eslabón perdido» entre los asteroides y cometas. O sea, sus órbitas parecían ser cometarias, pero no presentaban actividad. Más adelante se descubrió que algunos estaban activos y tenían a su alrededor comas de polvo y volátiles, lo que reforzó esta opinión. El nombre «centauro» refleja esa doble naturaleza que chocaba a los astrónomos de antaño y que hoy sabemos falsa en tanto en cuanto no existen fronteras claras entre «asteroides» y «cometas».

Distintas familias de cometas y los centauros (NASA).
Los centauros son objetos del cinturón de Kuiper perturbados (NASA).

En realidad, hoy se cree que los centauros son miembros del disco disperso del cinturón de Kuiper. Recordemos que los objetos del cinturón de Kuiper son cometas, que no es otra cosa que cuerpos con mayor cantidad de volátiles —es decir, hielos— que los asteroides (insistimos, no hay una frontera clara entre ambas clasificaciones). Estos cuerpos se formaron más cerca de donde se encuentran hoy en día, pero la migración de Neptuno hacia el exterior del sistema solar, empujado a su vez por Saturno y Júpiter, provocó el alejamiento de los mismos. Parte de estos objetos fueron catapultados hacia el exterior del sistema solar para formar la nube de Oort, mientras que otros formaron el cinturón de Kuiper-Edgeworth y otros el disco disperso, estos últimos con órbitas más excéntricas e inestables. Los centauros provendrían de esta última familia. Con el tiempo, la implacable dinámica celeste nos dice que los centauros serán expulsados por los planetas gigantes fuera del sistema solar o hacia la nube de Oort; o bien se terminarán convirtiendo en cometas de periodo corto de la familia de Júpiter, como el 67P/Churyumov-Gerasimenko, visitado por la sonda europea Rosetta.

Algunas órbitas de centauros (https://www.lunarplanner.com/~lunarpla/asteroids-centaurs/index.html).

A diferencia de los cuerpos del cinturón de Kuiper como 2014 MU69 (ahora conocido como Arrokoth, antes Ultima Thule), visitado por la sonda New Horizons, los centauros son relativamente fáciles de visitar con un artefacto humano al estar mucho más cerca. Los centauros son los objetos menos evolucionados que podemos encontrar dentro de la órbita de Neptuno, de ahí su interés, y además arrojarán luz sobre los procesos de migración planetaria de formación del sistema solar. El satélite Febe de Saturno podría ser un centauro capturado.

2014 MU69, un objeto del cinturón de Kuiper visitado por New Horizons. Antes Ultima Thule, ahora denominado Arrokoth (NASA).

Para la próxima misión Discovery, dos equipos de investigadores han propuesto misiones a los centauros. La primera propuesta es un proyecto conjunto del JPL y el SwRI y se llama, sorpresa, Centaurus. Entre el equipo de investigadores se encuentra nada más y nada menos que Alan Stern, el investigador principal de la New Horizons. Los objetivos de esta misión son los centauros 2060 Quirón y 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (SW1). Ambos cuerpos presentan una actividad notable. De hecho, SW1 es el centauro más activo, mientras que Quirón es el segundo centauro más grande después de 10199 Cariclo y, al igual que este último, podría tener anillos. El tamaño de estos cuerpos (220 kilómetros para Quirón y 50 kilómetros para SW1) los sitúa entre objetos del cinturón de Kuiper como Arrokoth y Plutón. Centaurus usaría paneles solares y despegaría entre 2026 y 2029, mientras que el contratista principal es Lockheed-Martin.

Póster de la misión Centaurus (https://twitter.com/AstroBioProf).
Tamaños de Quirón y SW1 comparado con Arrokoth y el cometa 67P (NASA).

La otra propuesta se llama Quimera —la quimera mitológica estaba formada por partes de distintos animales, como los centauros— y es un tanto más modesta porque solo visitaría un centauro, SW1. A cambio, Quimera sería capaz de orbitar SW1 durante dos años gracias a una resonancia orbital que solo se da cada medio siglo (la próxima resonancia sería en 2083). Una vez completada la misión orbital, Quimera podría dirigirse hacia un cometa de periodo corto de la familia de Júpiter. Para alcanzar SW1, Quimera sobrevolaría Júpiter y el cometa 31P/Schwassmann-Wachmann 2.

Logo de Quimera (NASA).
Quimera estudiará un centauro (NASA).

Estas tres propuestas son solo una muestra de las múltiples enviadas para las dos próximas misiones Discovery, así que nada garantiza que salgan adelante. No obstante, el estudio de los centauros me parece apasionante. Esperemos que alguna de ellas sea aprobada.

Referencias:

  • https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2019/EPSC-DPS2019-2025.pdf
  • https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2019/EPSC-DPS2019-1094-1.pdf
  • https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2019/EPSC-DPS2019-1277-1.pdf


78 Comentarios

  1. OFF TOPIC SEVILLANO

    En una web especializada en aeronáutica y espacio que por alguna razón NAUKAS tiene “baneada” hay cumplida información sobre la cumbre de la ESA:

    tinyurl.com/s52838w

    Además de lo de colaborar con la NASA, el Ariane 6 y el Vega C, destaca el visto bueno al proyecto “Space Rider”, la nueva nave espacial automática reutilizable de la ESA.

    También destaca la iniciativa “Space Safety”: Los programas asociados al Space Safety también recibirán fondos, y se constituye, informa la ESA en el comunicado emitido tras el Consejo: “En el nuevo pilar básico de las actividades de la ESA. Esto conducirá a nuevos proyectos en las áreas de mantener operativo el entorno espacial, a través de la eliminación de escombros peligrosos y planes para la automatización del control del tráfico espacial, y advertencias tempranas y mitigación de daños a la Tierra por peligros del espacio como asteroides y erupciones solares. La misión de Hera marca una colaboración conjunta con la NASA para probar las capacidades de desviación de asteroides. También se han confirmado nuevas inversiones en el campo de la ciberresiliencia y la ciberformación.”

    1. La seguridad es el pilar básico de los vuelos tripulados, yo no digo nada y lo digo todo. Con tiempo, con Space Rider, con suerte y con dinero quizá podamos ver un día a una tripulación europea internacional despegar desde la Guaña Francesa.

    2. Es un panorama ilusionante.
      El SpaceRider supongo que dará mucho juego, por ejemplo para experimentos prolongados en ingravidez, con independencia de la estación espacial.

  2. Hola

    Respecto de párrafo que replico al pie, me gustaría una explicación sobre ese fenomeno y como es que permite determinada orbita SW1.

    Muchas gracias y saludos

    “Quimera sería capaz de orbitar SW1 durante dos años gracias a una resonancia orbital que solo se da cada medio siglo (la próxima resonancia sería en 2083).”

  3. 29P/Schwassmann-Wachmann 1, A Centaur in the Gateway to the Jupiter-Family Comets
    https://arxiv.org/abs/1908.04185

    googletraduzco

    Los cometas de la familia Júpiter (JFC) son los productos evolutivos de los objetos transneptunianos (TNO) que evolucionan a través de la región del planeta gigante como Centauros y hacia el sistema solar interior. A través de cálculos numéricos de evolución orbital después de una gran cantidad de partículas de prueba TNO que ingresan a la población de Centauros, hemos identificado una puerta de enlace dinámica de corta duración, una región temporal de baja excentricidad exterior a Júpiter a través de la cual pasa la mayoría de los JFC.

    Aplicamos una función de distribución de tamaño basada en la observación a la población de Centauros conocida y obtenemos una población estimada de la región Gateway. Luego aplicamos una ley empírica de desvanecimiento a la tasa de JFC entrantes implícita en los tiempos de residencia de la región Gateway. Nuestras estimaciones derivadas son consistentes con los números de población observados para las poblaciones de JFC y Gateway.

    Actualmente, El ocupante más notable de la región de Gateway es 29P / Schwassmann-Wachmann 1 (SW1), un Centauro altamente activo y que estalla regularmente. La órbita actual de SW1 de muy baja excentricidad se estableció después de una conjunción de Júpiter de 1975 y persistirá hasta que una conjunción de Júpiter de 2038 duplique su excentricidad y empuje su eje semi-mayor hacia su afelio actual. Es probable que la evolución posterior expulse la órbita de SW1 de la región de Gateway, y tal vez se convierta en uno de los JFC más grandes en la historia registrada.

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