Bennu y Ryugu: historia de dos asteroides

Por Daniel Marín, el 27 junio, 2020. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Sistema Solar ✎ 74

Las casualidades del destino han querido que dos misiones espaciales de retorno de muestras a asteroides cercanos hayan coincido en el tiempo. Por un lado, la sonda japonesa Hayabusa 2 ya está camino de la Tierra tras haber explorado el asteroide Ryugu. Por otro, la sonda OSIRIS-REx de la NASA está a punto de recoger su primera muestra del asteroide Bennu. Pero, además de la coincidencia temporal, lo más sorprendente ha sido el parecido físico de los asteroides. Frente al aspecto «ortodoxo» de un asteroide —o sea, una patata con cráteres—, Ryugu y Bennu han resultado ser dos pilas de escombros de rocas sin prácticamente polvo en su superficie y con forma de peonza. El parecido es llamativo, sobre todo porque los dos son asteroides de diferente tipo. 162173 Ryugu, de 502 metros de radio, es un asteroide de tipo Cb, es decir, que tiene características de los asteroides de tipo C y los de tipo B, mientras que 101955 Bennu —con un radio de 253 metros— es de tipo B (las dos clases corresponden a «asteroides carbonáceos», aunque los de tipo B son mucho menos comunes).

Ryugu (izquierda) y Bennu (JAXA/NASA/Emily Lakdawalla).

Esta curiosa forma provoca que la aceleración gravitatoria en el ecuador de los dos cuerpos sea significativamente menor que en los polos por efecto de la fuerza centrífuga (por ejemplo, en el caso de Ryugu la aceleración es de 0.11 mm/s2 en el ecuador y 0.15 mm/s2 en los polos). En cualquier caso, la gravedad de los dos cuerpos es extremadamente débil. Bennu presenta además cierta actividad inusual y lanza rocas y guijarros al espacio con de vez en cuando (las causas de estos «chorros rocosos» no están claras; podrían ser debidos a la presencia de volátiles o a la fractura térmica de rocas).

Forma de los dos asteroides vistos desde el polo (arriba) y el ecuador (P. Michel et al.).

Cuando se comprobó que Ryugu y Bennu tenían la misma forma, casi todos los expertos se apresuraron a invocar el efecto YORP (Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack) como la mejor explicación posible. Este efecto es capaz de cambiar el periodo de rotación y la inclinación del eje de un asteroide o cometa por efecto de la emisión en infrarrojo —vamos, el calor— de una superficie muy irregular. El efecto YORP explicaba muy bien el aspecto de los dos asteroides: al acelerar la rotación, el material de la superficie se desplazaría hacia el ecuador, dotando al asteroide de su peculiar forma. Sin embargo, las sondas Hayabusa 2 y OSIRIS-REx han descubierto justo lo contrario: el ecuador es la parte más antigua de los dos asteroides, no la más joven, algo que se puede saber por la mayor densidad de cráteres de esta región en los dos cuerpos. Por tanto, adquirieron esa forma cuando se crearon o poco después.

La superficie rocosa de Bennu (NASA).

En un estudio liderado por el investigador Olivier Barnouin del APL (Applied Physics Laboratory) y en el que ha participado Brian May —sí, ese Brian May— parece que se ha encontrado una explicación a estas similitudes. Los investigadores han realizado varias simulaciones numéricas de colisiones entre asteroides con un tamaño de cien kilómetros de diámetro en múltiples escenarios (dependiendo del ángulo, velocidad, etc.). En muchas de estas colisiones virtuales los fragmentos vuelven a unirse en una pila de escombros con la forma de doble peonza de Bennu y Ryugu. Este modelo de colisiones explica además la mayor cantidad de agua presente en Bennu, ya que la colisión calentaría el material —eliminando el agua en el proceso— en solo algunas partes de los asteroides originales, mientras que otras permanecerían hidratadas. Es más, el modelo deja la puerta abierta a la posibilidad de que Bennu y Ryugu sean hijos de la misma colisión. Si es así, cada uno habría acumulando fragmentos de distintas partes de los asteroides progenitores (al fin y al cabo, los dos tienen densidades parecidas: 1,19 g/cm3).

La superficie de Ryugu visto por el ‘rover’ MINERVAII-1A en 2018 (JAXA).

En uno de los modelos, los dos asteroides habrían sufrido el mismo nivel de compactación durante la colisión (es decir, el tamaño medio de los fragmentos que los formaron era similar), pero distintas temperaturas. De ser así, Bennu y Ryugu formarían parte de una familia de asteroides que nacieron en una colisión a muy alta velocidad. Bennu se habría originado a partir de material situado en una zona opuesta al choque, mientras que Ryugu estaría formado de fragmentos procedentes de la región del choque. En otro posible modelo los dos asteroides estarían formados por fragmentos de distintos tamaños sometidos a temperaturas diferentes. En este caso, Bennu estaría formado por material de la superficie de uno de los asteroides progenitores y el material de Ryugu vendría del centro.

Simulación de la colisión de dos asteroides de unos 100 km que podría dar lugar a una familia de asteroides ‘pilas de escombros’ como Ryugu y Bennu (P. Michel et al.).

Lo bueno de esta hipótesis es que se puede verificar mediante un análisis detallado de las muestras de Ryugu y Bennu, que estarán en nuestro poder dentro de poco. La cápsula de Hayabusa 2 con las muestras de Ryugu llegará a la Tierra a finales de año y la de OSISRIS-REx con pedazos de Bennu hará lo propio en 2023. Con un poco de suerte, a mediados de esta década podremos saber si estos dos asteroides cercanos son en realidad hermanos.

Uno de los ‘chorros de piedras’ de Bennu (NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin).

Referencias:



74 Comentarios

    1. Increíble blog esperemos que anbas misiones sea exitosas pero si tengo que apostar yo diría que la jaxa se está convirtiendo en una esperta en retornó de muestras de asteroides esperemos que la misión MMX salga adelante también para revelar el origen de fobos
      PD : se sabe si ya debutó el Vega C ??🤔

  1. Una entrada fascinante. Las que más me gustan son las que, como esta, dan resultados de exploración científica y animan a plantearse nuevas incógnitas.

    La imagen
    «La superficie rocosa de Bennu (NASA)»
    muestra mucha diversidad, desde rocas amorfas hasta una con facetas planas que recuerda las de un cristal de cuarzo, en el centro, a la izda de la roca más clara.

    Me da la impresión de que la forma de estos asteroides se debe sobre todo a la erosión, transporte y sedimentación que produce la radiación solar, mediante la fractura térmica. El proceso que me imagino sería el siguiente:
    – En cada fractura, por el impulso de la fractura y la rotación del asteroide, se lanzan fragmentos de roca al espacio.
    – Los fragmentos más grandes adquieren menos velocidad de la necesaria para escapar de la escasa gravedad y vuelven a caer, levantando en su caida objetos pequeños, y el polvo que hubiera.
    – Gran parte de los fragmentos más pequeños, incluido el polvo, lanzados por las fracturas y las colisiones a más velocidad que la de escape, no vuelven.

    Supongo que esto explicaría que la Luna, con una gravedad considerable, esté cubierta de polvo mientras que estos asteroides, a la misma distancia del Sol, apenas tienen polvo.

    La evolución de estos cuerpos pequeños cerca del sol debe de ser muy rápida al tener tanta superficie expuesta en relación a su masa, y al estar sometidos a enormes cambios de temperatura por su rotación y la ausencia de atmósfera. Los efectos mecánicos son evidentes por las imágenes tomadas por las sondas, pero los efectos químicos seguro que nos sorprenderán cuando nos lleguen las muestras.

    1. Pues escribe un artículo con esa idea tuya y a ver si te ha publican. Es lo que han hecho los autores de las publicación, no se limitaron a dejar una idea sin comprobar

    1. Buego. Genial todo lo que ha hecho Hayabusa2 con sus rover y sus subsondas. Si hubiese sido de NASA habría tenido muchísimo más impacto mediático.

    2. 1er toquecito…

      danielmarin.naukas.com/2019/03/06/aterrizando-en-un-asteroide-los-detalles-de-la-recogida-de-muestras-de-hayabusa-2/

      hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20190220e_TDPoint/

      youtube.com/watch?v=4xnInpqMiG4

      .

      Creando el cráter para el 2do toquecito…

      danielmarin.naukas.com/2019/04/06/la-sonda-hayabusa-ataca-el-asteroide-ryugu/

      .

      2do toquecito…

      hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20190710e_PPTD/

      youtube.com/watch?v=agnSwV451_4

  2. He estado siguiendo este sitio, y lo considero como el más serio en la materia.
    Resalto, además, el buen dominio de las pautas gramaticales y redactivas y el lenguaje claro.
    ¡Felicidades!

    1. Yo diría que cualquier asteroide al que tengamos acceso con una misión de presupuesto medio-bajo, como las objeto del artículo, está en un rango de órbitas más bien estrecho. Y en consecuencia es dinámicamente verosímil que muchos de los asteroides de tamaño pequeño circulando por ese rango, como los objeto de este artículo, sean hermanos y productos de la misma colisión.
      Precisamente lo que puede que sea mucha casualidad es que los otros asteroides visitados en misiones previas hayan sido tan diferentes (tipo patata con cráteres, como dice Daniel, loado sea su nombre).

    1. Una estación en órbita lunar con una cantera flotante al lado :)_
      La ARM desde mi punto de vista era la mejor arquitectura para darle sentido a la Gateway a corto plazo.

  3. Muy buen artículo!! Estas pilas de rocas asteroidales son interesantes para estudiar como la baja gravedad moldea un cuerpo. Los chorros de roca me recuerdan a los desprendimientos rocosos de una montaña, y las rocas en vez de quedar en la base terminan orbitando el cuerpo, además esté proceso podría formar un anillo rocoso!!

    O’Neill proponía lanzar materiales desde la Luna para construir mundos artificales, pero observando estas hermosas pilas de rocas, es suficiente con aproximar una nave automática, capturar piedras y lanzarlas en la trayectoria correcta al punto de construcción. Incluso la maniobra de extracción podría probarse con el retorno de muestras, se podrían enviar varias muestras (sin mover la sonda del asteroide) y ser capturadas en la órbita de la Tierra por otro vehículo.

    1. Pues, si va a ser con la poca fortuna que tienen las barcazas de Musk para atrapar las cofias, terminaremos acribillados.
      Mejor seguir con el método de traer muestras en las mismas sondas.
      Se puede controlar la «caída» de la sonda, las pedradas no.
      ;-)))
      Sds

      1. Que las Islas de O’Neill esto… que el Cilindro de O’Neill aquello…
        pero el Guante de Baseball de O’Neill es un gran desconocido 🙂

  4. Lo malo de todas estas misiones es que hay que tener una pacienciaaaaa…..
    Todavía recuerdo lo interesante que me pareció cuando se escogió esta misión ¡¡química prebiótica prístina!! wow!!
    Uffff, ya han pasado 9 años desde aquello y hasta 2023 no aterriza la muestra (si lo hace) y luego tardarán la hueva en analizar las muestras…
    (se me congeló el entusiasmo)

    1. Tú siempre viendo el lado negativo. Míralo así: cuando esas muestras prebióticas finalmente nos lleguen… habrá pasado tanto tiempo que… ¡podrían ser bióticas! 🙂

      1. Eso es que su alma, se resiste a conformarse con la realidad, y busca un cambio, a pesar de que no existan muchas ideas para arreglar el problema.

        Si no podemos acortar el tiempo de viaje, podríamos alargar el tiempo de vida. Aunque en estos años creo que nos daremos cuenta eso de que íbamos a vivir 200 años en el futuro, quizás, vivamos menos que nuestros padres. Personalmente no me apunto a estos experimentos. Además imagina que hubiéramos optimizado el cerebro para una idea por neurona, y necesitáramos más espacio … habría que olvidar el pasado. Nein, nein, nein : me niego. Al menos conscientemente.

        1. Aunque suponga divagar mucho sobre el tema, me temo que siempre terminas haciendo hueco y olvidando el pasado. Me acuerdo de haber tenido esta misma conversación con un amigo mío, un día charlando (p***o par de frikis) sobre si podría existir la posibilidad de rejuvenecerse cada x tiempo, en plan reorganizando el cerebro (y borrando). Él también se negaba, decía que no quería olvidar.

    2. Bueno Pochi. También podés pensar que es un lindo regalo a las próximas generaciones. Nosotros también hemos usufructuado experimentos e investigaciones que se hicieron hace tiempo.
      Saludos

  5. Desde la mas absoluta ignorancia de ciencia espacial, viendo estas pilas de escombros, el tema de la minería espacial en asteroides lo veo un poco complicado

    1. Al revés más facil todavía. Ya tienes triturada la materia prima. Solo tienes que meterla en un horno-electrosolar-automatizado y sacar por el otro extremo los lingotes de las diferentes materias primas. Además sin gravedad te ahorras los camiones-volquetes.

      Luego una planta procesadoradora de lingotes (en órbita solar) se encargaría de imprimir los diferentes componentes estandarizados para construir cosas interesantes como… un remolcador u otra planta procesadoradora de lingotes.

        1. Ademas habria que conducir al asteroide a una orbita estable, a no mas lejos de 1 unidad astronomica, donde lo esperaria el superespejo de la instalacion metalurgica. No debe ser moco de pavo cambiarle la trayectoria a un asteroide.

          1. La minería de asteroides no tiene mucho sentido. Es demasiado compleja y por ello enormemente cara, para casos desesperados. Será una mera curiosidad puntual.

            Necesitamos energía en abundancia y minería similar a la de la Tierra, aunque mayormente robótica. Y para eso hace falta un cuerpo planetario. Es decir, minería a cielo abierto en Marte o la Luna. Cualquier otro cuerpo celeste esta demasiado lejos, o tiene condiciones demasiado duras, o supone un pozo gravitatorio poco práctico.

            Y necesitaremos a medio/largo plazo un railgun para lanzar a orbita la materia prima ya procesada, para la construcción de habitats, naves, etc. El destino primario de Marte, en mi opinión, es ser el astillero principal del sistema solar durante el siglo XXII. Al menos eso espero.

            Por supuesto la tecnología de impresión 3D será imprescindible en el espacio. De cualquier manera, lo que necesitamos primero es reducir espectacularmente el costo de acceso al espacio.

          2. Empleando naves de captura y transporte que usen motores nucleares térmicos o eléctricos, reabastecidos por el H o He extraído de los propios asteroides en las plantas de procesamiento para recargar el combustible, sería una solución algo más viable para no depender de los suministros de la Tierra

          3. Es practicamente seguro que será más barato exportar combustible desde la superficie de Marte que capturar asteroides y minarlos.

      1. Todo lo contrario, al no haber gravedad es más complicada, hay que compensar la acción-reacción de cada fuerza, requiriendo un balance de fuerzas bastante más complejo que en la superficie de un objeto con una gravedad no despreciable. Que las cosas no tengan peso no quiere decir que no tengan masa, sigue siendo necesaria una fuerza para mover los objetos. Además, este tipo de asteroides tienen poco valor, los más interesantes son los metálicos de tipo S y M. Para la minería espacial sería más interesante la captura y transporte a un objeto donde se puedan procesar para extraer sus materiales, p.e. la Luna o un cuerpo menor como Ceres o Vesta, que éstos ya están en el cinturón de asteroides

    2. En mi humilde opinión lo simplifica, primero metes las piedras esas en la nave donde se procesarán y después ya atacas el asteroide en si. En vez de tener que taladrar el asteroide entero solo hay que perforar unas pequeñas rocas. Aunque yo veo más en el corto plazo la minería en marte y la luna

    3. En mi opinión, lo que más dificultaría la minería de asteroides es la distancia.
      Creo que deberíamos empezar por capturar y reciclar la chatarra espacial, que está ahí mismo, en LEO, a menos de 2000 km. Al estar cerca se pueden hacer muchas misiones en poco tiempo, para desarrollar las técnicas de extracción y procesado. Cuando seamos capaces de procesar esa chatarra en órbita, quizá estemos en condiciones de usar la materia de los asteroides.

      1. Más que en LEO está en la órbita cementerio de aparcamiento no? Aunque primero habría que subir a aparcamiento o bajar a quemar los satélites zombis peligrosos, que dicen hay unos cientos.
        Pero sí, quizá una chatarrería / recicladora en órbita terrestre elevada sea factible.

        1. O construir «drones espaciales suicidas» que rastreen el satelite zombie, lo abracen y frenen, construidos de modo que se desintegren con facilidad en la reentrada. De paso, seria una buen arma.

          1. Sí, quemarlos en la atmósfera es más directo. La cosa difícil (y lo que habría que lograr o al menos intentar) es el reciclado de todo eso que está en la órbita aparcamiento).

          1. Hago mañana la selectividad, soy todo oídos de quien es ese caballero.

            Es una gran ventaja ser tan joven, en el momentos en que decido mis estudios hay nada menos que 7 cápsulas tripuladas a 5 años a lo sumo de entrar en servicio (8 con la oryol) vivimos una nueva época dorada para el espacio y contare a generaciones venideras quien fue elon Musk y lo mucho que me reí leyendo que le tocaba a la SN5 subir al patíbulo para que después esa nave nos llevase a marte y más allá en algún momento del futuro.

          2. Ese señor hizo una tesis doctoral sobre las nubes de polvo cósmico muy didáctica… la recomiendo, como también recomiendo otra se sus obras, el solo de guitarra de la canción Innuendo, que da nombre al último disco de Queen.

  6. El análisis isotópico de la materia, que sirve para demostrar las hipótesis sobre el origen de estos asteroides, siempre me recuerda al tiempo de vida de los átomos. Posiblemente en el pasado algunos físicos podían afirmar que los átomos tienen un tiempo de vida infinito. Eso sería afirmar que existe la máquina de movimiento perpetuo.

    Si la vida hubiera sido posible en la sopa pre-bariónica del universo y hubiera tomado conciencia de sí misma, hubiera pensado que están en mitad de un proceso de cambio. La constante es el cambio. Y si bien, en la naturaleza, encontramos que existe una energía potencial como el agua que pueda encontrarse en las nubes y pensamos que su vida finalizaría cuando llega al mar, podemos pensar que algo alterará el equilibrio en un momento determinado, cuando el universo haya disuelto toda la materia y posea una energía de vacío idéntica en cualquier punto.

    Quizás una vida con una física – química diferente a la que conocemos, se desarrolle en un futuro, cuando ese desequilibrio llegue. O exista ya a otra escala de dimensiones que somos incapaces de percibir.

    Sí : creo que necesito salir a tomar el aire y comprar algo para comer.

    1. Esto me hace pensar en seguir la tendencia :
      Al principio toda una masa densa y de alta temperatura.
      Luego comienzan a formarse átomos.
      Luego comienzan a formarse grupos cada vez mayores : estrellas, planetas y agujeros negros y de neutrones.
      Cabría esperar que esa ‘condensación’ de la materia, llegara a un nivel superior más adelante.

      El café me ha sentado mal, creo.

        1. Bueno, dejo de desvariar. Admito que en la era pre-bariónica, la energía, la temperatura, debía hacer inviable cualquier tipo de vínculo que pudiera generar un orden como para que pudieran crearse una ‘química’ que permitiera un orden – vida.

  7. En general me resulta contraintuitivo que haya piedras flotando por ahi. Porque pareciera que esos compuestos necesitan de grandes presiones para formarse, es decir, haber pertenecido previamente a un planeta.

    PD: ayer Elon Musk cumplio 49. Espero que dure al menos 11 años mas. En ese tiempo ya habra llegado a Marte y comenzado a construirse… Burroughs City? Bradbury City?

    1. Alucinante. Con sólo 49 años lo que ha creado.
      El otro día, leyendo lo de la nueva nave rusa, se empezó a desarrollar un año antes que Space X hiciera su primer vuelo orbital. Aún a los rusos le faltan unos años para volar y mientras Musk no hay más que ver donde está.

      1. Opino que sin con 49 años no has hecho algo muy grande ya no lo vas a hacer nunca, así que ese comentario se aplica a todas las personas que hayan tenido cierta representatividad. No veo nada de particular.

  8. Grandes presiones o grandes impactos. Tal vez surgieron de las colisión que formó la Tierra y la Luna. Las colisiones que formaron los planetas. Me gustaría conocer la densidad de esas rocas.

    1. Para producir esos solidos monoliticos es necesaria presion y para eso se necesita una gran masa, o sea, cuando menos un planetoide. Los impactos posteriores pueden fraccionar esos planetoides o aglomeraciones compactas.

      1. Presión o temperatura. Lo que pasa es que la temperatura sería una consecuencia de esa presión. No sé si el polvo de la nube de formación del sistema solar pudo adherirse entre sí en alguna zona cercana al Sol donde estuviese fundido.
        Pero me pasa lo mismo cuando leo que éste o aquel asteroide está así desde los inicios de formación del sistema solar: ¿y dónde se pudo convertir el polvo en una roca sólida?

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