El material del que están hecho los planetas: un primer vistazo a las muestras del asteroide Bennu

Por Daniel Marín, el 12 octubre, 2023. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar ✎ 76

La cápsula de la sonda OSIRIS-REx aterrizó el pasado 24 de septiembre con muestras del asteroide Bennu y ya tenemos los primeros análisis preliminares. La NASA ha revelado hoy en una rueda de prensa que las muestras contienen una gran proporción de carbono (4,7%) y agua, aunque, en realidad esto en sí mismo no constituye ninguna sorpresa. Efectivamente, Bennu es un asteroide carbonáceo de tipo B, una clase de cuerpos menores que se caracteriza por contener carbono y volátiles como agua. No obstante, se trata de la mayor proporción de carbono jamás medida directamente en cuerpo menor y supera todas las mediciones de carbono obtenidas en los meteoritos terrestres. Análisis posteriores muchos más exhaustivos determinarán la composición precisa de las muestras —especialmente interesante será averiguar la proporción isotópica de determinados elementos—, así como su edad, que se estima en unos 4500 millones de años (se cree que Bennu se remonta a casi la formación del Sistema Solar).

El TAGSAM de OSIRIS-REx con las muestras del asteroide Bennu en la parte superior (NASA).

En la rueda de prensa la NASA ha enseñado el regolito y los guijarros que han quedado por fuera del TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism), el dispositivo que recogió las muestras del asteroide Bennu cuando la sonda OSIRIS-REx contactó brevemente con el asteroide el 20 de octubre de 2020 a las 21:50 UTC. El hecho es que el contenedor TAGSAM, que viajaba dentro de la cápsula, todavía no ha sido abierto, por lo que aún no hemos visto todo el conjunto de muestras. Por tanto, tampoco se conoce todavía la cantidad exacta de material recogido en Bennu, que se sigue estimando en 250 gramos gracias a las medidas de inercia del TAGSAM cuando todavía estaba situado en el extremo del brazo extensible de la sonda, una cantidad muy superior a los 60 gramos que la agencia espacial había estipulado como el mínimo para considerar la misión un éxito, aunque por debajo de los 2 kilogramos que podía llevar como máximo el TAGSAM y también por debajo de los 600 gramos que predecían las simulaciones como la cantidad más probable que recogería la misión.

Aterrizaje de la cápsula de OSIRIS-REx el 24 de septiembre de 2023 en el desierto de Utah (NASA/Keegan Barber).
Cápsula de OSIRIS-REx (NASA).
Analizando el estado de la cápsula y el contenedor con las muestras en la sala limpia creada en Utah antes de transportarlas a Houston (foto tomada el 24 de septiembre de 2023) (NASA/Keegan Barber).

Después del aterrizaje en Utah y el análisis inicial del interior de la cápsula, esta fue trasladada en un avión C-17 Globemaster III  hasta Houston (Texas) el 25 de septiembre. Una vez en tierra la cápsula fue transportada al nuevo laboratorio del Edificio 31 del Centro Johnson de la NASA, construido específicamente para contener las muestras de Bennu (es el mismo edificio donde se guardan las muestras lunares del programa Apolo). Ese mismo día el equipo de la misión comenzó a desmontar el contenedor de muestras de dentro de la cápsula, que contiene al TAGSAM, y al retirar la tapa de aluminio descubrió gran cantidad de regolito sobre la aviónica. Toda la operación se realizó dentro de un contenedor presurizado con nitrógeno puro para evitar la alteración de las muestras. La cantidad de regolito esparcido por el contenedor ha retrasado significativamente el desmontaje del TAGSAM y el pesado de las muestras, de ahí que se decidiese llevar a cabo un análisis preliminar mediante microscopio electrónico, tomografía por rayos X, imágenes en infrarrojo y difracción de rayos X, que son los resultados presentados hoy en la ruda de prensa, prevista desde hacía semanas. Próximamente el TAGSAM se llevará hasta otro contenedor presurizado para su despiece final. No obstante, la NASA prevé guardar el 70% de las muestras para análisis futuros dentro de años o décadas, cuando se desarrollen nuevas técnicas que todavía no existen (y que las llevarán a cabo investigadores que quizá todavía no han nacido).

Traslado de las muestras en un C-17 de Utah a Houston (NASA).
Laboratorio en el Centro Johnson de la NASA en Houston donde se están analizando las muestras de Bennu (NASA).
Apertura del contenedor de la sonda con el TAGSAM en su interior (NASA).

El análisis inicial ha revelado agua atrapada en la estructura cristalina de algunas partículas de minerales arcillosos, que es la forma en la que se cree que llegó el agua a la Tierra primigenia para formar los mares y océanos. También se han detectado azufre y óxidos de hierro en las partículas. Las rocas y guijarros en Bennu presentan una curiosa estructura fractal, ya que las partículas más pequeñas se asemejan a las rocas más grandes que OSIRIS-REx pudo observar en la superficie del asteroide. Además, tal y como se vio en las imágenes de la sonda, las muestras reflejan lo que parece ser una composición dominada por dos tipos de material, uno más oscuro y frágil y otro más brillante y duro.

Apertura del contenedor de OSIRIS-REx y regolito en la tapa del mismo (NASA).
Detalle del material de Bennu (NASA).
Algunas partículas de regolito del asteroide Bennu (NASA).
Una partícula de regolito. Los puntos rojos reflejan zonas ricas en azufre (NASA).
Un conjunto de muestras vistas con luz normal y ultravioleta. Los puntos brillantes tienen alta concentración de sustancias orgánicas (NASA).

En los próximos meses y años se irán conociendo más detalles de las muestras de Bennu y de sus diferencias con respecto al material recogido por las sondas japonesas Hayabusa y Hayabusa 2 de los asteroides Itokawa y Ryugu. La JAXA y la NASA intercambiarán además material de Ryugu y Bennu para ser analizado por laboratorios en Japón y Estados Unidos (Hayabusa 2 trajo a la Tierra 5,4 gramos del asteroide Ryugu). Estos datos se sumarán a los de otras misiones de muestras de asteroides, como la china Tianwen 2, que recolectará muestras del asteroide cercano Kamoʻoalewa. Entramos en la era del análisis de los bloques de construcción del Sistema Solar.



76 Comentarios

  1. Aún no se conoce la masa transportada……. Las apuestas aún siguen en pie, aunque muchos habremos fallado.

    Aún no he leído la entrada de hoy….

    Pero …voy a ello !

    (Acababa de ver la noticia en la BBC)

      1. por favor @FERNANDO GENERALE seria bueno que leyeras con mas atención..

        – el 24 de septiembre aterrizo la capsula (eso hace ~17 días)
        – cantidad significativa regolito y guijarros han quedado por fuera del TAGSAM, -de eso se trata el articulo-:
        “..la cantidad de regolito esparcido por el contenedor ha retrasado significativamente el desmontaje del TAGSAM y el pesado de las muestras..”.
        – Dentro del TAGSAM: se sigue ESTIMAndo en 250 gramos gracias a las medidas de inercia del TAGSAM.
        – “..Próximamente el TAGSAM se llevará hasta otro contenedor presurizado para su despiece final..”.

        ese “es raro” es mas como “estoy impaciente por saber”,
        pero es un cuidadoso proceso que toma tiempo.
        con toda seguridad sera mucho mas que 60 gramos,
        personalmente le aposte por un 353.algo gr: vamos a ver por cuanto me desfaso.

          1. A lo mejor de ahí viene la estimación. Porque ¿qué parte de la diferencia de peso entre el antes y el después corresponde a los restos esparcidos y cuál a la que hay dentro de la sonda?

          2. Todavía no les ha dado tiempo para pesarlo. No le deis más vueltas. Es mucho material fuera de su sitio y les ha llevado tiempo lidiar con ello.

          3. Pesan más los propelentes expulsados en el reingreso y los contrapesos que el material recopilado… Déjenlos que saquen todo y lo pesen con calma! Qué desesperación en estos tiempos

        1. Por supuesto que podrían saberlo pesando lo que ha quedado. Pero como, al final, lo van a acabar sabiendo no habrán querido introducir un proceso (pesar el objeto) que pueda interferir en otros procesos más importantes.

          1. Hay que estar “tarao” o ser muy bruto para no tener una neta idea de lo que se han traído.

            Pesaos !

            (Creo que la materia de discusión añade suspense y emoción)

        2. No pequemos de cuñados. Estás pasando por alto que la sonda ha sufrido una reentrada a la atmósfera que seguro ha variado la masa de la misma, de modo que la masa antes del lanzamiento y ahora, obviando las muestras recogidas, no va a ser la misma.
          Estás proponiendo una medición indirecta del contenido, cuando es solo cuestión de poco tiempo poder hacer una medición directa.
          Dejad trabajar a los que saben, que desde el sofá de casa se opina muy a la ligera

          1. La pérdida de masa se habrá producido si acaso en el escudo térmico; la masa del contenedor debería de permanecer intacta. En cualquier caso, como apuntaba otro lector, la medición de la masa de las muestras no debería de ser asunto prioritario.

  2. Estas muestras del asteroide Bennu, revelarán el material del que están hechos algunos asteroides (me aventuro a corregir).
    En realidad todo el sistema solar proviene del polvo de otras estrellas. Los átomos más complejos que el hidrógeno y el helio, se han ido formando en el núcleo caliente de estrellas más o menos masivas. Y, tras volatilizarse éstas, permitieron que las moléculas de agua y esos elementos de carbono se agregaran en determinados asteroides, en determinada proporción.
    La formación de un sistema solar a partir de una nube de polvo tipo pre-estelar, debe tener sus teorías principales y sus refinamientos más particulares. Del mismo modo: la formación de los asteroides debe tener sus casos particulares y la verdad es que yo a Bennu lo veo como el representante de un tipo de asteroide … de nada más.

    1. Y los asteroides forman planetas… no estoy de acuerdo con tu afirmación.
      Los discos protoplanetarios son una batidora gigante que termina creando cosas como Bennu o la Tierra.

      1. La diferencia es que cuando un disco protoplanetario logra formar un planeta y sus lunas, comienzan a crearse procesos dentro: del núcleo planetario, del manto, la corteza o su atmósfera planetaria y las interacciones con sus lunas; que nunca llegarán a darse en discos de asteroides donde la materia no se llegó a agregar.

        Por ejemplo, un núcleo férrico puede crear un escudo magnetico para un planeta, pero nunca para un asteroide.
        Otro ejemplo, la energía interna (por mareas en resonancia) de una luna, puede licuar su hielo interior; sin embargo, un asteroide no tiene con qué hacer esa resonancia.

  3. Deliciosa entrada.

    El tema estimula la imaginación y podemos jugar a adivinar desde la masa total recogida hasta la complejidad de las sustancias orgánicas que contiene.

    Entiendo que la edad de los asteroides en cuanto a su proporción de isótopos debe de ser tanta como el sistema solar. Pero en cuanto a la composición química, al menos en la superficie de sus granos de polvo y de sus rocas, pienso que puede ser muy nueva. Al estar expuesta esa superficie a la radiación cósmica y a los impactos de material interplanetario, se habrán roto y sintetizado en ella muchas moléculas. Quizá incluso habrá habido una selección natural en la que las más pequeñas y volátiles se habrán desprendido, mientras que las más grandes y complejas, al ser menos volátiles hayan quedado adheridas a la superficie. Los enlaces de carbono con carbono son de los más fuertes, por eso el diamante es el mineral más duro, así que podría ser que las sustancias orgánicas que se sinteticen en los asteroides sean estables, crezcan en tamaño y por tanto se hagan menos volátiles y por eso permanezcan en los asteroides.

    Quizá los cuerpos pequeños, al no tener una atmósfera protectora, son mucho más dinámicos químicamente que los planetas. A ver que sorpresas nos dan los análisis químicos de estas muestras.

    1. Dices que al no tener una atmósfera protectora son mucho más dinámicos químicamente que los planetas.
      Cuando yo estudié las reacciones quimicas ocurrían preferente en disolución al estar las sustancias dispersas casi a nivel molecular es decir al revés de lo que dices.
      En ausencia de atmósferas están sometidos a radiaciones que sí activan las reacciones principalmente de polimerización ( vía radicales libres y fotoquímicas) por lo que además de carbono encontrarán » engrudos» diversos , ya lo verás.

      1. La dinámica que imagino sería debida a que la radiación y los microimpactos levantarían sustancias de la superficie. Algunas volverían a caer y reaccionarían con las que se encuentren en el nuevo lugar, activadas por la radiación, formando polímeros o sustancias complejas menos volátiles. Si, supongo que uno de los resultados serían esos «engrudos». Y, quien sabe, quizá también grafeno, grafito y microdiamantes😉

          1. Gracias. Ahí lo explica muy bien. La meteorización de la superficie de los cuerpos sin atmósfera es muy rápida.

    1. Me imagino la cara de los científicos que abrieron la cápsula y se encontraron con todo ese material por fuera del contenedor de muestras… Tiene que haber sido para alquilar balcones.
      Yo apuesto que hay 300 gramos dentro del contenedor.
      Excelente entrada Daniel, como siempre.

      1. Yo siempre me pongo en lo peor. Tienen miedo de que dentro no haya nada, porque el contenedor ni siquiera se abriera o lo que sea, así que hay que asegurarse de analizar y recoger lo mejor posible el material de fuera.

    2. Todo este material de fuera el contenedor no computa a efectos de la apuesta? Al final no deja de ser material traído de Bennu. Por cierto, alguien sabe cúanto pesa el material ahora analizado?

        1. mmmmm… no sé.
          No se podría considerar que el material de fuera puede ser no válido? al final puede haberse visto expuesto a la atmosfera durante la reentrada, aterrizaje, y transporte, no?

          1. Hablamos de cuánto material se ha traído de Bennu.
            Luego tú lo puedes clasificar como quieras.

            De dentro
            De fuera
            Prístino
            Prístino pero menos al estar fuera del contenedor…
            Polvo
            Pebbles
            Roca
            Carbón no vegetal
            Metal
            ……

            Itokawa se trajo unos granillos.

    1. según se lee por ahí ya se implementaron las soluciones.

      – En el diseño: se descubrió que una cantidad muy pequeña de luz se reflejaba una y otra vez (como un rebote) en las superficies de la nave espacial y producía una luz parásita que impactaba en el detector de luz visible. La solución fue girar el telescopio 2.5º.
      – el otro problema fue el de las estrellas guía: que se requieren para mantener apuntado el telescopio en la misma dirección durante 75 minutos. La causa, los rayos cósmicos de alta energía y protones solares que golpeaban el sensible sensor y daba como reales, estrellas inexistentes. La solución fue que durante dos meses se desarrollo un nuevo software que como parce actualizo el sistema y resolvió el problema, -dicen ellos-.

      resultado: ya se han obtenido algunas imágenes de prueba (en bruto) que a pesar de la falta de ajustes son impresionantes.
      el futuro y mas poderosos Telescopio Espacial Roman complementara a Euclid. Euclid observa y explorara regiones mucho mas amplias. Roman lo hace en áreas mas pequeñas pero con mas profundidad y precisión.

  4. Hay mucha incertidumbre acerca de la formación del agua en nuestro planeta. Una molécula de agua tiene diez protones, ocho de su molécula de oxígeno y dos de las moléculas de hidrógeno. Además, generalmente tiene ocho neutrones solo de la molécula de oxígeno. Pero el agua pesada modifica esta estructura porque presenta neutrones adicionales. El agua pesada, que está formada de deuterio y oxígeno, es un isótopo del hidrógeno con un neutrón agregado.

    Un dato interesante es la detección de azufre en las partículas del regolito, esto apunta a la hipótesis antrópica en el sentido de que favorece la aparición de vida biológica. El azufre es el constituyente de los aminoácidos metionina y cisteína que son imprescindibles para las proteínas de todos los organismos vivos.

    Lo mismo ocurre con el óxido de hierro. El hierro es un elemento imprescindible en la síntesis de la clorofila y parte esencial del citocromo, que actúa como portador de electrones en la fotosíntesis y la respiración. Además el hierro se halla en la nitrogenasa y activa muchas enzimas.

    De lo anterior se deduce que los asteroides sirven de muestra de la inteligencia que favoreció la vida biológica en el sistema solar. Como apunta Daniel Marín en su entrada, estamos antes muestras que tienen 4500 millones de años antigüedad, se estima que Bennu se remonta a casi la formación del Sistema Solar.

    Felicito al equipo científico que realizó este estudio.

    1. El hierro es abundante en extremo, entre otras cosas porque es el elemento más estable energéticamente en cuanto a reacciones nucleares. Que haya hierro en un asteroide, no implica, ni en lo más mínimo, la necesidad de vida inteligente para explicarlo

    2. Hola Trenchtown. Desconozco si hay consenso o no sobre la distribución isotópotica del agua dentro del sistema solar. A mi en particular me interesa en el caso de Marte. Porque para futuras bases científicas (no hablemos ya de colonias), se supone que deben establecerse en sitios donde haya disponibles cantidades suficientes de hielo. Entre otros motivos, para tener agua para aprovisionar a quienes ahí habiten. Pero no es lo mismo si el 90% del hidrógeno que la compone es tritio, a que la suma de deuterio y tritio sea menor al 1% y el 99% del hidrógeno restante sea simplemente un protón y un electrón. Si alguno de los laboratorios montados sea en Curiosity, en Perseverance o en algún otro hizo un análisis isotópico del hidrógeno en el hielo de agua encontrado, ¿significa acaso que esa es la distribución en todo el planeta o sólo de esa muestra?

      1. Carlos el agua es prácticamente idéntica en los planetas; la composición en isótopos de hidrógeno puede variar un mínimo en deuterio.
        El tritio tiene una vida media de unos 12 años y su formación , por absorción de neutrones térmicos del deuterio del agua pesada , es minima.
        El agua con tritio prácticamente no existe.

  5. ¿Una bola de guijarros dando vueltas durante 4500 millones de años al sol o guijaros que durante 4500 millones de años dieron vueltas al sol y que ahora mismo forman Bennu? De una manera o de otra ¿cómo de originales han podido permanecer esos materiales aunque apenas hayan interaccionado con el resto del sistema?

  6. Mientras tanto en la ISS:

    Tercera fuga de refrigerante en una chatarra rusa, le toca en suerte al módulo Naukas, ese con más años que mi abuela y que nunca debió subir al espacio. Pues perdió el refrigerante del sistema secundario de refrigeración.

    Posibilidades:
    1ero: Es karma, estan pagando por toda esa chatarra desechable lanzada durante décadas y dejada en órbita en forma de «micrometeoritos» y mucha pero muy mucha mala suerte que justo le pegue a los rusos.
    2do: Lo visto y re visto, los rusos hace mucho que están para tirar y lo único que vuela es chatarra peligrosamente mal construida.
    3ro: algún manitas en justo el ensamblado del sistema de refrigerante está enormemente ofendido con Roscosmos, Putin, la madrepatria y se da a sabotear todo lo que puede tocar.
    4to: La chapucería rusa de toda la vida, vamos que han puesto desde piezas al revés, hasta cortado fichas de conexión porque no era como debería ir ensamblado y etcs, etcs, etcs.

    1. Yo incidiría en que lleva 25 años en el espacio. Vamos, que algún achaque es comprensible. No creo que esté relacionado con las fugas que han experimentado las Soyuz, atribuibles (estas sí) a mala calidad/chapuza. Saludos.

      1. Perdón, confundí el Naukas con el Zarya. El Naukas lleva solo 2 años en el espacio así que sí, parece que el defecto que aquejó a las naves se extendió a este módulo. Entiendo que el sistema de refrigeración será similar. Saludos.

          1. Ahora bien, habría que conocer dónde se ha producido exactamente el fallo, ya que por lo que leo aquí dicen:
            https://twitter.com/RussianSpaceWeb/status/1712157278755778990
            «Sergei Krikalev, director ejecutivo de vuelos espaciales pilotados de Roskosmos, dijo que la fuga de refrigerante del lunes se produjo en uno de los colectores (inactivos) de dos circuitos de refrigeración externos que sirven al radiador adicional de Nauka. El sistema aún conserva su funcionalidad gracias a una línea de respaldo…»
            Quiero decir, lo mismo podría ser que el problema sí estuviera en el Nauka y no en el radiador del 2010

        1. Pues es así estimado Pedro, el Nauka llevaba décadas juntando polvo en algún hangar ruso, DE CA DAS, no tendrían que haberlo subido a órbita nunca. Para sacar algún provecho tendría que haber ido a parar algún museo donde los escolares pudiesen pasearlo.

          Pero nop, los subieron y nada más estar en órbita los problemas empezaron, desde fallos de telemetría, software y fallidos despliegues de, de todo un poco. Este es el enésimo fallo de un cacharro «nefas» si los hay.

          Por cierto, nuestro estimado Daniel tiene dos magníficas entradas al respecto del módulo y sus problemas.

          https://danielmarin.naukas.com/2021/07/22/lanzado-el-modulo-ruso-nauka-a-la-iss/
          https://danielmarin.naukas.com/2021/07/30/el-modulo-ruso-nauka-se-acopla-con-la-iss/

          Posdata: Nefas del latín es traducible como «causante» pero en latín jurídico se refiere por antonomasia «causante de problemas» coloquialmente «el acusado».
          Después de todo, curiosear en un diccionario de latín que había en casa cuando era chaval, tuvo sus frutos. jejejejee

        2. Pues es así estimado Pedro, el Nauka llevaba décadas juntando polvo en algún hangar ruso, DE CA DAS, no tendrían que haberlo subido a órbita nunca. Para sacar algún provecho tendría que haber ido a parar algún museo donde los escolares pudiesen pasearlo.

          Pero nop, los subieron y nada más estar en órbita los problemas empezaron, desde fallos de telemetría, software y fallidos despliegues de, de todo un poco. Este es el enésimo fallo de un cacharro «nefas» si los hay.

          Por cierto, nuestro estimado Daniel tiene dos magníficas entradas al respecto del módulo y sus problemas.

          danielmarin.naukas(punto)com/2021/07/22/lanzado-el-modulo-ruso-nauka-a-la-iss/
          danielmarin.naukas(punto)com/2021/07/30/el-modulo-ruso-nauka-se-acopla-con-la-iss/

          Posdata: Nefas del latín es traducible como «causante» pero en latín jurídico se refiere por antonomasia «causante de problemas» coloquialmente «el acusado».
          Después de todo, curiosear en un diccionario de latín que había en casa cuando era chaval, tuvo sus frutos. jejejejee

  7. Lo que me llama la atención es lo poco eficiente de la segunda etapa del falcón 9 sería bueno que spacex desarrolle una segunda etapa para este cohete con un motor raptor 3

  8. Me refiero para estás misiones de velocidad de escape ya que el falcón heavy necesita 3 encendidos para poner la sonda en órbita solar 🤔

    1. Estás en un error Generale, solo han sido dos encendidos, el SES1 hasta órbita terrestre y el SES2 a los 54 min de vuelo con 2 min de duración hasta alcanzar el escape.
      Ese es el procedimiento estándar en este tipo de vuelos.
      El segundo encendido permite sacar del campo terrestre la sonda en la dirección que quieras y para eso se necesita ajustar la hora del escape para componer la velocidad de escape con la de la Tierra alrededor del Sol.
      Me explico , se necesita la velocidad de escape para bajar a Venus y para subir a Marte, por eso calculas como se componen las velocidades respecto del Sol.

    2. Fernando los encendidos son para lograr una órbita hiperelíptica (en simple castellano, super estirada) y sacar provecho de la asistencia gravitacional de la propia Tierra al alcanzar velocidad de escape. Se ahorra unos cuantos duros a nivel energético de esta forma, que comparativamente si se enciende y gasta todo el combustible de una sola vez. Es ideal para sondas, porque no está el apuro de ir al baño como con astronautas.
      (Para los de baja comprensión lectora, «ir al baño» es un chiste que uso con sarcasmo para referirme a las limitaciones del sistema de soporte de vida de cualquier cacharro que transporte vida)

      Por cierto ni las misiones Apolo encendían el petardaso del SaturnoV y expreso hasta la Luna, la nave se situaba en una órbita de aparque, para controlar y comprobar que los sistema estuviesen nominales y después de orbitar la Tierra un par de veces, apuntaban a la Luna y darle gas!

      Posdata: De seguro nuestro estimado Daniel explicará mejor lo de la órbita hiperelíptica con cifras y todo eso en su respectiva entrada que se merece.

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