Mapeo de meteoritos en la Antártida: Descubriendo el pasado profundo de nuestro sistema solar


Un equipo de científicos belga-holandeses ha creado el primer «mapa del tesoro» que muestra dónde es probable que se encuentren meteoritos en la Antártida. Los meteoritos son trozos de material similar a la piedra que se pueden encontrar en la superficie de la Tierra después de caer del espacio.

Las observaciones satelitales sobre factores como la velocidad del flujo de hielo o la temperatura de la superficie ayudan a los científicos a predecir qué áreas de hielo azul contienen meteoritos. Crédito: Verónica Tollenaar

A diferencia de las rocas de la Tierra, los meteoritos se han librado de la erosión y el vulcanismo de nuestro planeta y, por lo tanto, se consideran archivos invaluables de las primeras etapas de nuestro sistema solar. Mientras que las rocas no nos dicen nada sobre los primeros 500 millones de años de los 4550 millones de años de existencia de nuestro planeta, la mayoría de los meteoritos del cinturón de asteroides nos permiten retroceder hasta hace 4600 millones de años. La gran mayoría de los meteoritos registrados en la Antártida provienen del cinturón de asteroides, y aproximadamente el 1% proviene de la Luna y Marte.

Meteoritos en la Antártida

Los meteoritos caen regularmente sobre la superficie de la Tierra: en Francia caen alrededor de 50 meteoritos que pesan más de 10 g cada año. Sin embargo, precisarlos es como buscar una aguja en un pajar, y los científicos de las campañas de recuperación de meteoritos a menudo regresan con las manos vacías.

Por el contrario, es sorprendentemente fácil rastrear meteoritos en el remoto Polo Sur. Esto se debe a un principio conocido como mecanismo de concentración, mediante el cual patrones meteorológicos y de flujo de hielo específicos hacen que los meteoritos se acumulen en áreas bastante pequeñas conocidas como zonas de meteoritos varados.

Cuando los meteoritos caen en la Antártida, normalmente se alojan dentro de la capa de hielo y se desplazan hacia los océanos. Esto ha llevado a algunos a describir el hielo como una «cinta transportadora natural» para los meteoritos. A veces, las montañas, ocasionalmente ocultas bajo la capa de hielo, pueden interponerse en su camino y redirigirlas hacia la superficie de la capa de hielo.

Una gran cantidad de datos se introducen en el algoritmo de predicción de meteoritos. Crédito: Verónica Tollenaar/ULB

Los meteoritos siempre se encuentran en la superficie de las áreas donde el viento ha desempolvado la nieve, dejando expuesto un hielo teñido de azul. Estas zonas se conocen como áreas de hielo azul. Aunque siempre se registran meteoritos en tales áreas, no todos los contienen.

Una vez que se ha identificado un área de hielo azul rica en meteoritos, es relativamente simple detectar las piedras de color oscuro contra los tonos claros del hielo. El éxito de las búsquedas de meteoritos en la Antártida no tiene paralelo: más del 60% de los meteoritos recuperados de la Tierra se encuentran en la capa de hielo de la Antártida. Y el potencial permanece en gran medida sin explotar: hasta la fecha, solo una parte de todas las áreas de hielo azul de la Antártida se ha revisado en busca de meteoritos, con diversos grados de éxito.

Determinar dónde buscar

Para establecer dónde buscar meteoritos, primero debemos comprender qué diferencia un área de hielo azul rica en meteoritos de una sin meteoritos. Con este fin, hay una gran cantidad de datos disponibles: la ubicación y el año del descubrimiento de los meteoritos se almacenan en una base de datos especial de boletines meteoríticos. Los científicos también pueden acceder a informes de campo que detallan algunas de las misiones de meteoritos exitosas y fallidas que se han llevado a cabo desde el descubrimiento del mecanismo de concentración en 1969.

Hasta ahora, decidir dónde buscar era una tarea realizada por un pequeño número de expertos. Esto significa que hay un gran factor humano involucrado en las misiones de recuperación de meteoritos, y no es posible evaluar el potencial de cada área en un continente que tiene aproximadamente 25 veces el tamaño de Francia. Para ayudar a planificar lo que a menudo son misiones costosas y logísticamente complicadas, nuestro equipo desarrolló un mapa que muestra posibles zonas de meteoritos varados.

Del mundo real al mundo observado

Para hacer un «mapa del tesoro» de un meteorito, tuvimos que traducir el mundo real en números observables. Para ello, aplicamos una cuadrícula de celdas de 450 por 450 metros sobre áreas de hielo azul y su entorno cercano.

En los casos en que se han encontrado meteoritos dentro de una celda de cuadrícula, la celda de cuadrícula se etiqueta como «positiva». Las celdas de cuadrícula restantes se dejan sin etiquetar. Cada celda contiene información extraída de observaciones satelitales y de radar, incluida la temperatura de la superficie, la velocidad del flujo de hielo, los tipos de cubierta superficial o la pendiente. Estos datos nos permiten predecir dónde podemos encontrar meteoritos.

Aprendizaje automático para predicciones en todo el continente

El aprendizaje automático y los modelos estadísticos nos permiten combinar estas diversas observaciones y dar cuenta de las eventuales incertidumbres relacionadas con los datos. El rendimiento del algoritmo de predicción se optimiza a través de varias iteraciones. Cada vez, las predicciones del algoritmo se comparan con varias áreas que se sabe que contienen meteoritos o no.

El trabajo del algoritmo se puede dividir en varias etapas. En primer lugar, el algoritmo aprende lo que constituye una celda de cuadrícula típica positiva o sin etiquetar. Habiendo aprendido los datos relacionados con diferentes celdas de cuadrícula, el algoritmo puede calcular la probabilidad de que una celda de cuadrícula sin etiquetar contenga meteoritos o no.

Las celdas de cuadrícula que potencialmente contienen meteoritos se agrupan en zonas de meteoritos varados, con áreas que van desde unos pocos hasta cientos de kilómetros cuadrados. Nuestra investigación muestra que la precisión de estas zonas de varada de meteoritos pronosticadas se estima en más del 80%.

El análisis de las áreas predichas confirma que el algoritmo de aprendizaje automático logra capturar la interacción entre diferentes fenómenos. Si bien las oportunidades para encontrar meteoritos abundan en todo el continente, algunas áreas cercanas a las estaciones de investigación existentes permanecen sin explorar, lo que hace que una visita de reconocimiento sea muy atractiva.

El «mapa del tesoro» anuncia una nueva era para la búsqueda de meteoritos en la Antártida. Al compartir nuestra investigación con colegas de todo el mundo, nos acercamos a la recolección de meteoritos como un esfuerzo colaborativo de toda la comunidad. En respuesta, científicos de países tan variados como Corea, India, Chile o Estados Unidos han mostrado interés en explorar las áreas indicadas.

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