Científicos publican primer análisis de rocas arrancadas de asteroide veloz


Después de un viaje de seis años, una valiente nave espacial llamada Hayabusa2 volvió a la atmósfera de la Tierra a fines de 2020 y aterrizó en lo profundo del interior de Australia. Cuando los investigadores de la agencia espacial japonesa JAXA lo abrieron, encontraron su valiosa carga sellada e intacta: un puñado de tierra que Hayabusa2 logró sacar de la superficie de un asteroide veloz.

Los científicos han comenzado ahora a anunciar los primeros resultados del análisis de esta extraordinaria muestra. Lo que encontraron sugiere que este asteroide es una pieza del mismo material que se fusionó en nuestro sol hace cuatro mil quinientos millones de años.

Izquierda: Una fotografía de las rocas recuperadas por Hayabusa2 del asteroide Ryugu. Derecha: una imagen ampliada de la estructura de una de las piezas, tomada por un microscopio electrónico. Crédito: JAXA/Yokoyama et al.

«Anteriormente, solo teníamos un puñado de estas rocas para estudiar, y todas eran meteoritos que cayeron a la Tierra y se almacenaron en museos durante décadas o siglos, lo que cambió su composición», dijo el geoquímico Nicolas Dauphas, uno de los tres de la Universidad de Investigadores de Chicago que trabajaron con un equipo internacional de científicos liderado por Japón para analizar los fragmentos. «Tener muestras prístinas del espacio exterior es simplemente increíble. Son testigos de partes del sistema solar que de otro modo no hemos explorado».

‘Esto es espectacular’

En 2018, Hayabusa2 aterrizó sobre un asteroide en movimiento llamado Ryugu y recolectó partículas por encima y por debajo de su superficie. Después de pasar un año y medio orbitando el asteroide, este regresó a la Tierra con una cápsula sellada que contenía unos cinco gramos de polvo y roca. Los científicos de todo el mundo han estado esperando ansiosamente la muestra única, una que podría ayudar a redefinir nuestra comprensión de cómo evolucionan los planetas y cómo se formó nuestro sistema solar.

Petrografía de la muestra Ryugu. (A) Imagen de electrones retrodispersados (BSE) de la muestra Ryugu A0058-C1001. El espacio negro en la figura es un poro. (B) Mapa elemental combinado de la misma muestra, con rayos X característicos de las líneas Ca Kα, Fe Kα y S Kα asignadas a los canales de color RGB como se indica en la leyenda. Los minerales de carbonato (dolomita), sulfuro (pirrotita) y óxido de hierro (magnetita) están incrustados en una matriz de filosilicatos y, en algunos casos, precipitados en pequeñas vetas. La textura de sulfuro es similar a la de la condrita Flensburg no agrupada. (C) Diagrama ternario entre Fe, Mg y Si+Al que muestra las composiciones químicas a granel de filosilicatos en A0058-C1001. Las líneas negras son composiciones de solución sólida para serpentina y saponita. Cada círculo rojo abierto muestra la composición química a granel de los filosilicatos medidos en varias ubicaciones de los paneles A y B, cada ubicación tiene un cuadrado de 5 a 10 μm. Elegimos cada tamaño para excluir minerales distintos a los filosilicatos en el área. Las composiciones a granel difieren de un lugar a otro, con una distribución que indica que los filosilicatos consisten en serpentina y saponita con proporciones variables de Fe/Mg. Las incertidumbres en cada medición son más pequeñas que el tamaño del símbolo. (D) Imagen BSE de la muestra Ryugu C0002-C1001, que muestra una matriz brechada. La textura es similar a las condritas CI. Crédito: Ciencia (2022). DOI: 10.1126/ciencia.abn7850

Los científicos están particularmente emocionados porque estas partículas nunca habrían llegado a la Tierra sin la barrera protectora de una nave espacial.

«Por lo general, todo lo que estudiamos de los asteroides son las piezas que son lo suficientemente grandes como para llegar al suelo como meteoritos», dijo el geoquímico de UChicago Andrew M. Davis, otro miembro del equipo de análisis. «Si tomaras este puñado y lo dejaras caer en la atmósfera, se quemaría. Lo perderías, y mucha evidencia sobre la historia de este asteroide iría con él».

«Realmente nunca antes habíamos tenido una muestra como esta. Es espectacular».

Davis, Dauphas y su colega de UChicago, Reika Yokochi, forman parte de un equipo reunido para ayudar a los investigadores japoneses a analizar las muestras. Cada parte del contenido de la cápsula está siendo rigurosamente estudiada. Yokochi es parte de un equipo que está analizando los gases que quedaron atrapados en la cápsula o en la tierra. Dauphas y Davis son parte de un equipo que está estudiando las composiciones químicas e isotópicas de los granos para revelar su historia.

La primera compilación de estos resultados, publicada en Science el 9 de junio, revela la composición de Ryugu.

La superficie del asteroide Ryugu desde una altitud de 6 km. Crédito: JAXA, Universidad de Tokio, Universidad de Kochi, Universidad de Rikkyo, Universidad de Nagoya, Instituto de Tecnología de Chiba, Universidad de Meiji, Universidad de Aizu, AIST

La roca es similar a una clase de meteoritos conocidos como «condritas carbonáceas tipo Ivuna». Estas rocas tienen una composición química similar a la que medimos del sol y se cree que se remontan a los comienzos del sistema solar hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de años, antes de la formación del sol, la luna y Tierra. [¿Debería escribirse Luna en mayúsculas para distinguirla de otras lunas?]

En aquel entonces, todo lo que existía era una gigantesca nube de gas giratoria. Los científicos creen que la mayor parte de ese gas fue atraído hacia el centro y formó la estrella que conocemos como el sol. A medida que los restos de ese gas se expandieron en un disco y se enfriaron, se transformaron en rocas, que todavía flotan alrededor del sistema solar en la actualidad; parece que Ryugu puede ser uno de ellos.

Los científicos dijeron que los fragmentos muestran signos de haber sido sumergidos en agua en algún momento. «Uno debe imaginarse un agregado de hielo y polvo flotando en el espacio, que se convirtió en una bola de barro gigante cuando el hielo fue derretido por la energía nuclear de la descomposición de los elementos radiactivos que estaban presentes en el asteroide cuando se formó», dijo Dauphas. Pero, sorprendentemente, hoy en día la roca misma parece estar relativamente seca.

Usando la datación por radioisótopos, estimaron que Ryugu fue alterado por la circulación del agua solo unos cinco millones de años después de la formación del sistema solar.

Estos hallazgos son particularmente interesantes para los investigadores porque sugieren condiciones de formación similares entre los cometas y algunos asteroides como Ryugu.

Científicos de la Agencia Espacial Japonesa viajaron al interior de Australia para recuperar la cápsula que contenía piezas extraídas de la superficie de un asteroide en movimiento por la nave espacial Hayabusa2 en diciembre de 2020. Credit: JAXA

«Al examinar estas muestras, podemos limitar las temperaturas y condiciones que deben haber estado ocurriendo durante su vida y tratar de comprender qué sucedió», explicó Yokochi.

Comparó el proceso con tratar de descubrir cómo se hizo una sopa, pero solo con el resultado final en lugar de la receta: «Podemos tomar la sopa y separar los ingredientes, y tratar de saber por sus condiciones cuánto se calentó y en qué orden.»

Los científicos señalaron que se reservará un porcentaje del hallazgo para que podamos analizarlo en el futuro con tecnología más avanzada, como hicimos con las muestras lunares de Apolo.

«Después de que obtuvimos muestras de la luna del Apolo hace 50 años, nuestras ideas sobre cómo se formó la luna cambiaron por completo», dijo Davis. «Todavía estamos aprendiendo cosas nuevas de ellos, porque nuestros instrumentos y tecnología han avanzado.

«Lo mismo ocurrirá con estas muestras. Este es un regalo que sigue dándose».

Esta misión es la primera de varias misiones internacionales que traerán muestras de otro asteroide llamado Bennu, así como áreas inexploradas en nuestra luna, Marte, y la luna de Marte, Fobos. Todo esto debería estar ocurriendo en los próximos 10 a 20 años.

“Ha estado muy por debajo del radar para el público y algunos tomadores de decisiones, pero estamos entrando en una nueva era de exploración planetaria que no tiene precedentes en la historia”, dijo Dauphas. «Nuestros hijos y nietos verán fragmentos devueltos de asteroides, Marte y, con suerte, otros planetas cuando visiten los museos».

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