El polvo espacial saltando hace que los asteroides se vean más ásperos


Al igual que los granos de maíz que se revientan en una sartén, los pequeños granos de polvo pueden saltar en la superficie de los asteroides, según un nuevo estudio de físicos de CU Boulder.

Ese efecto similar a las palomitas de maíz puede incluso ayudar a ordenar los asteroides más pequeños, haciendo que pierdan polvo y se vean ásperos y escarpados desde el espacio.

La superficie escarpada del asteroide Bennu vista por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA. Crédito: NASA/Goddard/Universidad de Arizona

Los investigadores publicaron sus resultados el 11 de julio en la revista Nature Astronomy. Sus hallazgos pueden ayudar a los científicos a comprender mejor cómo los asteroides cambian de forma con el tiempo y cómo estos cuerpos migran a través del espacio, a veces acercándolos peligrosamente a la Tierra, dijo Hsiang-Wen (Sean) Hsu, coautor principal del estudio.

«Cuanto más material de grano fino, o regolito, pierden estos asteroides, más rápido migran», dijo Hsu, investigador asociado del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) en CU Boulder.

La investigación comenzó con unas cuantas fotos curiosas.

En 2020, una nave espacial de la NASA llamada OSIRIS-REx viajó más de mil millones de millas para encontrarse con el asteroide (191055) Bennu, que es casi tan alto como el Empire State Building. Pero cuando llegó la nave espacial, los científicos no encontraron lo que esperaban: la superficie del asteroide parecía papel de lija áspero, no liso y polvoriento como habían predicho los investigadores. Incluso había rocas del tamaño de casas y camiones esparcidas por su exterior.

Ahora, Hsu y sus colegas se han basado en simulaciones por computadora, o modelos, y experimentos de laboratorio para explorar ese rompecabezas. Dijo que fuerzas similares a la electricidad estática pueden estar expulsando los granos de polvo más pequeños, algunos no más grandes que una sola bacteria, del asteroide hacia el espacio, dejando atrás solo rocas más grandes.

Bennu no está solo, dijo el coautor del estudio, Mihály Horányi.

“Nos estamos dando cuenta de que esta misma física está ocurriendo en otros cuerpos sin aire como la luna e incluso los anillos de Saturno”, dijo Horányi, investigador de LASP y profesor de física en CU Boulder.

Representación artística de la superficie de un asteroide que evoluciona con el tiempo a medida que el polvo salta al espacio a través del «levantamiento electrostático». Crédito: Hannah Arébalos

Bennu y Ryugu

Los asteroides pueden parecer congelados en el tiempo, pero estos cuerpos evolucionan a lo largo de sus vidas.

Hsu explicó que los asteroides como Bennu giran constantemente, lo que expone sus superficies a la luz solar, luego a la sombra y nuevamente a la luz solar. Ese ciclo interminable de calentamiento y enfriamiento ejerce presión sobre las rocas más grandes en la superficie, hasta que inevitablemente se agrietan.

«Sucede todos los días, todo el tiempo», dijo Hsu. «Terminas erosionando un gran trozo de roca en pedazos más pequeños».

Por eso, antes de que los científicos llegaran a Bennu, muchos esperaban encontrarlo cubierto de estanques de arena suave, un poco como se ve la luna hoy. Casi al mismo tiempo en 2020, una misión espacial japonesa aterrizó en un segundo asteroide pequeño llamado Ryugu. El equipo encontró un terreno igualmente accidentado y escarpado.

Imagen de lapso de tiempo de granos de polvo sometidos a «levantamiento electrostático» en una cámara de vacío. Crédito: Laboratorio de IMPACTO

Hsu y sus colegas sospechaban.

Desde la década de 1990, los investigadores de LASP han utilizado cámaras de vacío en el laboratorio para investigar las extrañas propiedades del polvo en el espacio, incluida una hazaña que llaman «elevación electrostática». El coautor principal del estudio, Xu Wang, explicó que a medida que los rayos del sol bañan pequeños granos de polvo, comienzan a recoger cargas negativas. Esas cargas se acumularán hasta que, de repente, las partículas se separen, como dos imanes que se repelen entre sí.

En algunos casos, esos granos de polvo pueden explotar a velocidades de más de 20 millas por hora (o más de 8 metros por segundo).

«Nadie había considerado antes este proceso en la superficie de un asteroide», dijo Wang, investigador asociado de LASP.

Pequeño asteroide, gran asteroide

Para hacer eso, los investigadores, incluidos los exestudiantes universitarios de CU Boulder Anthony Carroll y Noah Hood, realizaron una serie de cálculos que examinaron la física del regolito en dos asteroides hipotéticos. Rastrearon cómo se podría formar el polvo y luego saltaron durante cientos de miles de años. Uno de esos asteroides falsos tenía aproximadamente media milla de ancho (similar en tamaño a Ryugu) y el segundo varias millas de ancho (más cerca en diámetro a grandes asteroides como Eros).

Cantos rodados en la superficie del asteroide Ryugu vistos por la nave espacial japonesa Hayabusa2. Crédito: JAXA

Ese tamaño marcó la diferencia. Según las estimaciones del equipo, cuando los granos de polvo saltaron sobre el asteroide más grande, no pudieron ganar la velocidad suficiente para liberarse de su gravedad. No sucedió lo mismo en el asteroide más pequeño, parecido a Ryugu.

«La gravedad en el asteroide más pequeño es tan débil que no puede detener el escape», dijo Hsu. «El regolito de grano fino se perderá».

Esa pérdida, a su vez, expondrá la superficie de los asteroides a una erosión aún mayor, lo que conducirá a un paisaje rico en rocas como el que los científicos encontraron en Ryugu y Bennu. En varios millones de años, de hecho, el asteroide más pequeño fue barrido casi por completo de polvo fino. El asteroide similar a Eros, sin embargo, permaneció polvoriento.

La superficie relativamente lisa del gran asteroide Eros. Crédito: JPL/NASA

Hsu señaló que este efecto de limpieza podría ayudar a dar un empujón a las órbitas de los pequeños asteroides. Explicó que los asteroides migran porque la radiación del sol los empuja lentamente con el tiempo. Basado en investigaciones previas de otros científicos, sospecha que los asteroides cubiertos de rocas pueden moverse más rápido que aquellos con una apariencia más polvorienta.

Es posible que él y sus colegas obtengan pronto más pruebas para respaldar sus cálculos. En menos de 3 meses, una misión de la NASA llamada Prueba de redirección de doble asteroide (DART) visitará un par de asteroides más pequeños, y Hsu estará observando qué tan polvorientos están.

«Tendremos nuevas imágenes de la superficie para probar nuestra teoría», dijo. «Es bueno para nosotros, pero también un poco estresante».

Con información de Phys

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