Los diminutos granos de un asteroide distante están revelando pistas sobre las fuerzas magnéticas que dieron forma a los confines del sistema solar hace más de 4.600 millones de años.
Científicos del MIT y de otros lugares han analizado partículas del asteroide Ryugu, que fueron recogidas por la misión Hayabusa2 de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) y traídas de vuelta a la Tierra en 2020. Los científicos creen que Ryugu se formó en las afueras del sistema solar primitivo antes de migrar hacia el cinturón de asteroides, estableciéndose finalmente en una órbita entre la Tierra y Marte.
El equipo analizó las partículas de Ryugu en busca de signos de cualquier campo magnético antiguo que pudiera haber estado presente cuando el asteroide tomó forma por primera vez. Sus resultados sugieren que, si hubiera habido un campo magnético, habría sido muy débil. Como máximo, un campo de ese tipo habría sido de unos 15 microteslas. (El campo magnético de la Tierra hoy en día es de alrededor de 50 microteslas.)
Aun así, los científicos estiman que una intensidad de campo tan baja habría sido suficiente para unir el gas y el polvo primordiales para formar los asteroides del sistema solar exterior y potencialmente desempeñar un papel en la formación de planetas gigantes, desde Júpiter hasta Neptuno.
Los resultados del equipo, que se publican hoy (6 de noviembre) en la revista AGU Advances, muestran por primera vez que el sistema solar distal probablemente albergaba un campo magnético débil. Los científicos han sabido que un campo magnético dio forma al sistema solar interior, donde se formaron la Tierra y los planetas terrestres. Pero hasta ahora no estaba claro si esa influencia magnética se extendía a regiones más remotas.
«Estamos demostrando que, dondequiera que miremos ahora, había algún tipo de campo magnético que era responsable de llevar masa al lugar donde se estaban formando el Sol y los planetas», dice el autor del estudio Benjamin Weiss, profesor Robert R. Shrock de Ciencias de la Tierra y Planetarias en el MIT. «Eso ahora se aplica a los planetas del sistema solar exterior».
El autor principal del estudio es Elias Mansbach, Ph.D. ’24, que ahora es un posdoctorado en la Universidad de Cambridge. Los coautores del MIT incluyen a Eduardo Lima, Saverio Cambioni y Jodie Ream, junto con Michael Sowell y Joseph Kirschvink de Caltech, Roger Fu de la Universidad de Harvard, Xue-Ning Bai de la Universidad de Tsinghua, Chisato Anai y Atsuko Kobayashi del Instituto de Investigación Avanzada del Núcleo Marino de Kochi, y Hironori Hidaka del Instituto de Tecnología de Tokio.
Un campo lejano
Hace unos 4.600 millones de años, el sistema solar se formó a partir de una densa nube de gas y polvo interestelar, que colapsó formando un disco de materia en remolino. La mayor parte de este material gravitó hacia el centro del disco para formar el sol. Los fragmentos restantes formaron una nebulosa solar de gas ionizado en remolino. Los científicos sospechan que las interacciones entre el sol recién formado y el disco ionizado generaron un campo magnético que se abrió paso a través de la nebulosa, ayudando a impulsar la acreción y a atraer materia hacia el interior para formar los planetas, asteroides y lunas.
«Este campo nebular desapareció alrededor de 3 a 4 millones de años después de la formación del sistema solar, y nos fascina cómo jugó un papel en la formación planetaria temprana», dice Mansbach.
Los científicos determinaron previamente que un campo magnético estaba presente en todo el sistema solar interior, una región que se extendía desde el sol hasta aproximadamente 7 unidades astronómicas (UA), hasta donde está Júpiter hoy. (Una UA es la distancia entre el Sol y la Tierra). La intensidad de este campo nebular interior oscilaba entre 50 y 200 microteslas, y probablemente influyó en la formación de los planetas terrestres interiores. Estas estimaciones del campo magnético primitivo se basan en meteoritos que aterrizaron en la Tierra y se cree que se originaron en la nebulosa interior.
«Pero aún no se sabe con certeza hasta dónde se extendió este campo magnético y qué papel desempeñó en las regiones más distales, porque no ha habido muchas muestras que puedan decirnos cosas sobre el sistema solar exterior», afirma Mansbach.
Rebobinando la cinta
El equipo tuvo la oportunidad de analizar muestras del sistema solar exterior con Ryugu, un asteroide que se cree que se formó en el sistema solar exterior primitivo, más allá de las 7 UA, y que finalmente se puso en órbita cerca de la Tierra. En diciembre de 2020, la misión Hayabusa2 de la JAXA trajo muestras del asteroide a la Tierra, lo que permitió a los científicos echar un primer vistazo a una posible reliquia del sistema solar distal primitivo.
Los investigadores adquirieron varios granos de las muestras recuperadas, cada uno de un milímetro de tamaño. Colocaron las partículas en un magnetómetro, un instrumento en el laboratorio de Weiss que mide la fuerza y la dirección de la magnetización de una muestra. Luego aplicaron un campo magnético alterno para desmagnetizar progresivamente cada muestra.
«Como una grabadora, vamos rebobinando lentamente el registro magnético de la muestra», explica Mansbach. «Luego buscamos tendencias consistentes que nos indiquen si se formó en un campo magnético».
Determinaron que las muestras no presentaban signos claros de un campo magnético conservado. Esto sugiere que o bien no había un campo nebular presente en el sistema solar exterior donde se formó el asteroide por primera vez, o bien el campo era tan débil que no quedó registrado en los granos del asteroide. Si este último es el caso, el equipo estima que un campo tan débil no habría tenido más de 15 microteslas de intensidad.
Los investigadores también reexaminaron datos de meteoritos estudiados anteriormente. Se centraron en las «condritas carbonáceas no agrupadas», meteoritos que tienen propiedades características de haberse formado en el sistema solar distal. Los científicos habían estimado que las muestras no eran lo suficientemente antiguas como para haberse formado antes de que desapareciera la nebulosa solar. Por lo tanto, cualquier registro del campo magnético que contuvieran las muestras no reflejaría el campo nebular. Pero Mansbach y sus colegas decidieron estudiarlas más de cerca.
«Reanalizamos las edades de estas muestras y descubrimos que están más cerca del comienzo del sistema solar de lo que se pensaba», dice Mansbach. «Creemos que estas muestras se formaron en esta región distal y exterior. Y una de estas muestras tiene de hecho una detección de campo positiva de aproximadamente 5 microteslas, lo que es consistente con un límite superior de 15 microteslas».
Esta muestra actualizada, combinada con las nuevas partículas de Ryugu, sugiere que el sistema solar exterior, más allá de las 7 UA, albergaba un campo magnético muy débil, que sin embargo era lo suficientemente fuerte como para atraer materia desde las afueras para finalmente formar los cuerpos planetarios exteriores, desde Júpiter hasta Neptuno.
«Cuando estás más lejos del Sol, un campo magnético débil es de gran ayuda», señala Weiss. «Se predijo que no necesita ser tan fuerte allí, y eso es lo que estamos viendo».
El equipo planea buscar más evidencia de campos nebulares distales con muestras de otro asteroide lejano, Bennu, que fueron entregadas a la Tierra en septiembre de 2023 por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA.
«Bennu se parece mucho a Ryugu, y estamos esperando con entusiasmo los primeros resultados de esas muestras», dice Mansbach.
Con información de AGU
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