Donde las rocas cobran vida: OSIRIS-REx de la NASA observa un asteroide en acción.

Son las 5 en punto en algún lugar, y mientras aquí en la Tierra, la “hora feliz” se asocia comúnmente con la relajación y la bebida fría opcional, ahí es cuando las cosas comienzan a funcionar en Bennu, el asteroide de destino de la misión OSIRIS-REx de la NASA.

En una colección especial de artículos de investigación publicados el 9 de septiembre en la revista Journal of Geophysical Research: Planets, el equipo científico de OSIRIS-REx informa observaciones detalladas que revelan que Bennu arroja material de forma regular. La nave espacial OSIRIS-REx ha brindado a los científicos planetarios la oportunidad de observar tal actividad a corta distancia por primera vez, y la superficie activa de Bennu subraya una imagen emergente en la que los asteroides son mundos bastante dinámicos. Las partículas que expele, son el comienzo de muchas revelaciones: desde su campo gravitacional hasta su composición interior, el carisma de Bennu continúa desarrollándose para el equipo.

Utilizando datos recopilados por la misión OSIRIS-REx de la NASA, esta animación muestra las trayectorias de las partículas después de su emisión desde la superficie del asteroide Bennu. La animación enfatiza los cuatro eventos de eyección de partículas más grandes detectados en Bennu desde diciembre de 2018 hasta septiembre de 2019. También son visibles partículas adicionales, algunas con vidas útiles de varios días, que no están relacionadas con las eyecciones.
Créditos: M. Brozovic / JPL-Caltech / NASA / University of Arizona.

Las publicaciones brindan la primera mirada en profundidad a la naturaleza de los eventos de eyección de partículas de Bennu, detallan los métodos utilizados para estudiar estos fenómenos y discuten los posibles mecanismos en funcionamiento que hacen que el asteroide libere partes de sí mismo en el espacio.

La primera observación de partículas que salían de la superficie del asteroide se realizó en enero de 2019, pocos días después de que la nave llegara a Bennu. Este evento puede haber pasado completamente desapercibido si no fuera por el ojo agudo del astrónomo principal de la misión y científico del Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona, Carl Hergenrother, uno de los autores principales de la colección.

Al igual que los exploradores oceánicos de siglos pasados, la sonda espacial se basa en las estrellas para fijar su posición en el espacio y permanecer en curso durante su viaje de años a través del espacio. Una cámara de navegación especializada a bordo de la nave toma imágenes repetidas de las estrellas de fondo. Al hacer referencias cruzadas de las constelaciones que la nave espacial “observa” con los mapas estelares programados, se pueden realizar correcciones de rumbo según sea necesario.

Hergenrother estaba estudiando detenidamente estas imágenes que la nave había transmitido a la Tierra cuando algo llamó su atención. Las imágenes mostraban la silueta del asteroide contra un cielo negro salpicado de muchas estrellas, excepto que parecía haber demasiadas.

“Estaba mirando los patrones de estrellas en estas imágenes y pensé, “eh, no recuerdo ese cúmulo de estrellas'”, dijo Hergenrother. “Solo lo noté porque había 200 puntos de luz donde debería haber aproximadamente 10 estrellas. Aparte de eso, parecía ser solo una parte densa del cielo”.

Una inspección más cercana y una aplicación de técnicas de procesamiento de imágenes desenterraron el misterio: el “cúmulo de estrellas” era de hecho una nube de partículas diminutas que habían sido expulsadas de la superficie del asteroide. Las observaciones de seguimiento realizadas por la nave espacial revelaron las rayas reveladoras típicas de los objetos que se mueven a través del marco, lo que los distingue de las estrellas de fondo que parecen estacionarias debido a sus enormes distancias.

“Pensamos que la superficie cubierta de rocas de Bennu era el descubrimiento comodín en el asteroide, pero estos eventos de partículas definitivamente nos sorprendieron”, dijo Dante Lauretta, investigador principal de OSIRIS-REx y profesor de LPL. “Pasamos el último año investigando la superficie activa de Bennu y nos ha brindado una oportunidad extraordinaria para ampliar nuestro conocimiento sobre cómo se comportan los asteroides activos”.

Desde que llegó al asteroide, el equipo ha observado y rastreado más de 300 eventos de eyección de partículas en Bennu. Según los autores, algunas partículas escapan al espacio, otras orbitan brevemente el asteroide y la mayoría vuelve a caer sobre su superficie después de ser lanzadas. Las eyecciones ocurren con mayor frecuencia durante el período local de dos horas de la tarde y la noche de Bennu.

La nave espacial está equipada con un sofisticado conjunto de ojos electrónicos: Touch-and-Go Camera Suite, o TAGCAMS. Aunque su propósito principal es ayudar en la navegación de la nave espacial, TAGCAMS ahora se ha colocado en servicio activo para detectar cualquier partícula en las cercanías del asteroide.

Usando algoritmos de software desarrollados en Catalina Sky Survey, que se especializa en descubrir y rastrear asteroides cercanos a la Tierra mediante la detección de su movimiento contra las estrellas de fondo, el equipo de OSIRIS-REx encontró que las partículas más grandes que salen de Bennu tienen aproximadamente 6 centímetros de diámetro. Debido a su pequeño tamaño y bajas velocidades, esto es como una lluvia de pequeños guijarros a cámara superlenta, el equipo de la misión no considera que las partículas sean una amenaza para la nave espacial.

“El espacio está tan vacío que incluso cuando el asteroide está arrojando cientos de partículas, como hemos visto en algunos eventos, las posibilidades de que uno de ellos golpee la nave espacial son extremadamente pequeñas”, dijo Hergenrother, “e incluso si eso sucediera , la gran mayoría de ellos no son lo suficientemente rápidos o grandes como para causar daños “.

Durante una serie de campañas de observación entre enero y septiembre de 2019 dedicadas a detectar y rastrear la masa expulsada del asteroide, se estudiaron un total de 668 partículas, la gran mayoría midiendo entre 0,5 y 1 centímetros y moviéndose a unos 20 centímetros por segundo, casi tan rápido, o lento, como un escarabajo corriendo por el suelo. En un caso, un valor atípico rápido se registró a unos 3 metros por segundo.

En promedio, los autores observaron que se levantaban una o dos partículas por día, y gran parte del material volvía a caer sobre el asteroide. Sumándole a esto, los pequeños tamaños de partículas, la pérdida de masa se vuelve mínima, explicó Hergenrother.

“Para darle una idea, todas esas 200 partículas que observamos durante el primer evento después de la llegada encajarían en una baldosa de 10 x 10 centímetros”, dijo. “El hecho de que podamos verlos es un testimonio de las capacidades de nuestras cámaras”.

Los autores investigaron varios mecanismos que podrían causar estos fenómenos, incluido el vapor de agua liberado, los impactos de pequeñas rocas espaciales conocidas como meteoroides y las rocas que se agrietan por el estrés térmico. Se descubrió que los dos últimos mecanismos eran las fuerzas impulsoras más probables, lo que confirma las predicciones sobre el entorno de Bennu basadas en observaciones terrestres anteriores a la misión espacial.

Como Bennu completa una rotación cada 4,3 horas, los cantos rodados de su superficie están expuestos a un ciclo térmico constante, ya que se calientan durante el día y se enfrían durante la noche. Con el tiempo, las rocas se agrietan y se rompen, y eventualmente pueden arrojarse partículas desde la superficie. El hecho de que las eyecciones de partículas se observaran con mayor frecuencia durante la tarde, cuando las rocas se calientan, sugiere que el agrietamiento térmico es un factor importante. El momento de los eventos también es consistente con el momento de los impactos de meteoroides, lo que indica que estos pequeños impactos podrían arrojar material desde la superficie. Cualquiera de estos procesos, o ambos, podría estar impulsando las eyecciones de partículas y, debido al entorno de microgravedad del asteroide, no se necesita mucha energía para lanzar un objeto desde la superficie de Bennu.

“Las partículas fueron un regalo inesperado para la ciencia de la gravedad de Bennu, ya que nos permitieron ver pequeñas variaciones en el campo de gravedad del asteroide que no hubiéramos conocido de otra manera”, dijo Steve Chesley, autor principal de uno de los estudios publicados en la colección y científico investigador principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Las trayectorias muestran que el interior de Bennu no es uniforme. En cambio, hay bolsas de material de mayor y menor densidad dentro del asteroide”.

De las partículas que observó el equipo, algunas tenían trayectorias suborbitales, manteniéndolas en el aire durante unas horas antes de volver a asentarse, mientras que otras vuelan desde el asteroide para entrar en sus propias órbitas alrededor del sol.

En un caso, el equipo rastreó una partícula mientras rodeaba el asteroide durante casi una semana. Las cámaras de la nave espacial incluso presenciaron un rebote, según Hergenrother.

“Una partícula bajó, golpeó una roca y volvió a la órbita”, dijo. “Si Bennu tiene este tipo de actividad, entonces hay muchas posibilidades de que todos los asteroides la tengan, y eso es realmente emocionante”.

Mientras Bennu continúa revelándose, el equipo OSIRIS-REx continúa descubriendo que este pequeño mundo es sumamente complejo. Estos hallazgos podrían servir como piedra angular para futuras misiones planetarias que busquen caracterizar y comprender mejor cómo se comportan y evolucionan estos pequeños cuerpos.

El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, proporciona gestión general de misiones, ingeniería de sistemas y garantía de seguridad y misión para OSIRIS-REx. Dante Lauretta de la Universidad de Arizona, Tucson, es el investigador principal, y la Universidad de Arizona también dirige el equipo científico y la planificación de la observación científica y el procesamiento de datos de la misión. Lockheed Martin Space en Denver construyó la nave espacial y proporciona operaciones de vuelo. Goddard y KinetX Aerospace son responsables de la navegación de la nave espacial OSIRIS-REx. OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, que es administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington.