La similitud de la brillante actividad del asteroide Phaethon con un cometa, podría deberse al sodio

Los modelos y las pruebas de laboratorio sugieren que el asteroide podría estar expulsando vapor de sodio mientras orbita cerca del Sol, lo que explicaría su aumento de brillo.

A medida que un cometa se acerca al sistema solar interior, el Sol lo calienta, lo que hace que el hielo que está debajo de la superficie se vaporice hacia el espacio. El vapor que emana desaloja el polvo y la roca, y el gas crea una cola brillante, como un velo etéreo, que puede extenderse a millones de kilómetros del núcleo.

Mientras que los cometas contienen muchos hielos diferentes, los asteroides son principalmente rocas y no hay constancia de que produzcan exhibiciones tan majestuosas. Pero un nuevo estudio examina cómo el asteroide Phaethon, cercano a la Tierra, puede exhibir una actividad similar a la de un cometa, a pesar de carecer de cantidades significativas de hielo.

Conocido por ser la fuente de la lluvia anual de meteoros Gemínidas, el asteroide de 5,8 kilómetros de ancho, se ilumina a medida que se acerca al Sol. Los cometas normalmente se comportan así: cuando se calientan, sus superficies heladas se vaporizan, lo que hace que se vuelvan más activos y brillen a medida que los gases de ventilación y el polvo dispersan más luz solar. Pero, ¿qué está provocando que Faetón brille si no vaporiza hielos?.

El causante podría ser el sodio. Como explican los autores del nuevo estudio, la órbita alargada de 524 días de Phaethon conduce al objeto dentro de la órbita de Mercurio, tiempo durante el cual el Sol calienta la superficie del asteroide hasta unos 750 grados Celsius. Con una órbita tan cálida, cualquier hielo de agua, dióxido de carbono o monóxido de carbono cerca de la superficie del asteroide se habría quemado hace mucho tiempo. Pero a esa temperatura, el sodio puede estar saliendo de la roca del asteroide hacia el espacio.

“Phaethon es un objeto curioso que se activa a medida que se acerca al Sol”, dijo el líder del estudio Joseph Masiero, científico de IPAC, una organización de investigación de Caltech. “Sabemos que es un asteroide y la fuente de las Gemínidas. Pero contiene poco o nada de hielo, por lo que nos intrigó la posibilidad de que el sodio, que es relativamente abundante en los asteroides, pudiera ser el elemento que impulsa esta actividad”.

Conexión asteroide-meteorito

Masiero y su equipo se inspiraron en las observaciones de las Gemínidas. Cuando los meteoroides (pequeños trozos de escombros rocosos suspendidos en el espacio) atraviesan la atmósfera de la Tierra como meteoros, se desintegran. Pero antes de que lo hagan, la fricción con la atmósfera hace que el aire que rodea a los meteoroides alcance miles de grados, generando luz. El color de esta luz representa los elementos que contienen. El sodio, por ejemplo, crea un tinte anaranjado. Se sabe que las Gemínidas son bajas en sodio.

Hasta ahora, se suponía que estos pequeños trozos de roca perdían de alguna manera su sodio después de dejar el asteroide. Este nuevo estudio sugiere que el sodio puede desempeñar un papel clave en la expulsión de los meteoroides Gemínidas de la superficie de Phaethon.

Los investigadores piensan que a medida que el asteroide se acerca al Sol, su sodio se calienta y se vaporiza. Este proceso habría agotado el sodio de la superficie hace mucho tiempo, pero el sodio que aún está dentro del asteroide se calienta, vaporiza y emana al espacio a través de grietas y fisuras en la corteza más externa de Phaethon. Estos chorros proporcionarían suficiente fuerza para expulsar los escombros rocosos de su superficie. Entonces, el sodio burbujeante podría explicar no solo el brillo del asteroide similar al de un cometa, sino también cómo los meteoroides Gemínidas serían expulsados ​​del asteroide y por qué contienen poco sodio.

“Los asteroides como Phaethon tienen una gravedad muy débil, por lo que no se necesita mucha fuerza para lanzar los escombros de la superficie o expulsar la roca de una fractura”, dijo Björn Davidsson, científico del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California y coautor del estudio. “Nuestros modelos sugieren que todo lo que se necesita para hacer esto son cantidades muy pequeñas de sodio, nada explosivo, como el vapor en erupción de la superficie de un cometa helado; es más una efervescencia constante”.

Necesidad de probar en laboratorio

Para averiguar si el sodio se convierte en vapor y sale de la roca de un asteroide, los investigadores analizaron (en un laboratorio del JPL) muestras del meteorito Allende, que cayó sobre México en 1969. El meteorito puede provenir de un asteroide comparable a Phaethon y pertenece a una clase de meteoritos, llamados condritas carbonáceas, que se formaron durante los inicios del sistema solar. Luego, los investigadores calentaron las virutas del meteorito a la temperatura más alta que Phaethon experimentaría cuando se acerca al Sol.

“Esta temperatura está en el punto en que el sodio se escapa de sus componentes rocosos”, dijo Yang Liu, científico del JPL y coautor del estudio. “Así que simulamos este efecto de calentamiento en el transcurso de un ‘día’ (su período de rotación de tres horas) en Phaethon y, al comparar los minerales de las muestras antes y después de nuestras pruebas de laboratorio, el sodio se perdió, mientras que los otros elementos no lo hicieron. Esto sugiere que lo mismo puede estar sucediendo en Phaethon y los resultados de nuestros modelos parecen estar de acuerdo”.

El nuevo estudio respalda que categorizar objetos pequeños en nuestro sistema solar como “asteroides” y “cometas” es demasiado simplificado, dependiendo no solo de la cantidad de hielo que contienen, sino también de los elementos que se vaporizan a temperaturas más altas.

“Nuestro último hallazgo es que si las condiciones son las adecuadas, el sodio puede explicar la naturaleza de algunos asteroides activos, haciendo que el espectro entre asteroides y cometas sea aún más complejo de lo que creíamos”, dijo Masiero.

El estudio, titulado ” Volatility of Sodium in Carbonaceous Chondrites at Temperatures Consistent with Low-Perihelia Asteroids “, se publicó en The Planetary Science Journal el 16 de agosto de 2021.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.