viernes, 26 de agosto de 2011

Resultados de Hayabusa: el origen de los meteoritos y los asteroides menguantes.

Sombra de Hayabusa sobre el asteroide Itokawa.


Uno de los logros más impresionantes de la astroquímica (cosmoquímica si somos puristas) acaba de adquirir carta de naturaleza con la publicación en Science de una serie de 6 artículos con los resultados de los análisis completos de unas 1500 partículas, de entre 3 y 180 µm de tamaño, recogidas directamente de la superficie de un asteroide por la sonda japonesa Hayabusa. Los datos confirman que los meteoritos que se encuentran más frecuentemente en la Tierra, las condritas, provienen de los denominados asteroides de tipo S (los rocosos, compuestos de silicio fundamentalmente) y que los asteroides disminuyen su tamaño como consecuencia de la erosión espacial, que también explica las anomalías espectrales observadas.

Pero seamos un poco sistemáticos y vayamos a los puntos clave:

Objeto del experimento y recolección de muestras.

La hipótesis principal de la misión Hayabusa era que los asteroides del tipo S son cuerpos del Sistema Solar primitivo y que son, por tanto, un registro de la historia del Sistema Solar. Para demostrarla era necesario comprobar que la composición química y mineralógica de los asteroides es idéntica a las condritas ordinarias  (meteoritos no metálicos, rocosos; no confundir con las condritas carbonáceas) que ya se sabía que eran los materiales más antiguos del Sistema Solar.

El polvo fue recogido de la superficie del asteroide 24143 Itokawa por la sonda japonesa Hayabusa en 2005 y retornado a la Tierra en 2010. El asteroide, de unos 500 metros de eje mayor y 300 metros de eje menor, estaba en ese momento a unos 300 millones de kilómetros de la Tierra.

Análisis químico y mineralógico.

Los ratios de isótopos de oxígeno medidos coinciden con los de las condritas ordinarias.

Los análisis por activación neutrónica de las muestras demuestran que los ratios hierro/escandio y níquel/cobalto son los mismos que los de las condritas ordinarias.

La composición mineralógica típica es mayoritariamente olivino, con pequeñas cantidades de plagiocasa, piroxenos, troilita y taenita.

Estos resultados demuestran inequívocamente que los asteroides de tipo S son los cuerpos originarios de las condritas ordinarias.

Se detectan isótopos de gases nobles en las muestras.

Efectos de la erosión espacial.

Solemos pensar que el espacio es un inmenso vacío y que, consecuentemente, no tendría sentido hablar de erosión de un meteorito. Pero un meteorito se ve bombardeado continuamente por partículas energéticas como el viento solar y los rayos cósmicos de alta energía así como micrometeoroides; al conjunto de procesos al que dan lugar estos agentes se le denomina erosión espacial (space weathering).

A diferencia de la erosión terrestre de las rocas, la erosión espacial puede originar reacciones nucleares, lo que simplificando, genera núclidos de gases nobles tales como isótopos de helio, neón y argón. Estos isótopos se generarían debajo de la superficie del asteroide, por lo que su presencia en el polvo recogido indicaría que estos isótopos están llegando a la superficie y se están perdiendo en el espacio: el asteroide por este proceso estaría disminuyendo su masa, como le pasa a una roca terrestre por la erosión.

Los impactos en la superficie de los protones y de los micrometeoroides, por otra parte, provocan un efecto parecido, pero a mucha menor escala, al impacto de un meteorito en la superficie terrestre: un aumento local de la temperatura y la vaporización de materiales que después se condensan y depositan. Este fenómeno en la superficie del asteroide hace que haya pequeñas partículas de hierro en el vapor que condensa. Esta presencia metálica en el vapor explica las diferencias espectrales observadas entre las condritas ordinarias recogidas en la Tierra y los asteroides. El análisis del polvo confirma esta hipótesis.

Referencias:


Información complementaria sobre la erosión espacial del asteroide Itakawa puede obtenerse aquí:  

Hiroi, T., Abe, M., Kitazato, K., Abe, S., Clark, B., Sasaki, S., Ishiguro, M., & Barnouin-Jha, O. (2006). Developing space weathering on the asteroid 25143 Itokawa Nature, 443 (7107), 56-58 DOI: 10.1038/nature05073