En una vasta odisea a través del sistema solar, la misión estudiará asteroides conocidos como troyanos que pueden contener secretos de cómo los planetas terminaron en sus órbitas actuales.
La NASA lanzó el sábado una sonda hacia grupos de asteroides a lo largo de la trayectoria orbital de Júpiter. Se conocen como los enjambres troyanos, y representan las regiones finales inexploradas de asteroides en el sistema solar. La nave espacial, una arqueóloga robótica del espacio profundo llamada Lucy,buscará responder preguntas apremiantes sobre los orígenes del sistema solar, cómo los planetas migraron a sus órbitas actuales y cómo podría haber surgido la vida en la Tierra.
“Nunca hemos ido tan lejos para estudiar asteroides”, dijo Bill Nelson, el administrador de la NASA. “Al hacerlo, vamos a ser capaces de comprender mejor la formación del sistema solar, y entendernos mejor a nosotros mismos y nuestro desarrollo”.
Después de un crucero de seis años, Lucy volará cerca de siete asteroides troyanos hasta 2033, completando circuitos salvajes del sol que evocan el contorno de una pista de carreras de Fórmula 1 en algunas representaciones gráficas.
La nave espacial estudiará la geología, composición, densidad y estructura de los troyanos, que son pequeños cuerpos encerrados en puntos estables a lo largo de la órbita del sol de Júpiter, fijados en sus propias órbitas por delante o detrás del planeta masivo.
Recorriendo los asteroides troyanos
La nave espacial Lucy de la NASA se lanzó este mes en una misión de 12 años para estudiar los asteroides troyanos, fragmentos del sistema solar primitivo que ahora están atrapados en áreas gravitacionalmente estables cerca de Júpiter.
“Siempre es interesante ir a algún lugar por primera vez”, dijo Cathy Olkin, la investigadora principal adjunta de la misión Lucy. “Cada vez que hemos hecho eso, hemos aprendido más y más sobre nuestro sistema solar y el área en el espacio en la que vivimos”.
La humanidad ha explorado una variedad de pequeños cuerpos rocosos en todo el sistema solar. La misión NEAR aterrizó en Eros en el cinturón interior de asteroides. La misión Dawn orbitó Ceres y Vesta,los dos mundos más grandes del cinturón entre Marte y Júpiter. Las misiones Hayabusa de Japón y OSIRIS-REX de la NASA completaron encuentros cercanos con asteroides cercanos a la Tierra. Y la misión New Horizons visitó Arrokoth,un objeto en el distante cinturón de Kuiper del sistema solar.
Pero los troyanos en las cercanías de Júpiter aún no han sido investigados. Alrededor de 10.000 de estos objetos han sido descubiertos. Cuando el primero fue visto hace más de un siglo, los astrónomos comenzaron a nombrarlos en el nombre de los héroes de la Ilíada de Homero. El resultado fue el descriptor general de “troyano”.
El nombre de la misión “Lucy” es un guiño al esqueleto de australopitecino de 3,2 millones de años descubierto en 1974, que reveló secretos de la evolución humana. El equipo de la NASA espera que la robótica Lucy haga lo mismo con la evolución del sistema solar, y la prehistoria es un tema recurrente entre los científicos de la misión.
Tom Statler, el científico del programa Lucy en la NASA, describe a Lucy como “arqueología planetaria” y la compara con el estudio de las pirámides en Egipto.
“Si quieres entender cómo se construyeron las pirámides, puedes ir y mirar los exteriores de ellas, puedes trepar por todas partes”, dijo el Dr. Statler. Hacer eso, sin embargo, responderá muy poco sobre cómo se construyeron realmente.
“Sin embargo, si puedes encontrar y excavar el sitio de construcción abandonado que está al lado de las pirámides, y encuentras las herramientas utilizadas para construirlas, y encuentras los bloques sobrantes, las cosas que se rompieron y se formaron pero no se usaron, entonces comienzas a obtener información sobre el interior de una pirámide y cómo llegó allí, “, explicó.
“Eso es lo que estamos haciendo con los asteroides”, dijo. “Estamos excavando las sobras del sitio de construcción”.
Los objetivos de Lucy
La nave espacial Lucy probará sus sensores en un pequeño asteroide que lleva el nombre de Donald Johanson, descubridor del esqueleto de Lucy. La nave espacial luego hará seis sobrevuelos de asteroides troyanos, que varían en tamaño desde una pequeña luna hasta un gran asteroide binario.
La misión nació de la necesidad.
Hace treinta años, el concepto de formación planetaria era mucho más ordenado de lo que es hoy. Una estrella formada en el centro de un disco giratorio de material protoplanetario. Gradualmente, el material se condensó y se recolectó en ocho planetas en órbitas simples (así como Plutón).
Sin embargo, cuando Hal Levison, un científico planetario, y otros teóricos intentaron simular la formación del sistema solar, se encontraron repetidamente con un problema: era prácticamente imposible construir Urano y Neptuno en sus órbitas actuales. Para dar cuenta de esos mundos, conocidos como los gigantes de hielo, el Dr. Levison, ahora el investigador principal de la misión Lucy, y otros tres investigadores desarrollaron el modelo de Niza de la evolución del sistema solar (llamado así por la ciudad en Francia).
El modelo sugiere que los planetas gigantes se formaron mucho más cerca del sol que sus órbitas actuales, y que las órbitas cada vez más excéntricas de un joven Júpiter y Saturno desestabilizaron y reorganizaron el sistema solar. En el proceso, a medida que los planetas gigantes se movían, y Urano y Neptuno se limitaban hacia afuera, dispersaron los pequeños cuerpos del sistema solar. Algunos cometas y asteroides fueron arrojados al sistema solar exterior profundo, y otros fueron expulsados por completo a la Vía Láctea.
Una pequeña minoría de asteroides dispersos quedaron atrapados en dos de los puntos permanentes de Lagrange de Júpiter, que son regiones del espacio donde las influencias gravitacionales y orbitales del planeta y el sol están equilibradas. Las regiones lideran y siguen a Júpiter en su órbita. Esos asteroides son los enjambres troyanos.
Hoy en día, el modelo de Niza ofrece la comprensión predominante de cómo un disco de polvo y gas hace unos 4.600 millones de años se convirtió en un sistema de planetas que giran alrededor de un sol. Además, las observaciones con telescopio de exoplanetas provocaron una reevaluación científica más amplia de cómo se pueden formar los sistemas estelares, incluido el nuestro. Algunas estrellas distantes están orbitadas por planetas gigantes que están más cerca de ellas que Mercurio de nuestro sol.
El Dr. Levison llegó a creer que las ideas de la comunidad científica planetaria sobre la formación planetaria superaban los datos que tenía disponibles. La mejor manera de restringir las variables en el modelo de Niza sería tener en cuenta los orígenes de los troyanos.
“Una de las cosas sorprendentes de la población troyana es que son físicamente muy diferentes entre sí, pero ocupan una región realmente pequeña del espacio”, dijo. “Esa diversidad en esa pequeña región nos está diciendo algo importante sobre la evolución temprana del sistema solar”.
Para comprender los secretos encerrados en las órbitas de los troyanos, el Dr. Levison necesitaba persuadir a la NASA para que construyera una nave espacial para estudiarlos y determinar qué se formó dónde. Lucy es el resultado. Fue elegido para volar en 2014 a través del Programa Discovery de la NASA,en el que los científicos compiten por propuestas de misiones más pequeñas.
El estudio de las imágenes de la cámara será una parte importante de los esfuerzos científicos del equipo de Lucy. Al contar el número de cráteres detectados en cada asteroide, se revela la edad de la superficie de un objeto. (Las superficies más antiguas habrán sido golpeadas por más impactadores y, por lo tanto, mostrarán más cráteres). Los científicos también analizarán las imágenes devueltas para la distribución del color a través de las superficies de los asteroides, lo que puede ser un indicador de de qué están hechas las rocas: las mediciones térmicas ayudarán a identificar las composiciones y estructuras de los asteroides. También utilizarán espectros infrarrojos para medir la presencia de minerales, hielos y moléculas orgánicas.
La NASA está interesada en encontrar material orgánico primordial en los asteroides porque hace miles de millones de años, pueden haber sembrado la Tierra con los ingredientes químicos necesarios para la vida.
A pesar de que los troyanos comparten una órbita con Júpiter, Lucy no visitará Júpiter. Antes de que la nave espacial se lance desde la Tierra, estará más cerca de Júpiter que cuando visite a los troyanos.
Durante su misión de 12 años, será alimentado por dos paneles solares gigantes que se guardan en el lanzamiento y se expanden gradualmente hacia afuera como ventiladores plegables. La trayectoria de Lucy en forma de montaña rusa lo llevará más lejos de lo que cualquier nave espacial alimentada por energía solar haya volado. Y se moverá a unas seis millas por segundo en su clip más rápido.
“Su velocidad será como correr 10K cada segundo”, dijo el Dr. Olkin.
La nave espacial estará en una órbita sofisticada de bucles a través del sistema solar, dando vueltas alrededor del sol, tomando prestada la gravedad de la Tierra para la propulsión libre a la trayectoria orbital de Júpiter en un punto conocido como Lagrange 4. La gravedad lo llevará de vuelta alrededor del sol a la Tierra, cuya gravedad lo lanzará nuevamente hacia afuera, esta vez a Lagrange 5, y de regreso, repitiéndose el proceso. La trayectoria es impulsada por las posiciones de los planetas y las asistencias de gravedad, lo que significa que la nave espacial, si nada la detiene, continuará haciendo esto durante cientos de miles, si no millones, de años.
Cada encuentro será a una altitud de 600 millas o menos de la superficie del troyano. Después del sobrevuelo final, dependiendo de la salud de Lucy, la NASA puede apuntar a futuros asteroides y otros objetos celestes para su análisis.
“A medida que volamos más allá de un asteroide troyano, estamos tomando datos”, dijo el Dr. Olkin. Los instrumentos científicos de Lucy están montados en una plataforma apuntadora móvil conectada a la nave espacial. Las cámaras de seguimiento alimentan imágenes a las computadoras a bordo que mantienen los instrumentos científicos bloqueados en el objetivo independientemente de la posición de la nave espacial. Lucy recopilará datos para la rotación completa de cada asteroide, algunos de los cuales giran más rápido que otros.
La sonda llegará al primer objetivo, un asteroide entre Marte y Júpiter llamado 52246 Donaldjohanson, en honor al descubridor del esqueleto de Lucy, en 2025. Esto no es un troyano, y es más como un sobrevuelo de ensayo para la misión. Durante las campañas de observación, los científicos descubrieron que Donaldjohanson tiene probablemente solo 100 millones de años, lo que lo convierte en uno de los objetos más jóvenes del sistema solar y un objetivo digno de exploración por derecho propio.
Dos años más tarde, la nave espacial volará por el primer asteroide troyano, 3548 Eurybates, que también tiene una pequeña luna, Queta. Eurybates fue una vez parte de otro asteroide destruido. Tal origen también podría explicar su luna. El segundo objetivo, 15094 Polymele, es el más pequeño de los objetivos no lunares para Lucy. Los científicos planetarios observarán de cerca sus características superficiales y densidad. En general, los objetos que se formaron más cerca del sol son más densos que los objetos que se formaron más lejos.
La nave espacial volará a continuación por el asteroide 11351 Leucus, que es un “rotador lento”, cuyo día dura aproximadamente 400 horas. Su forma es de particular interés. El último asteroide del primer bucle de la trayectoria de Lucy es 21900 Orus. Los científicos están interesados en las diferencias entre su terreno y el de Eurybates.
En 2028, Lucy comenzará su barrido de un lado al otro del sistema solar para visitar el enjambre troyano opuesto. Después de pasar por la Tierra para aumentar la velocidad, la nave espacial, en 2033, volará a 617 Patroclo y Menoecio, asteroides binarios que giran alrededor de un centro de masa común. Estos se encuentran entre los cuerpos troyanos más grandes conocidos, y los científicos quieren saber si su emparejamiento es una señal de que vinieron de más lejos en el sistema solar, donde tales binarios son más comunes.
Después de ese encuentro final planeado, la misión podría ser extendida por la NASA para estudiar cuerpos más pequeños. Pero incluso si la misión termina en la década de 2030, podría haber otro acto: Lucy seguirá volando a través de los puntos de Jovian Lagrange y girando alrededor de la Tierra, allí y de regreso, allí y de regreso. Como tal, la agencia ha equipado a Lucy con una “cápsula del tiempo” de poesía, citas y letras de canciones, con la esperanza de que los futuros humanos espaciales puedan algún día recuperar la nave espacial y compartir con nuestros descendientes un indicio de cómo debe haber sido la vida en las edades prehistóricas del siglo 21.
Si Lucy devuelve datos que sugieren que los troyanos se formaron en diferentes lugares a diferentes distancias del sol y luego fueron arrastrados a sus órbitas actuales, sería una evidencia significativa que corrobora el modelo de Niza.
Por otro lado, cuando se complete la misión principal de Lucy y se devuelvan todos los datos, podría haber revelado algo completamente inesperado sobre cómo evolucionó el sistema solar. Eso, dice el líder de la misión, sería algo bueno.
“Mi esperanza”, dijo el Dr. Levison, “será mirar los modelos actuales de formación del sistema solar, incluido mi propio trabajo, y decir: ‘No, todo esto está mal. No fue tan simple, y tenemos que empezar de nuevo'”.
Fuente: https://www.nytimes.com/article/nasa-lucy-trojans-asteroids.html
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