En una tarde de otoño de 2022, los científicos del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins estaban ocupados con las etapas finales de una misión de defensa planetaria. Mientras Andy Rivkin, uno de los líderes del equipo, se preparaba para aparecer en la transmisión en vivo del experimento de la NASA, un colega publicó una foto de un par de asteroides: el Didymos de media milla de ancho y, orbitando a su alrededor uno más pequeño, llamado Dimorphos, tomado a unos 7 millones de millas de la Tierra.
“Pudimos ver a Didymos y este pequeño punto en el lugar correcto donde esperábamos que estuviera Dimorphos”, recordó Rivkin.
Después de la entrevista, Rivkin se unió a una multitud de científicos e invitados para ver el final de la misión en varias pantallas gigantes: como parte de una misión de desviación de asteroides llamada DART, una nave espacial se acercaba a Dimorphos y fotografiaba su superficie rocosa con cada vez más detalle.
Luego, a las 7:14 pm, una nave espacial de aproximadamente 1,300 libras se estrelló de frente contra el asteroide.
A los pocos minutos, los miembros del equipo de la misión en Kenia y Sudáfrica publicaron imágenes de sus telescopios, mostrando una brillante columna de escombros.
En los días siguientes, los investigadores continuaron observando la nube de polvo y descubrieron que se había transformado en una variedad de formas, incluyendo grupos, espirales y dos colas parecidas a las de un cometa. También calcularon que el impacto ralentizó la órbita de Dimorphos en aproximadamente una décima de pulgada por segundo, prueba de concepto de que una nave espacial, también llamada impactador cinético, podría apuntar y desviar un asteroide lejos de la Tierra.
Ron Ballouz, un científico planetario del laboratorio, comentó que lo que se ve a menudo en las películas es una “especie de último esfuerzo, lo que nos gusta llamar una etapa final de defensa planetaria”. Pero si se pueden detectar objetos peligrosos con años de antelación, se pueden utilizar otras técnicas como un impactador cinético, añadió.
Si fuera necesaria una desviación, los científicos necesitarían cambiar la velocidad de un objeto peligroso, como un asteroide o un cometa, lo suficiente como para que no termine en el mismo lugar y momento que la Tierra mientras orbita alrededor del sol. Rivkin dijo que esto se traduce en un cambio de al menos siete minutos en el tiempo de llegada: si se predijera que un objeto del tamaño de Dimorphos colisionaría con la Tierra dentro de 67 años, por ejemplo, la desaceleración que impartió DART sería suficiente para agregar hasta los siete minutos, añadió.
Con menos tiempo de espera, los investigadores podrían utilizar una combinación de múltiples desviaciones, naves espaciales más grandes o aumentos de velocidad, dependiendo del objeto peligroso. “DART fue diseñado para validar una técnica y situaciones específicas inevitablemente requerirían adaptar las cosas”, dijo Rivkin.
Los investigadores utilizan datos de DART y experimentos a menor escala para predecir la cantidad de desviación mediante simulaciones por computadora.
“Lo que se ve a menudo en las películas es una ‘especie de último esfuerzo, lo que nos gusta llamar una etapa final de defensa planetaria’”.
Los científicos también se están centrando en el tipo de asteroide que parece ser Dimorphos: una “montón de escombros”, como lo llaman, porque se cree que los objetos de este tipo están formados por grupos de muchas rocas.
De hecho, los científicos creen que la mayoría de los asteroides del tamaño de Dimorphos y mayores son montones de escombros. A medida que los científicos sigan aprendiendo más sobre los montones de escombros, podrán hacer mejores predicciones sobre la desviación de asteroides o cometas. Y en 2026, llegará una nueva misión a Didymos y Dimorphos para recopilar más datos para afinar los modelos informáticos.
Mientras tanto, los investigadores están tratando de aprender todo lo posible en el caso no deseado de que se descubra que un asteroide o un cometa representa una amenaza para la Tierra y sea necesaria una respuesta más rápida…
Los científicos sospecharon por primera vez que muchos asteroides son montones de escombros hace unos 50 años. Sus modelos demostraron que cuando asteroides más grandes chocaban entre sí, las colisiones podían desprender fragmentos que luego se volverían a ensamblar para formar nuevos objetos.
Sin embargo, no fue hasta 2005 que los científicos vieron su primer montón de escombros: el asteroide Itokawa, cuando una nave espacial lo visitó y lo fotografió. Luego, en 2018, vieron otro llamado Ryugu, y ese mismo año, uno más, el asteroide Bennu. La cámara de DART también mostró que Didymos y Dimorphos probablemente sean de la misma variedad.
“Una cosa es hablar de montones de escombros, pero otra ver de cerca lo que parece un montón de rocas arrojadas desde un camión”, dijo William Bottke, científico planetario del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado.
Los científicos sospechan que los montones de escombros tienen grandes cantidades de espacio vacío entre sus rocas. Creen que estas pilas están unidas por fuerzas muy débiles y principalmente por gravedad, lo que significa que podrían romperse más fácilmente que un asteroide que es una sola roca. Esto fue evidente con Dimorphos, ya que DART excavó más de diez mil toneladas de material. La columna de escombros, a su vez, actuó como el propulsor de un cohete, proporcionando un empujón adicional en la dirección opuesta, ralentizando el asteroide. Entonces, aunque los espacios vacíos del asteroide pueden haber absorbido parte del impacto del DART, la explosión de escombros aumentó la cantidad de deflexión, con estimaciones que oscilan entre dos y cinco veces más que el empuje de la nave espacial sola.
Sabina Raducan, científica planetaria de la Universidad de Berna en Suiza, advirtió, sin embargo, que se debe tener cuidado si alguna vez es necesario utilizar impactadores cinéticos en montones de escombros más pequeños.
Raducan y su equipo utilizaron un modelo informático para aplicar los resultados del impacto del DART en una variedad de montones de escombros: la primera vez que se realiza una investigación de este tipo. Los resultados, que fueron publicados en The Planetary Science Journal , muestran que una nave espacial del tamaño de DART que impactara a la velocidad que lo hizo, alrededor de 6 kilómetros por segundo, podría romper en muchos pedazos una pila de escombros de menos de 80 metros de diámetro. Algunas de las rocas, a su vez, podrían terminar impactando la Tierra, causando potencialmente lesiones y daños.
Raducan escribió en un correo electrónico de seguimiento que, a pesar del éxito de DART, es posible que un escenario similar no siempre sea óptimo para todos los asteroides.
En cambio, añadió, es posible que sea necesario ajustar el tamaño o la velocidad de una nave espacial para lograr una desviación exitosa.
“’Una cosa es hablar de montones de escombros, pero otra ver de cerca lo que parece un montón de piedras arrojadas desde un camión’”.
La posible desintegración de materiales también podría estar relacionada con los cometas. Estos objetos son similares a los asteroides, excepto que contienen hielo como agua o dióxido de carbono. Cuando los cometas pasan cerca del Sol, estos materiales se convierten en gases, que pueden actuar como un propulsor de cohete y empujar al cometa más rápido. Por lo tanto, si los investigadores pretenden desviar a un cometa de su curso de colisión con la Tierra, tendrían que considerar la posibilidad de que los hielos pudieran quedar expuestos o enterrados, lo que podría cambiar su velocidad y posiblemente requerir mayores desviaciones.
Rivkin dijo que las colisiones de cometas con la Tierra son relativamente raras en comparación con las de asteroides, pero “definitivamente hay muchas cosas adicionales a las que prestar atención”.
Para complicar aún más las cosas: algunos objetos clasificados como asteroides también podrían contener hielo enterrado.
“Sin embargo, las cosas se ponen muy turbias”, dijo Bottke. “Hemos visto asteroides desarrollar colas”, similares a las que se encuentran en los cometas. …
Los científicos esperan ansiosamente hasta finales de 2026, cuando está previsto que una nave espacial llamada Hera, como parte de una misión de defensa planetaria liderada por la Agencia Espacial Europea, en colaboración con la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón, llegue al sistema Didymos. Allí desplegará dos satélites más pequeños y juntos comenzarán a estudiar de cerca el par de asteroides. En particular, los investigadores esperan poder finalmente medir la masa de Dimorphos, lo que les permitirá refinar mejor su estimación de cuánto empuje impartieron la nave espacial y la explosión de escombros. Hera y los satélites también tomarán medidas que permitirán a los científicos calcular la densidad y fuerza de Dimorphos que podrán utilizarse en modelos de impacto.
La misión Hera también permitirá a los científicos ver qué le hizo DART a Dimorphos. Las medidas preliminares sugieren que el asteroide es tan débil que el impacto cambió su forma en lugar de dejar un cráter: “Tengo muchas ganas de ver el resultado”, afirmó Raducan. “¿Es un cráter o no?”
“La explosión o el tsunami provocado por el impacto de un asteroide como Bennu sería capaz de causar víctimas mortales y daños a escala regional o continental”.
Una nueva forma, a su vez, puede haber alterado la órbita de Dimorphos alrededor de Didymos. Hera permitirá a los científicos comprobarlo, lo que les ayudará a comprender mejor la respuesta de los impactos cinéticos en asteroides que tienen una o más lunas. Actualmente, se estima que alrededor del 16 por ciento de los asteroides cercanos a la Tierra de más de 650 pies de diámetro son binarios o sistemas de dos. Se cree que la Tierra recibió un doble impacto hace 458 millones de años que dejó atrás los cráteres Lockne y Målingen en Suecia.
Hera y sus satélites también recopilarán mediciones de las propiedades materiales de Didymos, lo que también ayudará a avanzar en el conocimiento de los científicos sobre los montones de escombros y las deflexiones. Rivkin dijo que solo pudieron ver rápidamente a Didymos mientras DART pasaba a toda velocidad.
Mientras tanto, los investigadores están ocupados analizando muestras de la superficie del asteroide Bennu que una nave espacial de la NASA llamada OSIRIS-REx regresó a la Tierra en el otoño de 2023. Los resultados ayudarán a los investigadores a comprender mejor las propiedades materiales del asteroide. Bennu, de aproximadamente 1.600 pies de ancho, es el objeto potencialmente más peligroso conocido (al 14 de mayo de 2024), con una probabilidad del 0,037 por ciento de impactar la Tierra el 24 de septiembre de 2182.
Ballouz señaló que la explosión o el tsunami resultante de tal impacto podrían causar muertes y daños a escala regional o continental. Añadió que si Bennu sigue siendo un peligro y si se consideran necesarias desviaciones, requeriría múltiples impactos cinéticos debido a su gran tamaño. Las observaciones y mediciones desde que OSIRIS-REx observó a Bennu de cerca, que tuvieron lugar hasta 2021, junto con los resultados de los retornos de muestras, serían invaluables para planificar misiones de impactadores cinéticos al asteroide, si fuera necesario. También se podrían organizar misiones adicionales de naves espaciales para volver a estudiar el asteroide o incluso recolectar más muestras, para ayudar a informar aún más a los modelos de impacto.
Nunca es una buena noticia oír hablar de descubrimientos de amenazas potenciales para la Tierra, pero conocer de antemano esa posibilidad al menos permite a los científicos tomar medidas, a diferencia de algunos peligros naturales que ocurren sin previo aviso.
“Es importante que la gente sea consciente de que los impactos han afectado a la Tierra en el pasado y que existe esta posibilidad en el futuro”, dijo Ballouz. “También debería haber una conciencia general de que hay personas que están estudiando este aspecto de cómo interactuamos con el espacio”.
Crédito de la imagen: Un cohete SpaceX Falcon 9 lanza la nave espacial Prueba de redirección de doble asteroide, o DART, en la primera prueba de defensa planetaria a gran escala. ( NASA/Bill Ingalls )
