Un equipo de investigación describe la composición del asteroide Faetón         

Por: Johanna Pellinen, Universidad de Helsinki.

28 de noviembre de 2023

Temperaturas estimadas a una profundidad de la piel térmica diurna debajo del subsuelo y la superficie de Faetón durante el paso del perihelio. Crédito de la imagen: Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-023-02091-w.

El asteroide Faetón, de cinco kilómetros de diámetro, desconcierta a los investigadores desde hace tiempo. Una cola parecida a un cometa es visible durante unos días cuando el asteroide pasa más cerca del Sol durante su órbita. Sin embargo, las colas de los cometas suelen formarse mediante la vaporización de hielo y dióxido de carbono, lo que no puede explicar la cola en este asteroide.

Otro aspecto de interés es que cuando la capa superficial de un asteroide se rompe, la grava y el polvo desprendidos continúan viajando en la misma órbita y dan origen a un cúmulo de estrellas fugaces cuando se encuentra con la Tierra. Faetón provoca la lluvia de estrellas Gemínidas, al menos según la hipótesis predominante, porque es entonces cuando la Tierra se cruza en la trayectoria del asteroide.

Hasta ahora, las teorías sobre lo que sucede en la superficie de Faetón cerca del Sol han sido puramente hipotéticas. ¿Qué sale del asteroide? ¿Cómo? La respuesta al enigma se encontró al comprender la composición de Faetón. En un estudio reciente publicado en la revista Nature Astronomy por investigadores de la Universidad de Helsinki, el espectro infrarrojo de Faetón medido previamente por el telescopio espacial Spitzer de la NASA se vuelve a analizar y se compara con los espectros infrarrojos de meteoritos medidos en laboratorios.

Los investigadores descubrieron que el espectro de Faetón corresponde exactamente a un determinado tipo de meteorito, la llamada condrita carbonosa CY. Se trata de un tipo de meteorito muy raro, del que sólo se conocen seis ejemplares. Los asteroides también se pueden estudiar recuperando muestras del espacio, pero los meteoritos se pueden estudiar sin costosas misiones espaciales. Los asteroides Ryugu y Bennu, objetivos de las recientes misiones de retorno de muestras de JAXA y NASA, pertenecen a los meteoritos CI y CM.

Los tres tipos de meteoritos se originan en el nacimiento del sistema solar y se parecen parcialmente entre sí, pero sólo el grupo CY muestra signos de secado y descomposición térmica debido al calentamiento reciente. Los tres grupos muestran signos de un cambio ocurrido durante la evolución temprana del sistema solar, donde el agua se combina con otras moléculas para formar minerales filosilicatos y carbonatos. Sin embargo, los meteoritos de tipo CY se diferencian de otros por su alto contenido de sulfuro de hierro, lo que sugiere su propio origen.

El análisis del espectro infrarrojo de Faetón mostró que el asteroide estaba compuesto al menos de olivino, carbonatos, sulfuros de hierro y minerales de óxido. Todos estos minerales apoyaron la conexión con los meteoritos CY, especialmente el sulfuro de hierro. Los carbonatos sugirieron cambios en el contenido de agua que se ajustan a la composición primitiva, mientras que el olivino es producto de la descomposición térmica de filosilicatos a temperaturas extremas.

En la investigación se pudo demostrar mediante modelos térmicos qué temperaturas prevalecen en la superficie del asteroide y cuándo ciertos minerales se descomponen y liberan gases. Cuando Faetón pasa cerca del sol, la temperatura de su superficie aumenta a unos 800°C. El grupo de meteoritos CY encaja bien en esto. A temperaturas similares, los carbonatos producen dióxido de carbono, los filosilicatos liberan vapor de agua y los sulfuros liberan gas azufre. Según el estudio, todos los minerales identificados en Faetón parecen corresponder a minerales de meteoritos de tipo CY. Las únicas excepciones fueron los óxidos portlandita y brucita, que no fueron detectados en los meteoritos. Sin embargo, estos minerales pueden formarse cuando los carbonatos se calientan y destruyen en presencia de vapor de agua.

La composición y la temperatura de los asteroides explican la formación de gas cerca del Sol, pero ¿explican también el polvo y la grava que forman los meteoros Gemínidas? ¿Tenía el asteroide suficiente presión para levantar polvo y rocas de la superficie del asteroide? Los investigadores utilizaron datos experimentales de otros estudios junto con sus modelos térmicos y, en base a ellos, estimaron que cuando el asteroide pasa más cerca del Sol, se libera gas de la estructura mineral del asteroide, lo que puede provocar la formación de rocas quebrarse. Además, la presión producida por el dióxido de carbono y el vapor de agua es lo suficientemente alta como para levantar pequeñas partículas de polvo de la superficie del asteroide.

"La emisión de sodio puede explicar la cola débil que observamos cerca del Sol, y la descomposición térmica puede explicar cómo se libera polvo y grava de Faetón", dice el autor principal del estudio, el investigador postdoctoral Eric MacLennan de la Universidad de Helsinki. "Fue fantástico ver cómo cada uno de los minerales descubiertos parecía encajar en su lugar y también explicar el comportamiento del asteroide", dice el profesor asociado Mikael Granvik de la Universidad de Helsinki.

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