En el marco de un estudio internacional liderado desde el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC) y desde el Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) hemos determinado, en colaboración con el Prof. ICREA Jordi Sort de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), las propiedades mecánicas del regolito que cubre parte de la superficie del asteroide Itokawa. Es la primera vez que se determinan estas propiedades y, de hecho, resultan claves para mejorar nuestra comprensión de la respuesta mecánica del regolito a un proyectil. El trabajo posee importantes implicaciones para maximizar la transferencia de momento de un proyectil cinético a un asteroide potencialmente peligroso, justo la técnica que NASA evaluará en breve mediante su misión Double Asteroid Redirection Test (DART) al asteroide binario Didymos. Nuestro estudio proporciona una nueva estrategia para maximizar nuestra capacidad de transferir momento al asteroide y, por tanto, incrementar el desvío de posibles asteroides en ruta de colisión hacia la Tierra.

 Figura 1

   Figura 1. El asteroide 25.143 Itokawa es un claro ejemplo de pila de escombros y la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) consiguió en 2010 retornar materiales regolíticos de su superfície ahora estudiados en primicia desde el CSIC-IEEC (Hayabusa/JAXA)

Para obtener las propiedades mecánicas y la respuesta elástica de las partículas que conforman el regolito de un asteroide y su respuesta a un impacto de un proyectil cinético, como el que realizará la sonda DART de la NASA sobre el satélite del asteroide potencialmente peligroso 65.803 Didymos, hemos empleado la técnica de nanoindentación que anteriormente aplicamos para comprender las propiedades del meteorito Cheliabinsk (Moyano-Cambero et al., 2017). Esa técnica, aplicada sistemáticamente a las diversas fases minerales que constituyen diversas partículas que formaban parte del regolito retornado por la misión espacial Hayabusa de la Agencia Espacial Japonesa, ha permitido obtener una serie de parámetros físicos clave para comprender la respuesta de ese material fino al impacto que supondría un proyectil cinético con la idea de desviar asteroides. El estudio es fruto de un minucioso estudio realizado durante los últimos dos años en el marco de la tesis doctoral de la estudiante Safoura Tanbakouei.

Los resultados obtenidos nos permiten comparar cómo se comporta el regolito de un asteroide comparado a un meteorito condrítico como es Cheliábinsk. Nuestro estudio pionero demuestra que, pese a que los materiales regolíticos poseen pocas decenas de micras, sus propiedades mecánicas son prácticamente idénticas a las de los meteoritos condríticos con los que se encuentran emparentados. Por tanto, tiene todo el sentido emplear meteoritos como buenos proxies de los materiales que conforman asteroides (Figura 2).

Figura 2

Figura 2. Uno de los mayores retos ha sido el diminuto tamaño de las tres partículas estudiadas por el equipo científico en el CSIC-IEEC y la UAB. Concretamente son las catalogadas por JAXA como: a) RA-QD02-0014, b) RA-QD02-0023 y c) RA-QD02-0047. Las escalas que aparecen corresponden a 50, 70 and 60 µm, respectivamente. Están mayoritariamente formadas por silicatos aunque una de ellas también posee un sulfuro común (troilita). Los materiales retornados por JAXA permitieron caracterizar que el asteroide 25.143 Itokawa está emparentado con las condritas ordinarias del grupo LL (Tanbakouei et al., 2019)

Otro importante resultado del estudio se relaciona con nuestra capacidad para desviar un asteroide mediante un proyectil cinético, esa decir, sin carga explosiva pero a gran velocidad. Dado que el regolito posee mayor capacidad de absorber la energía elástica del impacto, la excavación del cráter impulsaría una mayor cantidad de material en dirección opuesta del movimiento del proyectil. Señalamos en el trabajo que, debido a al factor de recuperación elástica del regolito asteroidal, una buena estrategia para incrementar la eficiencia en el impacto de la sonda DART de NASA sería lanzarla hacia una región cubierta de regolito. De esa manera, al excavar el cráter la sonda DART, buena parte de la energía no necesitaría ser empleada para fragmentar el asteroide sino para impulsar hacia fuera el material regolítico que cubre su superficie (véase la Figura 3). De ese modo el estudio que ahora se publica pretende maximizar el desvío del satélite Didymoon que orbita alrededor de Didymos. A mayor cantidad de rocas y pequeños fragmentos en la pluma de impacto que surge del cráter excavado por DART será mayor el denominado factor Beta que mide la eficiencia conseguida en la transferencia del momento cinético y, por ende, en el desvío final del asteroide impactado por DART.

En este trabajo internacional publicado hoy en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics (Tanbakouei et al., 2019) también han participado el líder de la misión Hera propuesta a la Agencia Europea del Espacio (ESA), el Dr. Patrick Michel de la Université Côte d'Azur/ Observatoire de la Côte d'Azur (CNRS) (Michel et al., 2018), el Prof. Jürgen Blum del Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGEP) de la Technische Universität Braunschweig en Alemania, el Prof. Tomoki Nakamura de la Universidad de Tohoku en Japón y uno de los responsables de la misión japonesa Hayabusa, así como el Prof. Iwan Williams de la School of Physics and Astronomy, perteneciente a la Queen Mary University of London. Las muestras fueron proporcionadas a los investigadores del ICE (CSIC-IEEC) por la oficina de cuidado de muestras de JAXA tras la elaboración de un proyecto detallado que fué aprobado por el Prof. Toru Yada.

 Figura 3

Figura 3. Animación representando la creación de la pluma de impacto generada cuando la sonda DART (NASA) excave un cráter en el satélite Didymoon que orbita alrededor del asteroide potencialmente peligroso 65.803 Didymos. La misma sonda DART será el proyectil cinético que nos permita realizar el primer experimento in situ para desviar un asteroide (Hera mission/ESA).

 Figura 4

Figura 4. Concepto de la misión Hera de la Agencia Europea del Espacio (ESA) orbitando el asteroide binario 65.803 Didymos para el estudio de los efectos producidos por el impacto de la sonda DART (ESA)

BIBLIOGRAFÍA

Michel, P., Kueppers, M., Sierks, H., et al. (2018) "European component of the AIDA mission to a binary asteroid: Characterization and interpretation of the impact of the DART mission", Adv. Space Res., 62, 2261

Moyano-Cambero C.E., Pellicer E., Trigo-Rodríguez J.M., Williams I.P, Blum J., Michel P., Küppers M., Martínez-Jiménez M., Lloro I., and Sort J. (2017) "Nanoindenting the Chelyabinsk Meteorite to Learn about Impact Deflection Effects in asteroids", Astrophysical Journal 835, article id.157, 9 pp.

Tanbakouei, s., J. M. Trigo-Rodríguez, J. Sort, P. Michel, J. Blum, T. Nakamura, and I. Williams (2019) "Mechanical properties of particles from the surface of asteroid 25143 Itokawa", Astronomy & Astrophysics 629, A119, 5 págs.

Josep M. Trigo-Rodríguez
Josep M. Trigo-Rodríguez

Científico titular del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC) y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), e I.P. del Grupo de Meteoritos, Cuerpos menores y Ciencias Planetarias del ICE-CSIC. Entre 2003 y 2005 fue postdoc del Instituto of Geofísica y Física Planetaria de UCLA. Tras la publicación de más de medio centenar de artículos arbitrados sobre los cuerpos menores del Sistema Solar y más de una decena de libros, el Minor Planet Center catalogó un asteroide en su honor con el nombre: 8325 Trigo-Rodríguez.

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Los meteoritos son muestras únicas e irrepetibles llegadas desde lejanos rincones del sistema solar. Sus materiales son auténticos fósiles de la creación y datan procesos acaecidos hace miles de millones de años. Acompañadme en este viaje hacia los orígenes...

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