Sacándole los colores a Bennu: nuevos resultados sobre el origen de este asteroide primitivo

Imagen de Bennu en falso color (RGB) para resaltar las regiones (principalmente rocas y cráteres) con colores más azules y más rojos que el color promedio de la superficie. Créditos: NASA/Goddard/University of Arizona

La revista Science, en una colección especial sobre el asteroide Bennu, ha publicado los resultados del análisis de las variaciones de color en la superficie del asteroide Bennu captadas por la sonda OSIRIS-REx de la NASA. Gracias a estos resultados los científicos han propuesto un modelo para explicar los efectos de la llamada “climatología espacial” en materiales de tipo carbonáceo. Asimismo, han podido concluir que parte de la heterogeneidad observada en la superficie de Bennu es debida a la acción de esta climatología, mientras que otra es una propiedad heredada del objeto del cual se originó. En el estudio han participado los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Juan Luis Rizos, Eri Tatsumi, Javier Licandro y Julia de León.

La nave espacial OSIRIS-REx de la NASA tiene como objetivo principal la recolección de material de la superficie del asteroide primitivo (101955) Bennu para ser traído a la Tierra. Para contextualizar los resultados que se obtendrán del análisis de dicha muestra, es fundamental realizar un estudio exhaustivo de la superficie del asteroide. Y, para ello, la sonda dispone, entre otros instrumentos, de una cámara óptica (MapCam) equipada con 4 filtros de color en el rango visible. Esta configuración instrumental permite a los investigadores realizar los llamados mapas de color, es decir, analizar cómo la luz solar se refleja en la superficie del asteroide para cada uno de esos cuatro colores.

Con esta información, se pueden inferir propiedades físicas de la superficie del asteroide, como son su rugosidad, porosidad o el tamaño de las partículas que la componen. Incluso, es posible conocer el tiempo relativo que una zona ha estado expuesta al espacio exterior. Fenómenos como la interacción de los rayos cósmicos, la irradiación y el viento solar, y el bombardeo de micrometeoritos en la superficie de los objetos sin atmósfera producen una modificación de sus propiedades. A este mecanismo se le denomina climatología espacial (space weathering).

“Los efectos de la climatología espacial son bien entendidos para los materiales que se encuentran en la superficie lunar o en asteroides rocosos y ricos en silicatos, donde se observa claramente que, a mayor exposición, mayor es el oscurecimiento y enrojecimiento espectral provocado. Sin embargo, hasta ahora era un misterio cómo este fenómeno afecta a los asteroides carbonáceos, más oscuros y primitivos, como es el caso de Bennu, dado que experimentos de laboratorio recientes con meteoritos análogos mostraban resultados contradictorios”, explica Juan Luis Rizos, investigador del IAC y uno de los autores del artículo.

Para medir estos efectos, los investigadores han estudiado en detalle unas 1.600 rocas y unos 700 cráteres distribuidos por toda la superficie. Por un lado, han medido variaciones de color dentro de cada roca, analizando zonas en las que hay exfoliaciones y fracturas, encontrando que las caras expuestas más recientemente eran más azules que el promedio. Por otro, observaron que los cráteres más pequeños son más rojos que el promedio y presentan una distribución de tamaños que indica que se trata de una de las componentes más jóvenes de la población global de cráteres.

Los efectos de la climatología espacial

Los resultados han permitido a los investigadores proponer un mecanismo en tres fases para dar cuenta de los efectos de la climatología espacial en este tipo de materiales: “En una primera fase, estos materiales expuestos recientemente son más rojos que el promedio de Bennu. A continuación, en una segunda fase, los efectos de la climatología espacial aumentarían la proporción de materiales opacos, como la magnetita, lo que provoca una subida relativa del brillo en la región ultravioleta (un “azulamiento” intenso a longitudes de onda más cortas). Finalmente, en una última etapa, estas diferencias de color se neutralizan y los materiales se vuelven más brillantes a todas las longitudes de onda, hasta mostrar la pendiente espectral azul menos intensa que caracteriza la superficie global de Bennu”, aclara Rizos.

El asteroide Bennu es un asteroide de tipo “pila de escombros”, lo que significa que se formó por la acumulación gravitacional de fragmentos monolíticos. Se piensa que estos fragmentos pertenecieron a un cuerpo originario de unos 100 km de diámetro ubicado en el cinturón principal de asteroides (entre las órbitas de Marte y Júpiter), que sufrió un impacto catastrófico que lo fragmentó por completo hace unos 1000 millones de años. La gran variabilidad observada en cuanto a brillo en las distintas estructuras de la superficie de Bennu no puede ser explicada únicamente por la climatología espacial.

Asimismo, se aprecian otros tipos de heterogeneidad: la presencia de rocas cuyos colores sugieren la presencia de silicatos hidratados (filosilicatos) ricos en hierro, frente una gran mayoría de rocas en las que está ausente; rocas con vetas de material más brillantes que parecen contener carbonatos; o incluso rocas oscuras con clastos o zonas de material brillante, exógeno, y de tipo basáltico (silicato), hallazgo recientemente publicado en la revista Nature Astronomy. “Esta gran heterogeneidad solo puede explicarse como una herencia directa del cuerpo progenitor. Estamos observando materiales que se encontraban en diferentes niveles de profundidad dentro de este cuerpo parental, y que sufrieron distintos procesos de alteración debido a la acción del agua y del calor”, señala Eri Tatsumi, investigadora del IAC y también coautora del estudio.

El próximo 20 de octubre de 2020, la sonda OSIRIS-REx descenderá sobre la superficie de Bennu para tomar muestras de su suelo. La zona seleccionada para la recolección es un cráter denominado Nightingale que presenta un enrojecimiento superior al resto de la superficie. De acuerdo con los resultados publicados “se trataría del material más fresco y menos expuesto de la superficie de Bennu. Es como una capsula del tiempo que vamos a traer a la Tierra y que contiene una muestra de material prácticamente inalterado de las primeras etapas de formación del Sistema Solar”, concluye Tatsumi.

Diversidad de color en la superficie de Bennu
Modelo propuesto para explicar la diversidad de color observada en la superficie de Bennu. De acuerdo con este modelo, los dos tipos de roca principales observados en la superficie de Bennu se formaron a diferente profundidad en el cuerpo parental progenitor y de mayor edad. Bennu es el resultado de la acumulación de fragmentos resultantes de la colisión catastrófica sufrida por este cuerpo originario. Desde su formación en el cinturón de asteroides y hasta convertirse en un asteroide cercano a la Tierra, Bennu ha sufrido alteraciones por la climatología espacial que han provocado color azulado global. También ha sufrido colisiones menores que han creado cráteres de material más rojizo relativamente fresco, como es el caso de Nightingale, la zona seleccionada para la recolección de una muestra de material el 20 de octubre de 2020. Créditos: figura reproducida con permiso de DellaGiustina et al. (2020), Science, DOI: 10.1126/science.abc3660

Artículo: "Variations in color and reflectance on the surface of asteroid (101955) Bennu", DellaGiustina et al., Science Oct 2020, eabc3660, DOI: 10.1126/science.abc3660

Nota de prensa de OSIRIS-REx: "NASA’s OSIRIS-REx Unlocks More Secrets from Asteroid Bennu"

Contacto en el IAC:

Juan Luis Rizos, investigador del IAC: juan.rizos [at] iac.es
Eri Tatsumi, investigadora del IAC: etatsumi [at] iac.es

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