Si los asteroides no emiten luz, fuente de información primordial en Astrofísica, ¿cómo se estudian sus propiedades? Karri Muinonen, catedrático de Astronomía de la Universidad de Helsinki (Finlandia), es precisamente un especialista en la caracterización física de estos cuerpos menores, claves para conocer el origen y evolución del Sistema Solar. Por esta razón, en la XXVIII Canary Islands Winter School of Astrophysics, organizada por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), este investigador explicará cómo se analizan, tanto desde la Tierra como desde el espacio.

Por Elena Mora (IAC)

 “Los NEA representan cierto riesgo para la civilización en caso de impacto con la Tierra.”

 “Los cuerpos pequeños pueden haber sido los portadores de la vida a la Tierra –aunque de una manera algo controvertida-, a través de su impacto en el planeta.”

“El gran reto sigue siendo la interpretación de las características de polarización de los asteroides.”

Pregunta: En general, ¿cuáles son las propiedades de los asteroides? ¿Tienen una composición superficial específica o varían mucho de unos a otros? ¿Y por qué es importante estudiarlos?

Respuesta: Los asteroides son pequeños cuerpos del Sistema Solar compuestos por materiales muy variados. Residen principalmente en el denominado Cinturón Principal, entre Marte y Júpiter. Sin embargo, hay numerosos asteroides troyanos en unas nubes que comparten la órbita de Júpiter y otros que giran alrededor del Sol atravesando las órbitas de los planetas, los denominados Asteroides cercanos a la Tierra (NEA, por sus siglas en inglés).

En cuanto a su composición, son heterogéneos: unos son ricos en carbono o en metales, otros son rocosos, e incluso puede haber volátiles en las superficies. La extracción de sus minerales se está convirtiendo en una oportunidad formidable de explotación en el futuro.

Es importante estudiar asteroides por varios motivos. Por ejemplo, los asteroides primitivos son clave para conocer la evolución del Sistema Solar y también algunos como los NEA representan cierto riesgo para la civilización en caso de impacto con la Tierra.

P:¿Cómo podemos estudiar la superficie de un asteroide desde la Tierra? ¿Y desde el espacio? ¿Qué podemos analizar en cada caso?

R: Las observaciones astronómicas desde la Tierra son la forma de estudiar toda la población de asteroides en el Sistema Solar. Con observaciones astrométricas, se pueden averiguar los elementos orbitales de un asteroide, mientras que con las curvas de luz fotométricas se conoce su período de rotación, la orientación del polo de rotación y su forma. Mediante espectroscopía, fotometría y polarimetría, se caracterizan físicamente las propiedades de la superficie de un asteroide. Y con radares terrestres se pueden reducir las incertidumbres en los elementos orbitales, así como en el estado de rotación y la forma. Estas mediciones arrojan más luz sobre su estructura y composición debajo de su superficie.

Las misiones espaciales a asteroides pueden dividirse a grandes rasgos en cuatro categorías: sobrevuelos, encuentros, aterrizajes y retorno de muestras. Los sobrevuelos suelen proporcionar imágenes parciales de la superficie y mediciones de su masa a partir de las perturbaciones gravitacionales en la nave espacial. Las misiones de encuentro captan imágenes de todo el asteroide y una estimación exacta de la masa junto con las restricciones en el campo gravitatorio por el asteroide y, posteriormente, su estructura interior. Los aterrizajes permiten estudiar in situ la superficie de un asteroide así como su interior con varios instrumentos. Por último, el retorno de muestras permite un estudio físico y químico amplio y detallado de los materiales de la superficie del asteroide en laboratorios terrestres.

P: ¿Qué métodos existen para estudiar dicha composición superficial?

R: Las observaciones espectroscópicas desde Tierra dentro del espectro ultravioleta, visible e infrarrojo son las más comunes. Tales observaciones proporcionan información cuantitativa sobre la composición mineral, así como la existencia de hielo en la superficie. Mediante observaciones infrarrojas, se limita aún más la estructura de la superficie: una baja conductividad térmica suele corresponderse con una estructura porosa, probablemente de partículas de la superficie –regolito-, que es una capa superficial de material suelto de diferentes tamaños. Para los NEA, se pueden utilizar espectrómetros de rayos X para medir los espectros de fluorescencia y, de ese modo, cartografiar la composición básica de la superficie.

P: Un asteroide no emite luz como una estrella. Entonces, ¿cómo se estudia su espectro? ¿Qué podemos averiguar en cada longitud de onda (ultravioleta, visible, infrarrojo…)?

R: Los asteroides reflejan la luz del Sol y emiten la que absorben en longitudes de onda más largas. La parte ultravioleta de su espectro proporciona información sobre el hierro que contiene el regolito y las partes del visible y del infrarrojo cercano indican la presencia de carbono, piroxeno –un tipo de silicato-, olivino y metales, así como el agua.

P: Recientemente, se lanzó la sonda OSIRIS-REx de la NASA para estudiar Bennu y aprender más detalles sobre cómo se formó el Sistema Solar y cómo surgió la vida en la Tierra. ¿Es este el motivo principal por el que se estudian los asteroides o hay otras razones igualmente importantes?

R: El estudio de la formación y evolución del Sistema Solar es uno de los motivos principales para el estudio de asteroides. Por un lado, los cuerpos pequeños pueden haber sido los portadores de la vida a la Tierra –aunque de una manera algo controvertida-, a través de su impacto en nuestro planeta. Otra razón relevante para investigarlos es por si ocurre esto mismo en el futuro. La extracción de material en asteroides en busca de minerales valiosos es también otra buena razón para llevar a cabo investigaciones sobre los mismos.

P: Tras la exploración que se ha hecho sobre el Sistema Solar y los resultados que hemos obtenido, ¿cuál cree que ha sido el más inesperado? ¿Y el más importante?

R: Uno de los grandes descubrimientos que se han hecho ha sido gracias a las misiones Apolo: se supo que los cráteres lunares se debían a impactos y no a un origen volcánico, poniendo de relieve la importancia de los pequeños cuerpos del Sistema Solar. Hace unos 80 años también se hizo otro gran avance mediante observaciones polarimétricas desde la Tierra: se observaron objetos carentes de atmósfera del Sistema Solar que mostraban la polarización lineal predominantemente dentro del plano de dispersión, en contra de la conocida polarización positiva de dispersión de Rayleigh y reflexión de Fresnel. Sin embargo, el gran reto sigue siendo la interpretación de las características de polarización de los asteroides.