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Vivimos tiempos históricos en la exploración espacial y, pese a lo que podríamos pensar, no están solamente protagonizados por la Luna o Marte.
En las últimas dos décadas se han completado misiones a los pequeños cuerpos del sistema solar, proporcionando imágenes extraordinarias y datos espectrales que han permitido hacernos una idea de su composición y estructura.
Un puñado de ellas ha ido mucho más allá del estudio remoto, al conseguir traer muestras desde asteroides y cometas para analizarlas en nuestros laboratorios en la Tierra. Esas muestras son auténticas piedras Rosetta del sistema solar. A esas misiones se las denomina “de retorno de muestras” y justo acaba de publicarse un nuevo trabajo, liderado por Tomoki Nakamura, que sintetiza su importante papel.
¿Por qué traer muestras a los laboratorios terrestres?
La única manera de conocer la composición de un asteroide con precisión es realizar análisis químicos sobre muestras recogidas in situ. Para ello se utilizan espectrómetros de masas, costosos y voluminosos instrumentos con los que trabajamos en nuestros laboratorios. Aunque algunos de esos espectrómetros se han miniaturizado e incorporado a algunas misiones, como los róveres marcianos, su precisión es mucho más baja. Por eso la NASA apuesta por retornar muestras que los róveres han ido seleccionando en sus largas caminatas por la superficie marciana.
El potencial de conocer en todo detalle la composición química de esos objetos es enorme y nos posibilita identificar a los asteroides tipo que originan algunos de los grupos de meteoritos presentes en nuestras colecciones.
Desde la exitosa misión Stardust de la NASA que recolectó pequeñas partículas desprendidas del cometa 81P/Wild 2, ha crecido el interés por parte de diversas agencias espaciales para traer a la Tierra muestras de esos cuerpos menores.
En el origen del sistema solar
En las colecciones de meteoritos existe una gran diversidad entre aquellos que proceden de cuerpos no diferenciados, los que no se han fundido formando planetas. Están formados por materiales que rodearon al Sol en una etapa primigenia. Entre ellos, principalmente, esferas milimétricas de silicatos que llamamos cóndrulos, resultado de impactos o procesos de fundido a altas temperaturas.
A partir de esos componentes mayoritarios se forman las condritas, fascinantes rocas que nos remontan a los primeros bloques sólidos del sistema solar, y que actuaron como las piezas formativas de los planetas.
El objetivo principal de esas misiones de retorno de muestras es asociar de manera inequívoca los asteroides a sus meteoritos. Esto es un primer paso, entre otras cosas, para establecer medidas que permitan desviar asteroides o ponderar si es viable realizar minería espacial en ellos.
Las misiones de retorno
Hasta la fecha ha habido tres misiones de retorno de muestras: Hayabusa y Hayabusa 2, de la Agencia Espacial Japonesa (JAXA), y OSIRIS REx, de la NASA, que trajo muestras del asteroide Bennu.
Antes de estas misiones solo podíamos estudiar a fondo aquellos objetos que habían impactado contra la Tierra. Entre ellos los conocidos como meteoritos HED (acrónimo de howarditas, eucritas y diogenitas), que se originaron en el asteroide Vesta, rico en piroxeno. También hemos podido estudiar características singulares de los asteroides Cgh y Ch, que corresponden a las condritas carbonáceas.
Descifrar el asteroide Itokawa
La sonda Hayabusa exploró el asteroide (25143) Itokawa. Su estudio demostró su asociación con las condritas ordinarias del grupo LL y desveló el proceso por el que se formaron los materiales de su superficie.
Así supimos que (25143) Itokawa se formó por la reacumulación de fragmentos de un cuerpo mayor destruido por un impacto catastrófico. El análisis de gases nobles de las muestras retornadas permitió saber que el impacto ocurrió hace unos 1 500 millones de años.
Aún es un reto comprender cómo un asteroide pila de escombros puede haber sobrevivido tanto tiempo, pero su estructura en grandes bloques apilados sugiere que podría ser capaz de amortiguar grandes impactos.
Ryugu, fruto de una colisión
La misión Hayabusa 2 trajo a nuestros laboratorios muestras de Ryugu, un asteroide carbonáceo que orbita la región cercana a la Tierra. Además, realizó un interesante experimento de impacto in situ que excavó un cráter para demostrar que ese pequeño cuerpo todavía es dominado por la gravedad, más que por su consistencia.
El estudio espectral in situ permitió determinar que Ryugu se asemeja a las grandes familias presentes en el cinturón principal de asteroides entre Marte y Júpiter, concretamente en su región interior más próxima al planeta rojo (Eulalia y Polana). Ryugu debió formarse por una colisión hace entre 300 y 500 millones de años.
Lo que sabemos de Bennu
La sonda OSIRIS-REx de la NASA retornó a la Tierra muestras de (101955) Bennu.
Bennu fue seleccionado en base a su clasificación como asteroide de clase espectral B, los que más interesan en relación a los estudios de señales de vida fuera de la Tierra. También, por ser un buen ejemplo de asteroide potencialmente peligroso, al ser el segundo objeto con mayor probabilidad de impacto en los próximos siglos de acuerdo al programa SENTRY de la NASA.
Muchos objetos como Bennu parecen estar a medio camino evolutivo entre los asteroides y cometas. Mientras actúan como cometas, liberan gases y desprenden pequeñas partículas, como descubrió la sonda OSIRIS-REx. Después pierden los volátiles y se transforman en asteroides potencialmente peligrosos, difíciles de descubrir al ser poco reflectivos.
Las muestras retornadas de Bennu son fascinantes porque son muy ricas en volátiles: contienen más carbono, nitrógeno y amoníaco que la mayoría de los meteoritos, incluso que las muestras retornadas de Ryugu. Además, algunos componentes orgánicos primigenios que contienen apuntan a que no han sufrido alteración térmica significativa. Los análisis colocan a Bennu con los grupos de condritas más alteradas por agua, pero sus materiales tienen mayor porosidad y menor densidad.
Futuras misiones a cuerpos menores
En el futuro próximo, nuevas misiones buscarán aprender sobre las propiedades físico-químicas de otros cuerpos menores. Por un lado, la misión Hera de la Agencia Espacial Europea visitará el sistema binario (65803) Didymos para comprender mejor su estructura y los efectos del impacto de la misión DART de la NASA.
La misión Martian Moon eXploration (MMX) de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) planea visitar y tomar muestras de la luna marciana Fobos, cuyo origen y proceso de formación se desconocen.
Por otro lado, la Administración Espacial Nacional China planea retornar muestras del asteroide próximo a la Tierra (469219) Kamo'oalewa, cuya composición se parece a las condritas ordinarias.
A partir de las misiones de retorno de muestras hemos podido comprender mucho mejor la naturaleza y composición de esos pequeños cuerpos celestes que algún día, esperemos en el remoto futuro, podrían poner en jaque nuestra existencia.
Josep M. Trigo Rodríguez recibe fondos del proyecto del Plan Nacional de Astronomía y Astrofísica PID2021-128062NB-I00 financiado por el MICINN y la Agencia Estatal de Investigación.