En una de las mayores sorpresas de la misión OSIRIS-REx de la NASA, su asteroide objetivo, Bennu, resultó ser un mundo irregular y accidentado cubierto de grandes rocas, con pocas de las zonas lisas que habían indicado observaciones anteriores con instrumentos terrestres.
“Cuando OSIRIS-REx llegó a Bennu en 2018, nos sorprendió lo que vimos”, dijo Andrew Ryan, científico del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona en Tucson, quien dirigió el grupo de trabajo de análisis físico y térmico de muestras de la misión. “Esperábamos encontrar algunas rocas, pero anticipamos al menos algunas regiones grandes con un regolito más liso y fino que sería fácil de recolectar. En cambio, parecía que todo eran rocas, y estuvimos desconcertados por un tiempo”.
Particularmente desconcertantes fueron las observaciones llevadas a cabo en 2007 por el telescopio espacial Spitzer de la NASA, el cual midió una escasa inercia térmica, indicativa de un asteroide cuya superficie se calienta y enfría rápidamente a medida que rota hacia dentro y fuera de la luz solar, como una playa de arena en la Tierra. Esto contrastaba con las muchas rocas grandes que OSIRIS-REx encontró a su llegada, las cuales deberían actuar más como bloques de concreto, liberando calor mucho después de que el Sol se ha puesto.
Los datos recopilados por la nave espacial OSIRIS-REx durante su campaña de sondeo en este asteroide sugirieron una posible explicación: las rocas podrían ser mucho más porosas de lo esperado. Una vez que las muestras fueron traídas a la Tierra, los investigadores pudieron investigar esto más a fondo.
El equipo de científicos de Ryan analizó las partículas de roca recolectadas en la superficie de Bennu utilizando una variedad de técnicas de análisis de laboratorio. En un estudio publicado en la revista científica Nature Communications, los autores informaron que las rocas son lo suficientemente porosas como para explicar parte de la pérdida de calor observada, pero no toda. En cambio, muchas de las rocas resultaron estar llenas de extensas redes de grietas.
Para poner a prueba si las grietas podrían ser la causa de la pérdida de calor de la superficie del asteroide, un equipo científico de la Universidad de Nagoya en Japón analizó el material de muestra de Bennu utilizando termografía activa. Esta técnica basada en láser permite a los investigadores aplicar calor a un pequeño punto en la superficie de la muestra y medir cómo se difunde el calor a través de ella, de manera similar al movimiento de las ondas sobre un estanque.
“Fue entonces cuando las cosas se pusieron realmente interesantes”, dijo Ryan. “La inercia térmica medida en las muestras de laboratorio resultó ser mucho mayor de lo que habían registrado los instrumentos de la nave espacial, recordando hallazgos similares obtenidos por el equipo de la misión asociada de OSIRIS-REx, Hayabusa2 de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial)”.
Para hacer predicciones significativas sobre cómo se comportaría el material en las grandes rocas del asteroide, el equipo tuvo que encontrar una manera de ampliar las mediciones obtenidas con las pequeñas partículas de muestra.
Usando una caja de guantes, los miembros del equipo investigador del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston sellaron partículas de la muestra en recipientes herméticos bajo una atmósfera protectora de nitrógeno, y luego las transfirieron a un laboratorio donde pudieron realizar tomografía computarizada de rayos X, o escaneos XCT. Una vez que se escaneaba una partícula, esta volvía a la caja de guantes.
EXTERIOR E INTERIOR
Tomografías computarizadas de rayos X de dos partículas del asteroide Bennu
“La muestra entra en su propio ‘traje espacial’, se somete a una tomografía computarizada y luego regresa a su entorno impoluto, todo sin tener ninguna exposición al entorno terrestre”, dijo Nicole Lunning, curadora principal de muestras de OSIRIS-REx en la división de Ciencias de Investigación y Exploración de Astromateriales (ARES, por sus siglas en inglés) en el centro Johnson de la NASA y una de las coautoras del estudio. “Podemos obtener imágenes directamente a través de estos recipientes herméticos para visualizar la forma y la estructura interna de la roca que está en su interior”.
“Las tomografías computarizadas de rayos X nos permiten observar el interior de un objeto en tres dimensiones, sin dañarlo”, dijo Scott Eckley, coautor del estudio y científico de rayos X de la NASA en el centro Johnson.
Resulta que también están muy agrietadas, y esa era la pieza del rompecabezas que faltaba”.
ANDREW RYAN
Científico del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona
Una vez cartografiada de esta manera, se crea un archivo digital tridimensional permanente de la forma y el interior de una partícula de la muestra, y los datos ingresan en una base de datos pública. El equipo de Ryan utilizó los datos de los escaneos de XCT para llevar a cabo simulaciones computarizadas que modelan el flujo de calor y la inercia térmica. Cuando se ampliaron al tamaño de una roca, los resultados de la inercia térmica coincidieron con lo que la nave espacial había medido en el asteroide.
Mientras que los científicos esperaban que las rocas de Bennu fueran extremadamente porosas y blandas, tal vez incluso esponjosas, el análisis de la muestra reveló algo inesperado.
“Resulta que también están muy agrietadas, y esa era la pieza del rompecabezas que faltaba”, dijo Ryan.
Ron Ballouz, científico del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y segundo autor del artículo, dijo que este trabajo transforma la forma en que los científicos interpretan la estructura de un asteroide en función de sus propiedades térmicas observadas desde la Tierra.
“Finalmente podemos fundamentar nuestra comprensión de las observaciones telescópicas de las propiedades térmicas de un asteroide mediante el análisis de estas muestras de ese mismo asteroide”, dijo Ballouz.
El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA proporcionó la gestión general de la misión OSIRIS-REx, la ingeniería de sistemas y la garantía y seguridad de la misión. Dante Lauretta, de la Universidad de Arizona en Tucson, es el investigador principal. Esta universidad dirige el equipo científico y la planificación de las observaciones científicas y el procesamiento de datos de la misión. Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado, construyó la nave espacial y proporcionó las operaciones de vuelo. El centro Goddard y KinetX Aerospace fueron responsables de la navegación de la nave espacial OSIRIS-REx. La curaduría de OSIRIS-REx se lleva a cabo en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. Las asociaciones internacionales para esta misión incluyen el instrumento altímetro láser de OSIRIS-REx de la CSA (Agencia Espacial Canadiense) y la colaboración científica para las muestras del asteroide con la misión Hayabusa2 de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial). OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, el cual es gestionado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington.
Por Daniel Stolte
Universidad de Arizona
Para obtener más información sobre la misión OSIRIS-REx, visita el sitio web (en inglés):
https://www.nasa.gov/osiris-rex
“We have experience with space station, but we need to determine how we’re going to train the crew for surface operations during these specific missions,” Welsh said. “There is a lot of work to do to get the facilities ready to work for lunar missions and figure out how to facilitate the training.”
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