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Modelos y pruebas de laboratorio sugieren que el asteroide podría estar expulsando vapor de sodio al orbitar cerca del Sol, lo que explicaría su aumento de brillo.
Cuando un cometa atraviesa el sistema solar interior, el Sol lo calienta y hace que los hielos de la superficie se evaporen en el espacio. El vapor expulsado desplaza el polvo y las rocas, y el gas crea una cola brillante que puede extenderse millones de kilómetros desde el núcleo como un velo etéreo.
Mientras que los cometas contienen gran cantidad de hielos diferentes, los asteroides son principalmente rocas y no son conocidos por producir estos majestuosos espectáculos. Pero un nuevo estudio examina cómo el asteroide cercano a la Tierra Phaethon puede, de hecho, mostrar una actividad similar a la de un cometa, a pesar de carecer de cantidades significativas de hielo.
Conocido por ser la fuente de la lluvia de meteoritos anual de las Gemínidas, el asteroide de 5,8 kilómetros de ancho se hace más brillante al acercarse al Sol. Los cometas suelen comportarse así: Cuando se calientan, sus superficies heladas se vaporizan, lo que hace que se vuelvan más activos y brillen, ya que los gases y el polvo que se desprenden dispersan más luz solar. Pero, ¿qué es lo que hace brillar a Faetón si no es la vaporización de los hielos?
El culpable podría ser el sodio. Como explican los autores del nuevo estudio, la alargada órbita de Faetón, de 524 días de duración, sitúa al objeto muy cerca de la órbita de Mercurio, tiempo durante el cual el Sol calienta la superficie del asteroide hasta unos 1.390 grados Fahrenheit (750 grados Celsius). Con una órbita tan cálida, cualquier hielo de agua, dióxido de carbono o monóxido de carbono cerca de la superficie del asteroide se habría cocido hace tiempo. Pero a esa temperatura, es posible que el sodio se desprenda de la roca del asteroide y llegue al espacio.
"Phaethon es un objeto curioso que se activa a medida que se acerca al Sol", dijo el líder del estudio, Joseph Masiero, un científico del IPAC, una organización de investigación en Caltech. "Sabemos que es un asteroide y la fuente de las Gemínidas. Pero contiene poco o nada de hielo, así que nos intrigó la posibilidad de que el sodio, que es relativamente abundante en los asteroides, pudiera ser el elemento que impulsara esta actividad."
Conexión asteroide-meta
Masiero y su equipo se inspiraron en las observaciones de las Gemínidas. Cuando los meteoroides -pequeños trozos de roca procedentes del espacio- atraviesan la atmósfera terrestre como meteoros, se desintegran. Pero antes de hacerlo, la fricción con la atmósfera hace que el aire que rodea a los meteoroides alcance miles de grados, generando luz. El color de esta luz representa los elementos que contienen. El sodio, por ejemplo, crea una tonalidad anaranjada. Se sabe que las Gemínidas tienen poco sodio.
Hasta ahora, se suponía que estos pequeños trozos de roca perdían de algún modo su sodio tras abandonar el asteroide. Este nuevo estudio sugiere que el sodio puede desempeñar un papel clave en la expulsión de las Gemínidas de la superficie de Faetón.
Los investigadores creen que cuando el asteroide se acerca al Sol, su sodio se calienta y se vaporiza. Este proceso habría agotado el sodio de la superficie hace mucho tiempo, pero el sodio dentro del asteroide todavía se calienta, se vaporiza y sale disparado al espacio a través de las grietas y fisuras de la corteza más externa de Faetón. Estos chorros proporcionarían suficiente impulso para expulsar los restos rocosos de su superficie. Así pues, la efervescencia del sodio podría explicar no sólo el brillo del asteroide como el de un cometa, sino también la forma en que los meteoroides Gemínidas serían expulsados del asteroide y por qué contienen poco sodio.
"Los asteroides como Faetón tienen una gravedad muy débil, por lo que no hace falta mucha fuerza para expulsar restos de la superficie o desprender rocas de una fractura", afirma Björn Davidsson, científico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y coautor del estudio. "Nuestros modelos sugieren que lo único que se necesita para ello son cantidades muy pequeñas de sodio: nada explosivo, como el vapor en erupción de la superficie de un cometa helado; es más bien una efervescencia constante".
Se necesitan pruebas de laboratorio
Para averiguar si el sodio se convierte en vapor y se desprende de la roca de un asteroide, los investigadores probaron muestras del meteorito Allende, que cayó sobre México en 1969, en un laboratorio del JPL. El meteorito podría proceder de un asteroide comparable a Phaethon y pertenece a una clase de meteoritos, llamados condritas carbonáceas, que se formaron durante los primeros días del sistema solar. A continuación, los investigadores calentaron trozos del meteorito a la temperatura más alta que experimentaría Faetón al acercarse al Sol.
"Esta temperatura resulta ser alrededor del punto en que el sodio se escapa de sus componentes rocosos", dijo Yang Liu, científico del JPL y coautor del estudio. "Así que simulamos este efecto de calentamiento a lo largo de un 'día' en Faetón -su período de rotación de tres horas- y, al comparar los minerales de las muestras antes y después de nuestras pruebas de laboratorio, el sodio se perdió, mientras que los otros elementos se quedaron. Esto sugiere que lo mismo puede estar ocurriendo en Faetón y parece estar de acuerdo con los resultados de nuestros modelos".
El nuevo estudio respalda una serie de pruebas cada vez más numerosas de que clasificar los objetos pequeños de nuestro sistema solar como "asteroides" y "cometas" es una simplificación excesiva, ya que depende no sólo de la cantidad de hielo que contienen, sino también de los elementos que se vaporizan a temperaturas más altas.
"Nuestro último hallazgo es que, si se dan las condiciones adecuadas, el sodio puede explicar la naturaleza de algunos asteroides activos, lo que hace que el espectro entre asteroides y cometas sea aún más complejo de lo que creíamos hasta ahora", afirma Masiero.
Fuentes, créditos y referencias:
Imágen: Esta ilustración muestra al asteroide Faetón siendo calentado por el Sol. La superficie del asteroide se calienta tanto que el sodio del interior de la roca de Faetón puede vaporizarse y salir al espacio, haciendo que brille como un cometa y desprenda pequeños trozos de roca. Crédito: NASA/JPL-Caltech/IPAC
Referencia: Joseph R. Masiero et al, Volatility of Sodium in Carbonaceous Chondrites at Temperatures Consistent with Low-perihelion Asteroids, The Planetary Science Journal (2021). DOI: 10.3847/PSJ/ac0d02