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| Figura 1. Montaje para los experimentos de μ-CT de las muestras de los meteoritos Tamdakht (arriba) y Tenham (abajo). Crédito: DOI: 10.3847/PSJ/ac1749 |
Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign observaron fragmentos de dos meteoritos al aumentar el calor desde la temperatura ambiente hasta la temperatura que alcanza al entrar en la atmósfera terrestre e hicieron un importante descubrimiento. El sulfuro de hierro vaporizado deja huecos, haciendo que el material sea más poroso. Esta información ayudará a predecir el peso de un meteoro, su probabilidad de romperse y la posterior evaluación de los daños si aterriza.
"Extrajimos muestras de los interiores que aún no habían sido expuestos al alto calor del entorno de entrada", dijo Francesco Panerai, profesor del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la UIUC. "Queríamos entender cómo cambia la microestructura de un meteorito a medida que viaja por la atmósfera".
Panerai y sus colaboradores del Centro de Investigación Ames de la NASA utilizaron una técnica de microtomografía de rayos X que les permitió observar las muestras en su lugar mientras se calentaban a 2.200 grados Fahrenheit y crear imágenes en tres dimensiones. Los experimentos se llevaron a cabo utilizando la Fuente de Luz Avanzada de sincrotrón del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
"El sulfuro de hierro del interior del meteorito se vaporizó al calentarse. Algunos de los granos desaparecieron dejando grandes vacíos en el material", dijo Panerai. "Nos sorprendió esta observación. La posibilidad de observar el interior del meteorito en 3D, mientras se calentaba, nos llevó a descubrir un aumento progresivo de la porosidad del material con el calentamiento. Después, tomamos secciones transversales del material y observamos la composición química para comprender la fase que había sido modificada por el calentamiento, cambiando su porosidad.
"Este descubrimiento proporciona pruebas de que los materiales de los meteoritos se vuelven porosos y permeables, lo que especulamos que tendrá un efecto en su resistencia y propensión a la fragmentación".
La NASA seleccionó como caso de estudio a Tamdakht, un meteorito que cayó en un desierto marroquí hace unos años. Pero el equipo de investigadores quería corroborar lo que había visto, así que repitió los experimentos con Tenham para ver si un meteorito con diferente composición se comportaría de la misma manera. Ambos especímenes pertenecían a una clase similar de meteoritos llamados condritas, los más comunes entre los hallazgos de meteoritos que se componen de hierro y níquel, que son elementos de alta densidad.
"Ambos se volvieron porosos, pero la porosidad que se desarrolla depende del contenido de los sulfuros", dijo Panerai. "Uno de los dos tenía más sulfuros de hierro, que es lo que se evapora. Descubrimos que la vaporización de los sulfuros de hierro se produce a temperaturas de entrada suaves. Esto es algo que ocurriría, no en la corteza de fusión externa del meteorito, donde la temperatura es mucho más alta, sino justo debajo de la superficie".
El estudio fue motivado por la amenaza potencial que los meteoritos suponen para los seres humanos -el ejemplo más claro fue el meteorito de Cheliábinsk que hizo estallar la atmósfera terrestre sobre Rusia en 2013 y que provocó que unas 1.500 personas resultaran heridas por efectos indirectos como la rotura de cristales por la onda expansiva-. Tras ese incidente, la NASA creó el Programa de Evaluación de la Amenaza de Asteroides para proporcionar herramientas científicas que puedan ayudar a los responsables de la toma de decisiones a entender las posibles amenazas de los meteoritos para la población.
"La mayor parte del material cósmico se quema al entrar. La atmósfera nos protege", dijo Panerai. "Pero hay meteoritos de tamaño considerable que pueden ser perjudiciales. Para estos objetos más grandes que tienen una probabilidad no nula de chocar con nosotros, necesitamos tener herramientas para predecir el daño que causarían si chocaran con la Tierra. Basándonos en estas herramientas, podemos predecir cómo entra en la atmósfera, su tamaño, cómo se comporta al atravesar la atmósfera, etc. para que los responsables puedan tomar medidas para contrarrestarlo".
Panerai dijo que el Programa de Evaluación de la Amenaza de Asteroides está desarrollando actualmente modelos para mostrar cómo se comportan los meteoritos y los modelos requieren muchos datos. "Utilizamos el aprendizaje automático para el análisis de datos porque la cantidad de datos que hay que analizar es enorme y necesitamos técnicas eficientes".
"También estamos utilizando herramientas perfeccionadas a lo largo de los años para el diseño de vehículos de entrada hipersónica y transfiriendo estos conocimientos al estudio de los meteoroides, los únicos sistemas hipersónicos de la naturaleza, lo cual es muy emocionante. Esto proporciona a la NASA datos críticos sobre la microestructura y la morfología de cómo se comporta un meteorito común durante el calentamiento, de modo que esas características pueden integrarse en esos modelos."
Fuentes, créditos y referencias:
Francesco Panerai et al, Morphological Evolution of Ordinary Chondrite Microstructure during Heating: Implications for Atmospheric Entry, The Planetary Science Journal (2021). http://dx.doi.org/10.3847/PSJ/ac1749