viernes, agosto 14, 2009

El Sistema Solar – El Cinturón de Asteroides (III) | El Tamiz

El Sistema Solar – El Cinturón de Asteroides (III) | El Tamiz
Llevamos unas semanas explorando juntos el cinturón principal de asteroides, dentro de la serie sobre el Sistema Solar. En la primera entrega dimos unas ideas generales sobre el Cinturón, y en la segunda nos centramos en dos de los cuatro asteroides más grandes, 10 Higia y 4 Vesta. Hoy estudiaremos los otros dos miembros de los “cuatro magníficos”: hablaremos de 2 Palas y 1 Ceres.

2 Palas y 1 Ceres, tamaños relativos
Tamaños relativos aproximados de 2 Palas (izquierda) y 1 Ceres (derecha) (NASA).

Antes de nada, una aclaración. 2 Palas es el segundo objeto más grande del Cinturón, pero esto puede resultar algo ambiguo. 4 Vesta tiene más masa que 2 Palas, aunque 2 Palas tiene un volumen ligeramente mayor, con lo que “más grande” se refiere al volumen. De hecho, tal vez debería haber hablado de los cuatro magníficos por orden de masa, y no de volumen, pero ya es demasiado tarde para cambiar el orden, así que simplemente aviso de la posible confusión.

Como ya mencionamos en la primera entrega del Cinturón, Palas fue descubierto en 1802 por Heinrich Olbers, miembro de la “Policía del Cielo” dedicada a escudriñar el firmamento en busca de objetos similares a Ceres. Al tratarse del segundo objeto menor del Sistema Solar en ser descubierto, su nombre completo es 2 Palas. Para que te hagas una idea de la repercusión de su descubrimiento, cuando William Wollaston descubrió un nuevo metal en 1803 lo bautizó en honor a este asteroide: se trataba del paladio. El nombre de 2 Palas se debe, a su vez, al de Palas Atenea.

Palas tiene una órbita un tanto peculiar. Su perihelio es casi idéntico al del anterior asteroide que estudiamos, 4 Vesta: unas 2,1 UA. Sin embargo, mientras que el afelio de 4 Vesta era de 2,6 UA, el de 2 Palas es mucho mayor: 3,4 UA. Dicho de otro modo, su órbita es bastante más elíptica que la de Vesta. Su excentricidad es de 0,23 frente a los 0,09 de 4 Vesta. El período de Palas fue calculado por el inigualable Johann Carl Friedrich Gauss con una gran precisión (4,6 años frente al valor real de 4,62 años), también considerablemente mayor que el de 4 Vesta por lo “alargado” de su órbita.

Órbita de 2 Palas
Órbita de 2 Palas (NASA).

Pero la órbita de 2 Palas tiene una peculiaridad más: mientras que 4 Vesta orbita bastante “pegado” al plano de la eclíptica, 2 Palas lo hace muy inclinado sobre ella. Su órbita tiene una inclinación de unos 34º frente a los 7º de la de 4 Vesta. Estas dos características “especiales” de la órbita de 2 Palas, aunque interesantes, son desafortunadas para nosotros. Cuando la sonda Dawn alcance el cinturón de asteroides, visitará con seguridad 1 Ceres y 4 Vesta, pero no sabemos si podrá hacer lo mismo con 2 Palas. Dependiendo de cómo coincidan las cosas, y de cómo pueda adecuarse la órbita de la sonda al movimiento de los tres cuerpos, es posible que 2 Palas esté cerca de la eclíptica en el momento adecuado, de modo que la sonda pueda acercarse a él… pero también es posible que no sea así, y que el cuerpo descubierto por Olbers siga siendo un relativo desconocido tras la misión, como es ahora.

2 Palas tiene un tamaño similar al de 4 Vesta: es incluso más largo, con 582 km de longitud máxima frente a los 579 km de 4 Vesta, y su tamaño es ligeramente mayor. Sin embargo, es bastante menos denso: unos 2 800 kg/m3 frente a los 3 400 kg/m3 de 4 Vesta. Como consecuencia, su masa es algo menor que la del otro: unos 2,11·1020 kilogramos. Incluso así, con su baja densidad, 2 Palas representa alrededor del 7% de la masa total del Cinturón, algo nada desdeñable.

Se trata, por lo poco que hemos podido observar, de un objeto de forma irregular, alargado, con lo que no parece encontrarse en equilibrio hidrostático y, por tanto, no puede optar al título de planeta enano. Es, además, un cuerpo muy oscuro, con un albedo del 12%. Supongo que, si recuerdas las anteriores entregas (hace bastante tiempo de ello con las vacaciones, pero bueno), serás capaz de aventurar el tipo espectral de 2 Palas con los dos datos clave (su baja densidad y su color oscuro): se trata de un asteroide carbonáceo, de tipo C.

No sabemos mucho más de este asteroide, a pesar de su gran tamaño, por la gran excentricidad de su órbita y lo oscuro de su superficie, aparte de que tarda unas 8 horas en dar una vuelta sobre sí mismo, algo bastante habitual para un objeto de su tamaño. Afortunadamente para nosotros, los responsables de la misión Dawn tenían el suficiente interés en observarlo con el mayor detalle posible como para que el telescopio espacial Hubble posara su mirada en él en 2007, en la posición de máximo acercamiento a la Tierra. No es que las imágenes sean maravillosas, porque la resolución es de unos 70 km por píxel, pero algo es algo:

2 Palas
2 Palas, visto por el Hubble (NASA).

Es muy probable que 2 Palas haya sufrido algún impacto de buen calibre hace relativamente poco (astronómicamente hablando, como siempre). Con el tiempo, se han ido descubriendo objetos mucho menores que él, que orbitan el Sol a distancia muy similar y con una inclinación orbital muy parecida. No se trata de un gran número de cuerpos, pero constituyen una familia asteroidal propia –la familia Palas, claro–, aunque no aparezca en el diagrama de familias de los artículos anteriores por su escaso número.

Tanto 2 Palas como 4 Vesta, por grandes que sean, parecen minúsculos cuando se comparan con el verdadero señor del Cinturón de Asteroides: 1 Ceres, el primer asteroide en ser descubierto y el mayor de todos con gran diferencia. Como ya dijimos en la primera entrega, 1 Ceres fue observado por primera vez por el italiano Giuseppe Piazzi en 1801, y dio nombre a un elemento descubierto dos años después, el cerio. De hecho, cuando William Wollaston descubrió el paladio, lo llamó originalmente cerio… hasta que se percató de que alguien había descubierto un elemento y le había dado ese nombre poco tiempo antes, y le cambió el nombre por el del segundo asteroide descubierto.

1 Ceres, tamaño comparado
Tamaño comparado de 1 Ceres con otros asteroides y con Marte. Versión a 1800×1403 px.

1 Ceres orbita el Sol a una distancia entre 2,5 y 3 UA, con una inclinación sobre la eclíptica de 10º. Tarda unos 4,6 años en dar una vuelta completa a la estrella, y su órbita es bastante circular, con una excentricidad de 0,08.. Esta distancia lo hacía, a pesar de su tamaño, muy difícil de ver con los telescopios de principios del siglo XIX: tanto es así que poco después de su descubrimiento por parte de Piazzi, Ceres pasó cerca del Sol, con lo que los astrónomos lo perdieron de vista y luego tuvieron verdaderos problemas para encontrarlo de nuevo. ¿Quién llegó al rescate? Naturalmente, Carl Friedrich Gauss una vez más. Gauss estimó la órbita y período de 1 Ceres, predijo la posición aproximada del objeto en el firmamento tras el tiempo que había pasado desde su última observación y, cuando los telescopios apuntaron a esa región del cielo, ahí estaba el asteroide. ¡Ah, Gauss, si además fueras guapo…!

Órbita de 1 Ceres
Órbita de 1 Ceres (Wikipedia/CC 3.0 Sharealike License).

Se trata de un objeto con una masa de unos 9,4·1020 kg, es decir, alrededor de un tercio de la masa total del Cinturón. Si observas las imágenes tomadas por el Hubble, con una resolución de unos 50 km por píxel, puedes comprobar lo que esto significa:


1 Ceres, visto por el Hubble (NASA).

Efectivamente, 1 Ceres tiene una forma bastante esférica, con un diámetro de unos 950 km, casi el doble que cualquiera de sus dos “hermanos menores”. Tiene la suficiente masa, por tanto, para haber alcanzado el equilibrio hidrostático, a diferencia de cualquier otro objeto del Cinturón, y constituye el planeta enano más cercano a la Tierra, y el menor de todos ellos en tamaño. Como ya sabes de entradas anteriores, 1 Ceres nunca podría ser un planeta de acuerdo con la definición actual porque dos terceras partes de la masa de su órbita son ajenas a él, pero es el rey indiscutible de esta región del Sistema Solar.

La intensidad del campo gravitatorio ceriano es, por supuesto, suficiente como para que este asteroide no sea homogéneo, sino que esté separado en capas de diferente densidad, de una forma similar a la de cuerpos mayores. Aunque no estamos completamente seguros de la composición interna de 1 Ceres, las observaciones realizadas mediante espectroscopía nos han permitido elaborar modelos de su estructura. Como digo, esto no es seguro: tómalo con alfileres hasta que tengamos más información una vez que la sonda Dawn haya visitado Ceres.

El núcleo de 1 Ceres es, y esto sí que es seguro dada su densidad, rocoso. No estamos seguros de su tamaño, pero los modelos más aceptados estiman que ocupa el 50% del volumen del cuerpo y suponen tres cuartas partes de su masa. No se trata de algo sorprendente ni especial, ni en composición ni en densidad. Ni qué decir tiene que, dado el pequeño tamaño del planeta enano, este núcleo rocoso está más frío que tus pies en una noche de acampada, y es completamente sólido.

Donde la cosa empieza a ponerse interesante es cerca de la superficie. Casi el 50% del volumen de Ceres (pero sólo una cuarta parte de su masa, claro) parece ser hielo de H2O. No creo que sea fácil asimilar, al principio, lo que esto significa, dado el pequeño tamaño del planeta enano. Se trata de unos doscientos millones de kilómetros cúbicos de hielo, lo que representa más que el total de agua dulce de nuestro planeta. La distancia al Sol, desde luego, impide que esta agua esté en forma líquida, aunque no por mucho, ya que 1 Ceres alcanza temperaturas que, para estos lares, son bastante “templaditas”: en su perihelio, la superficie llega a unos 34 ºC bajo cero. Comparado con un invierno siberiano, ¡un tostadero! En algunas épocas del año ceriano, si tuvieras un termómetro de mercurio, a veces incluso lo verías en forma líquida.

1 Ceres
1 Ceres, visto por el telescopio Keck. Versión a 1500×1500 px.

1 Ceres es bastante oscuro: su albedo es de aproximadamente el 9%. Supongo que te imaginas, por tanto, que hay algo más después de ese “manto” de hielo que rodea al núcleo, o el albedo sería mucho mayor. Esto es casi inevitable, ya que 1 Ceres lleva unos cuantos miles de millones de años limpiando sus alrededores de polvo y rocas, y recibiendo impactos continuos –menos frecuentes según ha ido pasando el tiempo, claro– de objetos diversos. Como consecuencia, tiene una delgada corteza formada por fragmentos rocosos de distintos tamaños y polvo que cubren el hielo. La composición de esta corteza es similar a la de los asteroides carbonáceos, aunque es difícil clasificar a Ceres de una manera simple por su estructura diferenciada.


Capas de 1 Ceres (NASA). Versión a 1200×963 px.

Esta sucia “corteza”, por cierto, es inevitable además por otra razón no tan evidente como el color oscuro: la radiación Solar es capaz de sublimar el hielo expuesto a ella hasta distancias sorprendentemente alejadas de la estrella (unas 5 UA). Por lo tanto, la cantidad de hielo de 1 Ceres sólo puede estar ahí porque algo cubre, total o parcialmente, el agua congelada. Aun así, hay lugares en los que el hielo está expuesto a las “inclemencias” de la tenue radiación solar, y se sublima continuamente, lo que confiere a 1 Ceres otra característica interesante: una muy, muy tenue, casi inapreciable atmósfera de vapor de agua.

La resolución de las imágenes que tenemos de Ceres no nos permite conocer mucho sobre su minúscula geografía, pero sí sabemos que da una vuelta sobre sí mismo cada nueve horas, y que existen regiones de distintos colores sobre su superficie, aunque todavía no sabemos si son cráteres de impactos, regiones de diferente composición, etc. Habrá que esperar a Dawn.


1 Ceres en su rotación, visto por el Hubble a lo largo de un par de horas (NASA).

Algunos modelos predicen que el asteroide tiene una capa de agua líquida entre el núcleo rocoso y el manto helado. Sabemos que hay compuestos volátiles en el interior de Ceres, porque se han detectado en su superficie y en su atmósfera de vez en cuando, con lo que no es descabellado pensar que puede haber amoníaco u otras sustancias disueltas en el H2O, que disminuyan el punto de congelación del agua y mantengan una especie de “océano subterráneo” no demasiado grueso en forma de corona esférica alrededor de la roca. Seguro que has leído cosas similares de Europa, la luna de Júpiter, y en este caso se trata de algo parecido.

Esto significa que, aunque parezca imposible, existe una posibilidad de encontrar algún tipo de vida microbiana en 1 Ceres. Haría falta excavar bajo la corteza rocosa y el manto helado para encontrarla, claro, algo que la sonda Dawn no puede hacer (ya que ni siquiera va a posarse sobre Ceres), pero se trata de uno de los objetivos de nuestra búsqueda de vida extraterrestre en el Sistema Solar. De existir vida allí, sería naturalmente una vida muy diferente de la más abundante en nuestro planeta — tendrían que ser, necesariamente, organismos extremófilos, y habría que ver mediante qué reacciones químicas extraerían energía para subsistir. En cualquier caso, se trata de un asunto apasionante, y esperemos que la misión Dawn nos proporcione algo más de información al respecto.

No vamos a dedicar espacio a la misión Dawn por la sencilla razón de que el tiempo no pasa en balde, y su lanzamiento se produjo cuando El Tamiz ya estaba funcionando, con lo que puedes leer una descripción de la misión en el artículo correspondiente, que sólo los tamiceros más curados podréis recordar haber leído en su momento. Si aún estamos aquí, y aún nos sigues leyendo, cuando la misión llegue a sus objetivos informaremos sobre lo que vaya descubriendo: esperemos que no sea simplemente confirmar lo que ya sabemos, ya que las sorpresas, en astronomía, suelen ser agradables.

En la próxima entrega, antes de abandonar el Cinturón y alejarnos aún más del Sol, hablaremos sobre la posible explotación y colonización de esta región del Sistema Solar.

Nota: Un aviso para wikipedistas. El artículo en español (no así en inglés) de Wikipedia sobre 2 Palas menciona con propiedad que es el tercer objeto más masivo del Cinturón en el texto detallado, pero la introducción simplemente lo describe como “el segundo mayor asteroide”, lo cual puede conducir a confusión por la diferencia entre masa y volumen. En inglés la introducción simplemente lo describe como “uno de los mayores”, lo cual puede ser menos confuso aunque menos informativo, no lo sé.


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