El experimento de Bennu - ScienceDaily

El experimento de Bennu - ScienceDaily

El 3 de diciembre, después de viajar a miles de millones de kilómetros de la Tierra, la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA alcanzó su objetivo, Bennu, e inició una investigación cercana al asteroide de casi dos años. Inspeccionará casi cada centímetro cuadrado de este antiguo grupo de escombros que queda de la formación de nuestro sistema solar. En última instancia, la nave espacial recogerá una muestra de guijarros y polvo de la superficie de Bennu y la entregará a la Tierra en 2023.

Generaciones de científicos planetarios estudiarán fragmentos de los materiales primitivos que formaron nuestro vecindario cósmico y comprender mejor el papel que los asteroides pueden haber desempeñado en la entrega de compuestos formadores de vida a planetas y lunas.

Pero no es solo la historia que la misión a Bennu ayudará a descubrir. Los científicos que estudian el rock a través de los instrumentos de OSIRIS-REx en el espacio también darán forma a nuestro futuro. Mientras recopilan la información más detallada sobre las fuerzas que mueven los asteroides, los expertos de la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA, quienes son responsables de detectar asteroides potencialmente peligrosos, mejorarán sus predicciones de cuáles podrían estar en un curso acelerado con nuestro planeta.

Aquí es cómo la misión OSIRIS-REx apoyará este trabajo:

Cómo los científicos predicen el paradero de Bennu

Alrededor de un tercio de milla, o medio kilómetro de ancho, Bennu es lo suficientemente grande como para alcanzar la superficie de la Tierra; Muchos objetos espaciales más pequeños, en contraste, se queman en nuestra atmósfera. Si impactara la Tierra, Bennu causaría un daño generalizado. Los expertos en asteroides del Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra (CNEOS) en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, proyectan que Bennu se acercará lo suficiente a la Tierra durante el próximo siglo para representar una posibilidad de 1 en 2,700 de impactarla entre 2175 y 2196. Dicho de otra manera, esas probabilidades significan que hay un 99.963 por ciento de probabilidades de que el asteroide extrañe la Tierra. Aun así, los astrónomos quieren saber exactamente dónde se encuentra Bennu en todo momento.

Los astrónomos han estimado la trayectoria futura de Bennu después de haberla observado varias veces desde que se descubrió en 1999. Han girado sus telescopios ópticos, infrarrojos y de radio hacia el asteroide cada vez que se acercaban lo suficiente a la Tierra, aproximadamente cada seis años, para deducir características tales Como su forma, tasa de rotación y trayectoria.

"Sabemos a unos pocos kilómetros donde se encuentra Bennu en este momento", dijo Steven Chesley, científico investigador principal de CNEOS y miembro del equipo OSIRIS-REx, cuyo trabajo es predecir la trayectoria futura de Bennu.

¿Por qué las predicciones futuras de trayectoria de Bennu se vuelven borrosas?

Los científicos han estimado la trayectoria de Bennu alrededor del Sol en el futuro. Sus predicciones se basan en observaciones terrestres y cálculos matemáticos que explican el movimiento gravitatorio de Bennu por parte del Sol, la Luna, los planetas y otros asteroides, además de factores no gravitacionales.

Dados estos parámetros, los astrónomos pueden predecir las siguientes cuatro fechas exactas (en septiembre de 2054, 2060, 2080 y 2135) de que Bennu vendrá a 5 millones de millas (7,5 millones de kilómetros o .05 unidades astronómicas) de la Tierra. Eso es lo suficientemente cerca como para que la gravedad de la Tierra doble ligeramente la trayectoria orbital de Bennu a medida que pasa. Como resultado, la incertidumbre acerca de dónde estará el asteroide cada vez que vuelva a girar alrededor del Sol crecerá, lo que hará que las predicciones sobre la órbita futura de Bennu se vuelvan cada vez más confusas después de 2060.

En 2060, Bennu pasará la Tierra a aproximadamente el doble de la distancia desde aquí hasta la Luna. Pero podría pasar en cualquier punto de un espacio de 19 millas (30 kilómetros). Una muy pequeña diferencia de posición dentro de esa ventana se ampliará enormemente en futuras órbitas y hará que sea cada vez más difícil predecir la trayectoria de Bennu.

Como resultado, cuando este asteroide regresa cerca de la Tierra en 2080, según los cálculos de Chesley, la mejor ventana que podemos encontrar sobre su paradero es de casi 9,000 millas (14,000 kilómetros) de ancho. Para 2135, cuando se espera que la órbita cambiada de Bennu la acerque más que a la Luna, su ventana de vuelo se ensancha, hasta casi 100,000 millas (160,000 kilómetros). Este será el acercamiento más cercano de Bennu a la Tierra durante los cinco siglos para los cuales tenemos cálculos confiables.

"En este momento, Bennu tiene la mejor órbita de cualquier asteroide en nuestra base de datos", dijo Chesley. "Y sin embargo, después de ese encuentro en 2135, realmente no podemos decir exactamente hacia dónde se dirige".

Hay otro fenómeno que afecta la órbita de Bennu y las proyecciones de impacto futuras. Se llama el efecto Yarkovsky. Al no tener nada que ver con la gravedad, el efecto Yarkovsky oscila la órbita de Bennu debido al calor del sol.

"Hay muchos factores que podrían afectar la previsibilidad de la trayectoria de Bennu en el futuro, pero la mayoría de ellos son relativamente pequeños", dice William Bottke, un experto en asteroides del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, y un científico participante en La misión OSIRIS-REx. "El que es más importante es Yarkvovsky".

Este golpe de calor lleva el nombre del ingeniero civil polaco que lo describió por primera vez en 1901: Ivan Osipovich Yarkovsky. Él sugirió que la luz del sol calienta un lado de un pequeño asteroide oscuro y algunas horas más tarde irradia ese calor a medida que el asteroide gira su lado caliente hacia la fría oscuridad. Esto empuja un poco la pila de rocas, ya sea hacia el Sol o alejándose de él, dependiendo de la dirección de su rotación.

En el caso de Bennu, los astrónomos han calculado que el efecto Yarkovsky ha cambiado su órbita alrededor de 0.18 millas (284 metros) por año hacia el Sol desde 1999. De hecho, ayudó a Bennu a nuestra parte del sistema solar, en primer lugar, desde El cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter durante miles de millones de años. Ahora, Yarkovsky está complicando nuestros esfuerzos para hacer predicciones sobre el camino de Bennu en relación con la Tierra.

Estar cara a cara con el asteroide ayudará

La nave espacial OSIRIS-REx utilizará su conjunto de instrumentos para transmitir señales de seguimiento por radio y capturar imágenes ópticas de Bennu que ayudarán a los científicos de la NASA a determinar su posición precisa en el sistema solar y su trayectoria orbital exacta. Combinadas con las observaciones existentes basadas en tierra, las mediciones del espacio ayudarán a aclarar cómo la órbita de Bennu está cambiando con el tiempo.

Además, los astrónomos podrán probar su comprensión del efecto Yarkovksy en un asteroide de la vida real por primera vez. Le indicarán a la nave espacial que siga a Bennu en su órbita sobre el Sol durante unos dos años para ver si se está moviendo a lo largo de un camino esperado basado en la gravedad y las teorías de Yarkovsky. Cualquier diferencia entre las predicciones y la realidad podría usarse para refinar los modelos del efecto Yarkovsky.

Pero aún más significativo para comprender mejor a Yarkovsky serán las medidas térmicas de Bennu. Durante su misión, OSIRIS-REx rastreará la cantidad de calor solar que irradia el asteroide, y de dónde proviene la superficie, los datos que ayudarán a confirmar y refinar los cálculos del efecto de Yarkovsky en los asteroides.

La nave espacial también abordará algunas preguntas abiertas sobre la teoría de Yarkovsky. Uno de ellos, dijo Chesley, es cómo las rocas y los cráteres en la superficie de un asteroide cambian la forma en que los fotones se dispersan mientras se enfría, alejando el impulso del lado más caliente y, por lo tanto, empujando el asteroide en la dirección opuesta OSIRIS-REx ayudará a los científicos a comprender mediante el mapeo de la rocosidad de la superficie de Bennu.

"Sabemos que la rugosidad de la superficie afectará el efecto Yarkovsky; tenemos modelos", dijo Chesley. "Pero los modelos son especulativos. Nadie ha podido probarlos".

Después de la misión OSIRIS-REx, dijo Chesley, las proyecciones de trayectoria de la NASA para Bennu serán unas 60 veces mejores de lo que son ahora.

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