y 4 Presentación

Raúl Mújica *

Varias veces al año aparecen notas en los medios diciendo que la NASA advierte sobre un gigantesco asteroide que “rozará” la Tierra; algunos son mesurados y solo dicen que “volará alrededor de la Tierra”, mientras que los más acelerados mencionan hasta el juicio final, debido a que un peligroso asteroide se dirige hacia nosotros.

Sin duda se trata de una estrategia para atraer más “clicks” a la publicación, y aunque siempre salen expertos a aclarar que no hay ningún peligro, en muy pocas ocasiones sale otra publicación haciendo la corrección, como el caso, que por lo mismo, me llamó la atención y que sucedió el año pasado. El Daily Express, en Reino Unido, publicó una nota sobre un asteroide acercándose a la Tierra, pero iba acompañada de una imagen que mostraba un asteroide chocando con la Tierra; solo que el tamaño del asteroide estaba un “poco” exagerado, correspondía a mil 500 km de diámetro, cuando el estimado para el asteroide era de 4.1 km, que además pasaría a varias veces la distancia Tierra-Luna. Debido a la presión, los editores decidieron eliminar la ilustración y colocar una nota aclaratoria.

Sin embargo, un evento como estos puede suceder, los expertos dicen que de hecho sucederá, el problema es que no sabemos cuándo, por lo que se han desarrollado redes internacionales de vigilancia de asteroides y se sabe que en los próximos 100 años, al menos, no hay un asteroide de gran tamaño (del orden de varios kilómetros) que vaya a impactar la Tierra, pero existen millones de menor envergadura y que pueden aún causar daños regionales o locales.

Los asteroides son objetos rocosos y junto con los cometas forman los llamados Cuerpos Menores. Ambos son residuos de la formación de nuestro sistema solar, por lo que es muy importante estudiarlos. Aunque son mucho más pequeños que los planetas, hay millones de ellos dando vueltas alrededor del Sol, la mayoría está entre Marte y Júpiter, en el llamado Cinturón Principal de Asteroides, pero también hay una gran cantidad en otro cinturón, el de Kuiper, localizado más allá de Neptuno. Algunos son peligrosos porque debido a perturbaciones gravitacionales se salen del Cinturón de Asteroides, se acercan a la órbita de la Tierra y pueden chocar con ella. A estos se les conoce como Asteroides Cercanos a la Tierra (NEAs).

Entonces, ¿son peligrosos los asteroides? Algunos lo son. Se estima que cerca de un millón de NEAs tienen dimensiones similares o mayores al de Tunguska, unas 300 veces más poderosos que la bomba lanzada en Hiroshima. Si un asteroide de 100 metros impactara la Tierra podría destruir cualquier ciudad del mundo, millones de personas morirían sin aviso.

Uno de un kilómetro podría acabar con un país entero y generar consecuencias graves para la vida, ya que modificaría drásticamente la temperatura y clima del planeta. Uno de 10 km acabaría

¡Rozando

la bala! con casi toda la vida en la Tierra, como lo hizo el que cayó en nuestro país hace 65 millones de años. El famoso cráter de Chicxulub que se encuentra en Yucatán, y del que nos hablá José Guichard en uno de los artículos de este número de SyC, fue generado por un asteroide de unos 10 km y que no solo acabó con los dinosaurios, sino con casi 75 por ciento de la vida en la Tierra. Aunque la probabilidad de que un asteroide peligroso, como Chicxulub, golpee la Tierra es baja, las posibles consecuencias hacen que sea una prioridad encontrar y catalogar esos asteroides que algún día pueden afectarnos. En la imagen de portada de este número de SyC se muestran las órbitas de los más de mil peñascos de roca y hielo llamados Asteroides Potencialmente Peligrosos (PHA). Estos PHAs miden más de 140 metros de diámetro y pasarán a menos de 7.5 millones de kilómetros de la Tierra, aproximadamente 20 veces la distancia a la Luna, ya están registrados y ninguno golpeará la Tierra en los próximos 100 años, aunque no se han descubierto todos los PHA. Además, aunque ya estén registrados, luego de 100 años, muchas órbitas se vuelven difíciles de predecir ya que algunas pueden ser perturbadas por su paso cerca de la Tierra o de otros planetas, tal es el caso de Bennu, que recientemente fue noticia ya que su órbita fue recalculada luego de la visita de la misión OSIRIS-Rex, así como de observaciones con telescopios desde la Tierra. Otro caso es el de Apophis, descubierto en 2004 y cuya designación oficial es 2004 MN4. Inicialmente los cálculos de su órbita indicaron una probabilidad del 2,7 por ciento de impactar con la Tierra en 2029. Afortunadamente, tal como que nos platica Sergio Camacho en otro de los artículos de este número, observaciones posteriores descartaron completamente esa posibilidad. Los astrónomos de todo el mundo reconocen el potencial peligro que estos objetos, por lo que además de la determinación precisa de las órbitas para calcular con certidumbre la probabilidad de impacto de estos objetos con la Tierra, se requiere investigar estrategias para salvar la Tierra, por ejemplo, este año la NASA planea lanzar la Prueba de Redireccionamiento de un Doble Asteroide (DART), de la que nos platica José Ramón Valdés en su artículo sobre Defensa Planetaria. Desde México, los telescopios del INAOE, la Cámara Schmidt de Tonantzintla y el telescopio de 2.1m del Observatorio Astrofísico “Guillermo Haro”, de Cananea, Sonora, se han sumado a las campañas de seguimiento y monitoreo de estos objetos, lo que mostramos en una de las infrografías generadas por el Grupo de Planetas Menores del INAOE. Se estima que unas 100 toneladas de material “caen” a la Tierra cada día. Rocas y trozos de hielo de un tamaño mucho más pequeño, que por lo general no representan ningún peligro, pueden generan exhibiciones memorables de bolas de fuego y meteoritos, así que esperamos que los artículos de este número les sirvan para apreciar de doble manera a estos interesantes objetos. * rmujica@inaoep.mx

Apophis: un asteroide con una historia interesante

Sergio Camacho Lara *

Apophis es un asteroide cuya órbita alrededor del Sol cruza la órbita de la Tierra. A este tipo de asteroide se le llama “asteroide cercano a la Tierra”, conocido en la literatura de habla inglesa como “Near-Earth Asteroid” (NEA). Por sus dimensiones y su órbita, a Apophis también se le llama “asteroide potencialmente peligroso” o “Potentially Hazardous Asteroid” (PHA por sus siglas inglés), por el daño que su impacto a la Tierra podría causar. Por lo tanto, su observación continua ha sido de interés para determinar si en el futuro cercano hubiera una alta probabilidad de impacto.

Apophis fue descubierto el 19 de junio de 2004 por los astrónomos Roy Tucker, David Tholen y Fabrizio Bernardi en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, cerca de Tucson, Arizona. Sin embargo, debido a problemas técnicos y de clima, sólo lo pudieron observar durante dos noches. Por fortuna, casualmente el observatorio de Siding Spring en Australia lo volvió a encontrar en diciembre del mismo año. Con las pocas observaciones hechas en la segunda mitad del año 2004, no era posible determinar su tamaño con precisión, aunque se sabía que era grande, ni calcular con exactitud su órbita y la probabilidad de un impacto a la Tierra.

En diciembre de 2004 hubo un período de preocupación, por suerte no muy largo, porque con base en las observaciones que se hacían, existía una probabilidad de 2.7 por ciento de que Apophis impactara a la Tierra el 13 de abril de 2029. Esto es, una probabilidad de impacto de uno en 37. Aunque la información que se tenía sobre Apophis fue pública, incluyendo que el tamaño mínimo que se le calculaba era 450 metros, la prensa internacional y las redes de televisión no le dieron gran atención. Esa falta de atención fue muy justificable, ya que

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Apophis: un asteroide con una historia interesante

el 26 de diciembre de 2004, un terremoto de magnitud 9.1 en la escala de Richter tuvo su epicentro en la costa noroeste de la isla de Sumatra, Indonesia. El terremoto ocasionó grandes pérdidas, humanas, materiales y ambientales, por lo que la atención del mundo estuvo enfocada en los intentos de rescate y al drama humano que se desplegaba en el Océano Índico.

Regresando a Apophis, si ese 2.7 por ciento de probabilidad de impacto a la Tierra se hubiera llegado a convertir en realidad, las consecuencias habrían sido mucho más graves que las ocasionadas por el tsunami del Océano Índico. Al hacer cálculos de probabilidad de impacto, a la incertidumbre asociada con el desconocimiento de la órbita exacta del asteroide, su tamaño, su período de rotación y otros factores, le corresponde un “corredor de riesgo”. Este corredor de riesgo es por donde el asteroide podría pasar cerca de la Tierra o donde podría impactar a la Tierra. Al calcular la trayectoria de Apophis con los datos que se tenían en diciembre de 2004, su corredor de riesgo de impacto empezaba en la costa oeste de Canadá, seguía casi paralelo a la costa del Pacífico de Estado Unidos, la costa oeste de México, cruzaba tierra en la frontera entre Costa Rica y Nicaragua, entraba brevemente por el mar Caribe, pasando luego sobre Colombia y Venezuela para salir al Océano Atlántico donde terminaba. Por no haber información sobre esta posibilidad en los medios de información, no hubo preocupación entre la gente que vivía a lo largo del corredor de riesgo.

Sin embargo, los astrónomos sí se preocuparon por estimar las consecuencias de un impacto de Apophis. Usando modelos, se estimó que el impacto de un asteroide de 450 metros de diámetro, en el océano, cerca de la costa levantaría olas del orden de 200 a 300 metros de altura (comparado a 30 metros del tsunami en el Océano Índico). La altura de esta ola dependería de la profundidad del Océano Pacífico o Atlántico en el lugar de impacto. Es de esperarse que no habría habido muchas pérdidas en vidas humanas o de animales ya que se tendrían casi quince años para tomar medidas de mitigación, principalmente de evacuación. Sin embargo, el agua del mar penetraría varios kilómetros en tierra firme llevándose a su paso buena parte de la infraestructura y dañando mucha más.

Cuando un asteroide recientemente descubierto es de interés, pero no es posible hacer más observaciones por su posición alrededor del Sol o por cualquier otra razón, se buscan imágenes de observaciones anteriores que cubren la región del cielo por donde ese asteroide debería de haber pasado. Una vez que se encuentra el asteroide, los segmentos de su órbita, que aparecen en las imágenes, contribuyen a una mejor determinación de la órbita del asteroide. En inglés a estos datos se les llama “precovery” que es una forma económica de indicar que son datos obtenidos de imágenes anteriores al descubrimiento del asteroide. El 27 de diciembre de 2004 se encontró el “precovery” del 15 de marzo de 2004. Estos datos se usaron para refinar el cálculo de su órbita. Como se mencionó, Apophis fue descubierto en junio de 2004 y fue designado inicialmente 2004 MN4 por el Centro de Planetas Menores (MPC por sus siglas en inglés) que posteriormente, cuando su órbita se consideró suficientemente determinada, le dio su identificación final: (99942) Apophis.

Con los datos de la órbita de Apophis obtenidos de “precovery” de imágenes astronómicas anteriores y datos sobre su tamaño, obtenidos entre diciembre de 2012 y marzo de 2013 por los radares de Arecibo, (Puerto Rico) y Goldstone (California), la posibilidad de un impacto a la Tierra en 2029 quedó descartada. Ahora se predice que Apophis pasará a 31,900 km de la Tierra, sin riesgo de impacto en 2029. No es común que un asteroide tan grande pase tan cerca de la Tierra.

Tampoco es común que los asteroides reciban un nombre, la mayor parte de ellos sólo tienen la designación numérica que les da el MPC. Una vez que un asteroide recibe su número definitivo, su(s) descubridor(es) puede(n) darle un nombre y estos astrónomos escogieron el de “Apophis”, el 19 de julio de 2005. Se dice que Tholen y Tucker eran aficionados a la serie de televisión “Stargate SG-1”. Uno de los villanos de esa serie era un extraterrestre de nombre “Apophis” y es posible que por eso le hayan dado ese nombre al asteroide. En el mundo ficticio de la serie, “Apophis” había vivido en Egipto en la antigüedad y se hacía pasar por un dios, dándole así el nombre al dios mitológico egipcio. Por otra parte, “Apophis” es el nombre griego de “Apep”, enemigo del antiguo dios egipcio del Sol, Ra. “Apophis” es una malévola serpiente que vive en la eterna obscuridad de Duat y trata sin

éxito de tragarse a Ra en su paso cada noche para que no termine la obscuridad. Apophis completa una órbita alrededor del Sol en aproximadamente 0.9 años terrestres. Esto lo pone en el grupo de asteroides “Atenas” cuyas órbitas tienen diámetros menores que el diámetro de la órbita de la Tierra (1 Unidad Astronómica; 1 UA). Como resultado del acercamiento cercano de Apophis a la Tierra en 2029, el diámetro de la órbita de Apophis se hará poco mayor que la órbita de la Tierra. Cuando esto suceda, será reclasificado al grupo de asteroides “Apolo” cuyas órbitas cruzan la órbita de la Tierra y son mayores que 1 UA. Sabiendo que la aproximación cercana de abril de 2029 no conlleva riesgo para la Tierra, la comunidad de astrónomos lo vio como una gran oportunidad para determinar con mucha precisión los parámetros físicos de Apophis, avanzar el conocimiento científico sobre asteroides y llevar a cabo un ejercicio de defensa planetaria. Hacia estos objetivos, la Red Internacional de Alerta de Asteroides (International Asteroid Warning Network; IAWN) llevó a cabo una campaña de observación de Apophis en su acercamiento a la Tierra de marzo de 2021. Bajo el nombre “IAWN Apophis 2021 Campaign”. La Campaña inició el 15 de octubre de 2020 y terminó el 15 de marzo de 2021. El acercamiento máximo de Apophis fue el 6 de marzo a poco más de 40 veces la distancia de la Tierra a la Luna. Con las observaciones acumuladas, se sabe que Apophis tiene un período de rotación de 30 horas. El Grupo sobre Planetas Menores del INAOE participó en la Campaña IAWN Apophis 2021 con observaciones espectroscópicas de Apophis con el telescopio de 2.1m del Observatorio Astrofísico Guillermo Haro (Cananea, Sonora). Se obtuvieron las curvas de la reflectancia espectral relativa de Apophis para cada noche de observaciones y la clasificación taxonómica indica que Apophis pertenece a la clase S (rocoso) de asteroides. · El Grupo sobre Planetas Menores del INAOE participó en la Para el tercer de los objetivos mencionados, la CampañaCampaña IAWN Apophis 2021 realizando observaciones espectroscópicas las noches del 6 al 11 de marzo de 2021 con el telescopio de 2.1m del Observatorio Astrofísico Guillermo Haro (Cananea, Sonora). IAWN Apophis 2021 simuló que Apophis no había sido descubierto y caracterizado, para realizar un ejercicio internacional

La figura muestra las curvas de la reflectancia espectral relativa de de defensa planetaria a partir del momento que Apophis

Apophis para cada noche de observación. El resultado indica que “fuera descubierto”. Su “descubrimiento” sería con base en Apophis pertenece a la clase S (rocoso) de asteroides. los reportes de observaciones de posibles asteroides que normalmente envían los observatorios del mundo al Minor Planet Center, es decir, sin hacer un esfuerzo especial. En el caso de Apophis, las observaciones de seguimiento, también operando en modo normal, que realizan los observatorios, servirían para hacer su astrometría (parámetros orbitales) y caracterización. A pesar de que Apophis estaba a 17 millones de kilómetros de la Tierra en su máximo acercamiento en 2021, los datos obtenidos por el radar de Goldstone permitieron determinar que el asteroide tiene 340 metros de diámetro y esto permitió eliminar las posibilidades de impacto a la Tierra en 2036 y en 2068. De hecho, Apophis no tiene ya probabilidades de impactar la Tierra en los próximos cien años. Desviándose del caso real, los parámetros orbitales del Apophis simulado se alterarían hasta que la probabilidad de impacto a la Tierra llegara al valor en que habría que alertar a las autoridades de un riesgo significante. La alerta llevaría recomendaciones sobre acciones que agencias espaciales y autoridades de protección civil podrían tomar. La alerta de posible impacto a la Tierra se enviaría a los gobiernos de los países en riesgo, a la Oficina de Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre y al Grupo Consultivo de Planeación de Misiones Espaciales (Space Mission Planning Advisory Group; SMPAG). Este grupo de agencias espaciales incluye a todas las que tienen la capacidad de enviar una serie de vehículos espaciales hacia un asteroide que tenga probabilidades de impactar a la Tierra. Tanto IAWN como SMPAG se establecieron en 2014 bajo los auspicios de la Organización de las Naciones Unidas. Actualmente IAWN trabaja bajo la Presidencia de la National Atmospheric and Aeronautics Administation (NASA) de los Estado Unidos y SMPAG bajo la Presidencia de la Agencia Espacial Europea. El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) es miembro fundador de IAWN desde enero de 2016. La Campaña IAWN Apophis 2021 incluyó el uso de modelos de riesgos debidos al impacto de un asteroide para estimar, con las escalas de Palermo y Torino, pérdidas de vidas humanas y materiales con base en los datos de la caracterización de Apophis (e. g. tamaño, velocidad y ángulo de incidencia, composición) y lugar de impacto a lo largo del corredor sobre la superficie terrestre con riesgo de impacto. Este ejercicio se repetirá, refinando así la defensa planetaria de la Tierra. * sergio.camacho@inaoep.mx

José Guichard *

La quinta extinción

Alo largo de la historia de la vida en la Tierra han tenido lugar cinco grandes extinciones. Todas catastróficas. En cada una de ellas todas desapareció al menos el 65 por ciento de las especies vivientes. Si bien la causa de esas extinciones es aún motivo de controversia en algunos casos, no ocurre así con las consecuencias y las características de estas catástrofes, pero no aprendemos de estas experiencias planetarias, y ahí vamos nosotros, los seres humanos, como responsables principales de otra extinción.

Los biólogos afirman que una sexta extinción, que amenaza al planeta entero, ha empezado ya: cada año, el ser humano barre de la faz de la Tierra a trescientas especies vivas, incluyendo a la culpable, la nuestra. Si no empezamos a tomar conciencia de nuestra conducta aniquiladora y rapaz (deforestación, cambio climático, contaminación, etcétera), irremisiblemente la especie humana desaparecerá también, al menos en este planeta. Pero en esta ocasión hablemos no de la sexta, sino de la quinta extinción.

La extinción del Cretácico-Paleógeno (K-Pg), también conocido como Cretácico-Terciario (K-T), fue una extinción masiva repentina de tres cuartas partes de las especies de plantas y animales de la Tierra, hace aproximadamente 65 millones de años. Con la excepción de algunas especies ectotérmicas como las tortugas marinas y los cocodrilos, ningún tetrápodo que pesara más de 25 kilogramos sobrevivió. Marcó el final del período Cretácico y el de la Era Mesozoica, al tiempo que presagiaba el comienzo del Paleógeno, primer periodo la Era Cenozoica, que continúa hasta nuestros días.

Los sedimentos depositados en el límite K-T, que se pueden encontrar en todo el mundo en rocas marinas y terrestres, indican claramente que esta extinción masiva tuvo un origen extraterrestre. El registro geológico de esta época muestra una capa rica en minerales producidos por impacto, así como niveles mucho más altos (10 a 100 veces) de lo normal de iridio, un elemento raro en la corteza terrestre, pero muy abundante en los meteoritos primitivos.

El cráter Chicxulub, en la Península de Yucatán, proporciona pruebas convincentes de que el límite K-T y la extinción de los dinosaurios fueron provocados por el impacto de un objeto de 1020 km de diámetro, muy probablemente un asteroide carbonoso. El cráter es visible en los mapas sísmicos de la zona, y su existencia ha sido comprobada de manera definitiva por varios grupos de investigadores de todo el mundo. Chicxulub se produjo hace 65 millones de años y es el cráter más grande de la Tierra que se sabe se ha formado en los últimos mil 800 millones de años.

Se ha encontrado evidencia de grandes impactos cercanos en el tiempo a las épocas en que se dieron las otras extinciones masivas, aunque las conexiones no son tan claras como en el caso del evento K-T, y se sospecha de otras causas, principalmente geológicas, biológicas o climáticas.

El cráter de Chicxulub ya no es visible en la superficie, pero se puede estudiar mediante el uso de mediciones de anomalías de la gravedad, que es un método usado por los geofísicos para estudiar la (no tan perfecta) esfericidad de la Tierra. El cráter parece tener una morfología de cuenca de múltiples hilos: un anillo central, llamado de pico, con un diámetro D ≈ 80 km, un anillo interior con D ≈ 130 km y un anillo exterior con D ≈ 195 km.

No se conoce con exactitud el origen del objeto que provocó esta catástrofe. Pudo ser simplemente un cuerpo de tantos que aún viajan por el sistema solar y chocan contra los planetas de vez en cuando. Sin embargo, se han propuesto algunas ideas según las cuales este tipo de colisiones tiene un ciclo; una de estas ideas es la de la traslación del sistema solar en la Vía Láctea. En cada vuelta de 240 millones de años pasa por encima y por debajo del plano galáctico, lo que provocaría distorsiones gravitatorias y cruces con todo tipo de cuerpos que terminarían chocando contra los planetas. Otra idea es la de la hipótesis Némesis, según la cual el Sol tendría una enana marrón de compañera que crearía distorsiones periódicas en la nube de Oort, arrojando cometas hacia los planetas interiores cada 27 millones de años. Actualmente se cree que lo más probable es que este objeto proviniera del Cinturón Principal de Asteroides, entre Marte y Júpiter, donde, debido a una gran colisión entre dos grandes asteroides, un fragmento saliese disparado hacia la Tierra, y después de un viaje de millones de años, chocara con ella.

Por diferentes métodos se ha llegado a la conclusión de que la gravedad terrestre aceleró el asteroide hasta los 75 mil km/h, dotándolo de una potencia destructiva equivalente a 50 millones de megatones o más, superior a todo el arsenal nuclear fabricado en la historia de la humanidad. En el instante en que el asteroide golpeó la superficie de la Tierra, dos inmensas ondas de choque debieron haberse propagado lejos del lugar del impacto, una a través del lecho rocoso, y la otra

retrocedió hacia el impactador después de cierto tiempo. Inmediatamente después de esto, un colosal penacho de roca vaporizada, una enorme bola de fuego, debe haber subido hacia el espacio, lanzando polvo y rocas en trayectorias balísticas que las llevaron muy lejos alrededor de la Tierra. En el caso de Chicxulub, se cree que este penacho fue seguido de otro, impulsado por la liberación repentina de bióxido de carbono de la capa de piedra caliza impactada, ubicada a unos 3 km por debajo de la superficie. La cavidad misma puede haber alcanzado una profundidad de unos 40 km antes de que el centro rebotara para formar un pico central. El pico se hizo tan grande y alto que se derrumbó, produciendo varios anillos y crestas que se expandieron hacia afuera. Mientras tanto, las paredes del cráter continuaron expandiéndose hacia fuera. Se cree que la cavidad transitoria tenía un diámetro de aproximadamente 100 km. El diámetro final se calcula de unos 180 km. El calor de la eyección de Chicxulub que reingresó a la atmósfera probablemente provocó gigantescos incendios forestales en todo el planeta, y los terremotos de grado mayor a 10 provocados por el impacto incrementaron la actividad volcánica planetaria a escalas inusitadas, ayudando a que se · Mapa de gravedad que muestra las características topológicas del cráter Chicxulub. El rojo y el amarillo indican una alta gravedad, mientras que el verde y el azul son mínimos de gravedad formaran grandes cantidades de ácido sulfúrico y ácido nítrico, que se precipitaron a la superficie en forma de lluvia ácida, matando plantas y animales y disolviendo rocas en una gran área alrededor del lugar del impacto. Debido a que el impacto ocurrió en una península, un tsunami (registrado en rocas encontradas en México y Cuba) se extendió y, al golpear Florida y la costa del Golfo, debió haber destruido vastas áreas en lo que hoy es México y Estados Unidos. Se han encontrado indicios de este tsunami en Texas y el Mar Caribe. El polvo fino, que había sido levantado por las bolas de fuego y la intensa actividad volcánica permaneció suspendido en la atmósfera durante muchos meses antes de llegar a la superficie. Esto podría haber oscurecido el cielo sobre toda la Tierra evitando que la luz del Sol llegara a la superficie, por lo que la temperatura de la superficie cayó muy por debajo del punto de congelación durante muchos meses, exterminando a miles de especies. Cuando el cielo se despejó, las temperaturas pudieron haber aumentado a niveles demasiado altos debido al aumento de los niveles de gases de efecto invernadero como el vapor de agua y el bióxido de carbono. Este ciclo global de temperaturas extremas de calor-frío-calor habría matado a muchas especies de animales y plantas en todo el planeta. Un modelo alternativo sobre las consecuencias del impacto del K-T sugiere que el efecto de calentamiento de invernadero fue pequeño, pero que la producción lenta (durante muchos años) de ácido sulfúrico mantuvo la temperatura baja (en decenas de grados) durante muchas décadas, lo que podría haber tenido un efecto negativo, igualmente destructivo para la vida vegetal y animal. Una amplia gama de especies pereció en la extinción K-T, siendo las más conocidas los dinosaurios no aviares. También destruyó miles de otros organismos terrestres, incluidos algunos mamíferos, aves, lagartijas, insectos, plantas y todos los pterosaurios. En los océanos, la extinción K-T acabó con plesiosaurios y mosasaurios y devastó los peces teleósteos, tiburones, moluscos (especialmente ammonites, que se extinguieron) y muchas especies de plancton. Se estima que más del 75 por ciento de todas las especies de la Tierra desaparecieron. Sin embargo, la extinción también brindó oportunidades evolutivas: a raíz de ello, muchos grupos sufrieron una notable radiación adaptativa, divergencia repentina y prolífica hacia nuevas formas y especies dentro de los desorganizados y vaciados nichos ecológicos. Los mamíferos, en particular, se diversificaron en el Paleógeno, desarrollando nuevas formas como caballos, ballenas, murciélagos y primates. El grupo superviviente de dinosaurios eran aves, terrestres y acuáticas, que irradiaron a todas las especies modernas de aves, al igual que los peces teleósteos, y quizás también los lagartos. Dicen que no hay mal que por bien no venga. Aplicado al evento K-T, hay que decir que nosotros estamos aquí gracias a ese enorme asteroide que destruyó casi toda la vida animal hace 65 millones de años, porque al extinguirse los grandes reptiles, la evolución pudo tomar un camino en el cual los pequeños mamíferos tuvieron la oportunidad de desarrollarse y, a lo largo de millones de años, una de esas especies evolucionó hasta formar nuestra especie, el Homo Sapiens. Es paradójico que, siendo una consecuencia directa de la quinta extinción, nuestra especie esté provocando la sexta. * jguich@inaoep.mx

José Ramón Valdés Parra *

Defensa planetaria

La Tierra recibe continuamente impactos de desechos espaciales y pequeños asteroides pero en ocasiones ha sido impactada por asteroides más grandes. Aunque los impactos de grandes asteroides son poco comunes, podrían ser de graves consecuencias para nuestro planeta. El primer paso que debemos dar para defender a nuestro planeta del impacto de un asteroide es descubrir aquellos, de tamaños grandes y moderados, que pueden causar daños de diferentes proporciones si llegaran a impactarla. Esta tarea la llevan a cabo diferentes observatorios alrededor del mundo, pero ¿qué podemos hacer si tenemos la seguridad de que uno de estos objetos está en una órbita de colisión con nuestro planeta?

Una colisión tendrá lugar cuando haya coincidencias espacial y temporal de las órbitas de la Tierra y la de un asteroide, y para evitarla, lo más razonable es modificar la velocidad orbital del asteroide y evitar así la coincidencia temporal de ambas órbitas. A este proceso se le conoce como deflexión de un asteroide y una de las tecnologías propuestas, y que en un futuro próximo será probada en un caso real, es el impacto cinético; es decir, impactar un asteroide con un proyectil sin carga explosiva que modifique, como las bolas de un billar, la velocidad orbital del asteroide, de manera controlada.

Un experimento conjunto, entre la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA), que por vez primera probará la posibilidad de desviar un asteroide de su órbita, tendrá lugar tan pronto como en el otoño de 2022. La NASA participa con la misión Double Asteroid Redirection Test (DART); mientras que la contribución de la ESA, en un principio concebida como la Asteroid Impact Mission (AIM), recientemente se ha transformado en la misión Hera.

El objetivo de ambas misiones es el asteroide binario (65803) Didymos, formado por un cuerpo mayor de 780 metros y uno menor, Dimorphos, de 160 metros, que posee una órbita circular retrógrada (en dirección opuesta a la rotación del cuerpo principal). Didymos es un objeto que no representa ningún peligro para la Tierra, razón por la cual fue seleccionado para probar la tecnología del impacto cinético y así producir la deflexión de un asteroide. A finales de septiembre de 2022 se encontrará a unos 11 millones de kilómetros de la Tierra.

DART fue desarrollado por el Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) con el apoyo de varios centros de la NASA: el Jet Propulsión Laboratory (JPL), el Goddard Space Flight Center (GSFC), el Johnson Space Center (JSC), el Glenn Research Center (GRC), y el Langley Research Center (LaRC). Su lanzamiento se ha movido a una segunda ventana de oportunidad, entre el 24 de noviembre de 2021 y el 15 de febrero de 2022. Con el tamaño de un automóvil pequeño (1.2 m x 1.3 m x 1.3 m) y una masa de 300 kg, DART impactará a Dimorphos el 30 de septiembre de 2022 a una velocidad de 6.6 km/s (unas nueve veces la velocidad de una bala disparada por un fusil automático), en la dirección contraria a su movimiento orbital. Teniendo en cuenta la masa calculada de Dimorphos (4.86 x 109 kg), un impacto de estas características debe provocarle una disminución de 0.00043 m/s en su velocidad orbital, lo cual reducirá su órbita alrededor del asteroide mayor. Estas variaciones podrán ser observadas por telescopios terrestres. Además, cinco días antes del impacto, LICIACube, un CubeSat fabricado por la Agencia Espacial Italiana (AEI), se separará de DART para observar los resultados de la colisión.

DART es un satélite de alta tecnología que, para garantizar el éxito de la misión, ha incorporado importantes avances tecnológicos en las áreas de navegación óptica autónoma, experiencia en el guiado de misiles, algoritmos para maniobras autónomas de navegación en tiempo real, inteligencia artificial para diferenciar a Dimorphos de Didymos, comunicación satelital con la Tierra, sistemas de propulsión eléctrica e iónica y potentes concentradores solares.

La misión Hera será lanzada el 8 de octubre de 2024 y arribará a Didymos el 28 de diciembre de 2026, cuatro años después de que DART haya impactado Dimorphos. Hera jugará un papel fundamental en evaluar el éxito que haya tenido esta misión doble en el intento de modificar la órbita de un asteroide utilizando la tecnología del impacto cinético.

Hera tendrá dos objetivos fundamentales, uno científico y otro tecnológico. La ciencia que desarrollará Hera consiste en un estudio temprano de las características del cráter dejado por el impacto de DART, a través de un mapeo de alta resolución de la superficie con cámaras ópticas e infrarrojas. Además, medirá con mayor precisión la masa de Dimorphos y sus propiedades orbitales, lo cual será de crucial importancia para cuantificar el cambio de la órbita del asteroide.

Una segunda etapa científica contempla el lanzamiento de dos CubeSats (Juventas, desarrollado por GOMSpace y Milani, desarrollado por Tyvak International SRL) para hacer un estudio detallado de las propiedades de la superficie y el interior del asteroide, a través de observaciones de radar de baja frecuencia, de imágenes multiespectrales, detectores de polvo y estudios de gravimetría. Esta última etapa incluye estudios detallados de las propiedades superficiales y la forma del cráter producido por el impacto de DART.

Desde el punto de vista tecnológico, Hera demostrará el funcionamiento de múltiples nuevas tecnologías como la navegación autónoma alrededor de un asteroide, la comunicación óptica con la Tierra, el envío de información desde el espacio profundo, a velocidades nunca antes utilizadas, así como la comunicación entre una red interna de satélites, formada por los Cubesats y la propia Hera.

DART y Hera fueron diseñados y cumplirán sus funciones de manera independiente, pero el resultado conjunto de las dos misiones significará un gigantesco paso en las labores de defensa planetaria al poder evaluar las posibilidades que en el futuro tendrá la humanidad para producir la deflexión de un asteroide en un evento real.

DART y Hera son un claro ejemplo de una exitosa colaboración científica y tecnológica internacional que ha sido denominada Asteroid Impact Deflection Assessment (AIDA). Además de probar un gran número de nuevas tecnologías que en un futuro se incorporarán a otras misiones de exploración espacial en el sistema solar, la ciencia que ambas misiones van a producir aportará nuevos conocimientos sobre la estructura superficial, la composición interna de los asteroides, la formación y estabilidad de asteroides binarios; así como la formación de cráteres de impacto en cuerpos menores del sistema solar.

Por el bien de la humanidad, no nos queda más que esperar el éxito de ambas misiones.

· Efectos del impacto de DART sobre la órbita de Dimorphos. Créditos: NASA/Johns Hopkins APL

* jvaldes@inaoep.mx

Raúl Mújica *

NEAs, NEOs, PHAs, NECs, etcétera

De acuerdo con la Unión Astronómica Internacional (IAU), todos los objetos que no sean planetas, ni planetas enanos, ni satélites, y que orbiten alrededor del Sol, se denominan colectivamente “cuerpos menores del sistema solar”. Estos actualmente incluyen a los cometas y asteroides, así como los meteoros que algunas veces provienen de ellos. Son muy importantes para conocer un poco más sobre la formación de nuestro sistema solar, ya que son remanentes de este proceso que sucedió hace unos 4 mil 500 millones de años. Algunos de estos “guijarros” de hielo, roca y metal, a diferencia de los planetas y lunas, no han sufrido cambios a lo largo de este largo tiempo, es como si estudiásemos fósiles de la evolución planetaria.

Hemos escuchado diferentes nombres asociados con este grupo de objetos “menores”, como los que aparecen en el título de este texto, trataremos de explicar a qué se refieren cada uno de ellos, pero antes sólo debemos mencionar que, aunque los asteroides se identificaron desde hace un par de cientos de años, hasta muy recientemente es que se les estudia con mayor detalle, y ya no solo determinando sus órbitas, sino tratando de conocer su estructura y composicón química, ya sea con telescopios terrestres o enviando sondas a visitarlos e incluso tomar muestras de algunos de ellos, como el caso de Bennu, un asteroide de unos 500 metros de diámetro, al cual llegó la misión OSIRIS-Rex, tomó muestras y regresará con ellas a la Tierra en 2023.

Ya se menciona en un par de los artículos de este número de SyC las regiones en las que se localizan los asteroides. La zona principal es el Cinturón Principal de Asteroides, ubicado en la región entre Marte y Júpiter, donde se estima que existen entre 1 y 2 millones de asteroides con diámetro mayor a un kilómetro y millones de asteroides más pequeños. Palas y Vesta son de los mayores conocidos, ambos miden más de 500 kilómetros de diámetro. En esta zona se localiza también Ceres, que fue reclasificado como planeta enano. Recientemente, la misión Dawn visitó a Vesta y luego a Ceres, encontrando cosas soprendentes, como por ejemplo que en Vesta se originaron los meteoritos HED (howarditas, eucritas y diogenitas).

Existe otra región, también en forma de anillo, llamada el Cinturón de Kuiper, que va desde Neptuno y hasta unas 50 Unidades Astronómicas (UA, 1UA ~ 150 millones de kilómetros), y una tercera región esférica llamada la Nube de Oort. Sin embargo, existen otros asteroides que comparten su órbita con la de un planeta, se les conoce como troyanos y se localizan cerca de puntos estables delante o detrás del planeta. La población más importante es la de Júpiter, aunque hay troyanos de Marte y Neptuno, incluso, en 2011, la NASA anunció el descubrimiento de uno ¡terrestre!

La misión Lucy, que se espera sea lanzada este año, visitará un asteroide en el Cinturón Principal y siete troyanos, en la órbita de Júpiter. La travesía tardará 12 años, pero será bien aprovechada ya que cuatro de estos asteroides son binarios, además, será la primera vez que se explore a miembros de esta población de cuerpos menores.

Ahora bien, las órbitas de los asteroides pueden cambiar debido a la interacción gravitacional con los planetas, principalmente. Estas perturbaciones pueden lograr que asteroides del Cinturón Principal salgan de su órbita y sean lanzados al espacio en todas direcciones a través de las órbitas de los otros planetas, incluyendo la Tierra, donde pueden alterar su historia geológica, o como en el caso de la Tierra, la evolución de la vida. A estos asteroides se les conoce como Asteroides Cercanos a la Tierra (NEAs).

Un grupo un poco más amplio son los llamados Objetos Cercanos a la Tierra (NEOs) que incluye a los NEAs y a cometas cuya distancia al perihelio es menor a 1.3 UA. Entre los cometas, se clasifican como Cometas Cercanos a la Tierra (NECs) solo a aquellos que son de periodo corto, menor a 200 años, además de cumplir con el límite del perihelio. Por otro lado, los NEAs se dividen en otros grupos: Atira, Aten, Apolo y Amor. · Un Atira es un NEA cuyas órbita está contenida en su totalidad dentro de la órbita de la Tierra (reciben su nombre luego del asteroide 163693 Atira).

· Un Aten es un NEA cuya órbita cruza la de la Tierra, pero su semi eje principal es más pequeño que el de nuestro planeta (son llamados así por el asteroide 2062 Aten). · Un Apolo es un NEA cuya órbita se cruza con la de nuestro planeta, pero su semi-eje principal es más grande que el de la órbita de la Tierra (se les denomina así por el asteroide 1862 Apolo). · Un Amor es un NEA que se acerca a la Tierra con órbitas exteriores a las de la Tierra, pero dentro de la órbita de Marte (llamados así por el asteroide 1221 Amor). Existen además los llamados Asteroides Potencialmente Peligrosos (PHAs), que como su nombre la indica, pueden representar una amenaza para la Tierra debido a su acercamiento y a su tamaño: son iguales o mayores a 140 metros de diámetro y se acercan a menos de 0.05 UA, unos 7.5 millones de kilómetros. Con respecto a su composición química, existe también una clasificación para los asteroides, son tres clases muy amplias que incluyen los siguientes tipos: los C o condrita, compuestos de arcilla y silicatos, son los más comunes, pero tambien los más antiguos del sistema solar; los tipo S o “pedregosos”, compuestos de silicatos y níquel-hierro; y los tipo M o metálicos, compuestos principalmente de níquel-hierro. La diferente composición de los asteroides nos dice mucho sobre la región en la cual se formaron, en particular a qué distancia del Sol estaban en ese proceso, ya que para algunos casos fue necesario que la temperatura fuese suficientemente alta para poder lograr que el hierro llegase al centro. Esta composición, así como la estructura, los han vuelto cada vez más atractivos, no sólo por lo que aportan al estudio del sistema solar, sino por lo que potencialmente representan económicamente, en el futuro desde luego. Y es que algunos, como Psyche 16, localizado en el Cinturón Principal, están compuestos de metales de alto valor, ya que además de hierro y níquel, también podrían contener platino y oro. La misión Psyche, una colaboración entre la NASA y Space X, está planeada para ser lanzada en 2022, llegando a este asteroide en 2026. Por primera ocasión una misión visitará a un objeto metálico, y no es para menos el interés, ya que el valor estimado de los componentes de Psyche podría superar en muchas veces el valor de la economía global de nuestro planeta. Desde luego que de la exploración a la extracción y explotación, de estos recursos minerales en asteroides, hay un buen trecho, se trata de un gran desafío, más si están situados lejos, pero siendo los asteroides un objetivo tan prometedor económicamente, seguramente se intentará alcanzar a un NEA, lo cierto es que, dada la inmensa recompensa que esto representa, esta línea se desarrollará de manera más rápida que otros proyectos de exploración espacial.

Lo cierto es que los asteroides son “cuerpos menores” sólo en el nombre, tanto por el peligro que potenciamente representan, como por las claves que pueden darnos para conocer el origen del sistema solar y por la recompensa económica que implicaría su explotación, son realmente mayores.

información sobre algunos asteroides:

Apophis

https://saberesyciencias.com.mx/2021/03/28/una-serpiente-demoniaca-malvada-caotica/

Bennu

https://saberesyciencias.com.mx/2020/12/15/una-pila-escombros/

Vesta

https://saberesyciencias.com.mx/2019/11/11/vesta/

Un troyano terrestre

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-wise-finds-earths-first-trojan-asteroid

Un asteroide con forma de hueso

https://www.eso.org/public/spain/news/eso2113/?lang

* rmujica@inaoep.mx