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El asteroide Apophis podría golpear la Tierra algún día. Esto es lo que podríamos hacer antes

Asteroide Apophis (en un círculo). Las rayas son estrellas de fondo.
Asteroide Apophis (en un círculo). Las rayas son estrellas de fondo.
Imagen: UH/IA/NASA

El reloj está corriendo oficialmente.

Apophis, un asteroide tan ancho como tres campos de fútbol, ​​tiene una mínima posibilidad de estrellarse contra la Tierra en 2068. Sin embargo, antes de esa fecha, el objeto está programado para pasar junto a nosotros en un encuentro que los científicos ya están planeando explotar. Aquí hay algunas formas interesantes en las que podríamos explorar Apophis durante su próximo acercamiento cercano en 2029.

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En solo nueve años, el asteroide 99942 Apophis, potencialmente peligroso, llegará a 31.000 kilómetros de nuestro planeta. A una décima parte de la distancia entre la Tierra y la Luna, eso es muy cerca desde cualquier punto de vista, y una ocurrencia excepcionalmente rara para un asteroide de este tamaño; en realidad, será visible a simple vista. Las estimaciones actuales sitúan el ancho medio del objeto en aproximadamente 350 metros. El enfoque cercano de 2029 se considera una oportunidad única en mil años para que los científicos estudien un objeto de este tamaño mientras pasa rozando un planeta.

De hecho, las tensiones gravitacionales impuestas al asteroide durante este sobrevuelo serán de gran interés para los científicos, pero hay una cuestión potencialmente más urgente en juego. Apophis ocupa el tercer lugar en la lista traviesa de la NASA para objetos cercanos a la Tierra (NEO) potencialmente peligrosos, con una probabilidad de 1 en 150.000 de golpear la Tierra en 2068. Otras estimaciones sitúan las probabilidades más cerca de 1 en 530.000, pero independientemente, Apophis representa una amenaza potencial catastrófica.

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Animación que muestra el acercamiento cercano de 2068. Los puntos azules representan satélites, algunos de los cuales están más lejos de la trayectoria esperada del asteroide Apophis.
Gif: NASA/JPL-Caltech

Si Apophis chocara contra la Tierra, liberaría el equivalente a 1.150 megatones de TNT, en un evento 3.800 veces más poderoso que la bomba atómica detonada sobre Hiroshima. El enfoque cercano de 2029, por tanto, presenta una oportunidad de importancia crucial para estudiar este asteroide con más detalle para que los científicos puedan evaluar más a fondo su potencial de riesgo. Es más, el ejercicio podría servir como prueba si algún día detectamos un objeto aún más aterrador que Apophis.

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Con todo esto en mente, el Lunar and Planetary Institute celebró recientemente un taller virtual llamado “Apophis T-9 Years: Knowledge Opportunities for the Science of Planetary Defense”. El taller, que se llevó a cabo del 4 al 6 de noviembre, contó con casi 200 asistentes y contó con expertos en asteroides, astrofísica, astronomía de radar, robótica e ingeniería. El objetivo de la conferencia era reunir a personas de ideas afines para reflexionar sobre las diversas formas en que podríamos investigar Apophis en 2029.

Al hablar en la conferencia, Andrew Cheng, científico en jefe del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, lo llamó un “experimento natural” y una oportunidad única para estudiar el exterior y el interior del asteroide. De hecho, hay muchas cosas que aún no sabemos sobre este asteroide y cómo su encuentro cercano con la Tierra alterará su composición, órbita y otros atributos. Apophis fue descubierto hace 16 años, pero todavía estamos limitados a mediciones vagas e imágenes de radar granulosas.

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La lista de incógnitas e incertidumbres es larga, incluida la órbita precisa del objeto, la deriva de Yarkovsky (un efecto en el que la fuga desigual de calor a través de la superficie de un objeto altera su trayectoria orbital), la distribución del calor (que se relaciona directamente con Yarkovsky), la rotación, la forma , resistencia, estructura interna, composición química, topología de la superficie y rugosidad.

Los astrónomos creen que Apophis tiene una forma irregular (posiblemente como un cigarro) y que es un binario de contacto, en el que dos objetos se unen para formar un solo objeto (como tal, podría presentar lóbulos y un cuello, no muy diferente al cometa Comet Churyumov – Gerasimenko) . La verdad es que en realidad no lo sabemos.

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Tanto las misiones terrestres como las espaciales en 2029 ayudarían a aclarar muchas de estas cuestiones. Además, las misiones podrían relatar las diversas formas en que el sobrevuelo cercano con la Tierra afectará sus diversas características, como su giro y el posible desplazamiento de los materiales de la superficie. El sobrevuelo también podría desencadenar pequeñas avalanchas y terremotos de asteroides. Y lo que es más importante, sabremos cómo el acercamiento cercano podría afectar su órbita y la tasa de deriva de Yarkovsky, ambos factores importantes para estimar su potencial de riesgo para 2068. Además, Apophis “presenta una excelente oportunidad para crear prototipos y demostrar una capacidad de reconocimiento de NEO de respuesta rápida”, como explicó Brent Barbee, un ingeniero aeroespacial de la Universidad de Maryland en la conferencia. 

La forma más sencilla de observar Apophis será desde el suelo. La científica de radar Marina Brozović del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA dijo que podemos hacer esto el próximo año, cuando Apophis se acerque a 16,9 millones de kilómetros de la Tierra. Esta será nuestra “última oportunidad para obtener imágenes de radar antes de 2029", dijo. Yaeji Kim, un Ph.D. estudiante del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Auburn, dijo que las observaciones del asteroide en marzo de 2021 mejorarán nuestras estimaciones de forma y giro, proporcionarán un mejor modelado 3D e indicarán posibles deslizamientos de tierra y fallas estructurales. Es importante destacar que algunos de estos parámetros pueden informarnos sobre lo que sucede dentro del objeto.

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La antena de Goldstone.
La antena de Goldstone.
Imagen: NASA JPL

Sin embargo, en 2029, cuando Apophis se acerque a 30.000 kilómetros de la Tierra (dato curioso: esto está más cerca que algunos satélites actualmente en órbita), es cuando las instalaciones terrestres realmente brillarán. Brozović enumeró una serie de observatorios que podrían contribuir y ayudar, incluido el radar del sistema solar Goldstone de California, el complejo de comunicación del espacio profundo de Canberra, el observatorio MIT Haystack, el radar de seguimiento e imágenes de Alemania y Arecibo en Puerto Rico (reparaciones pendientes). Ella predice que la superficie de Apophis se resolverá con más de 10,000 píxeles tomados a una resolución de 1.875 metros por píxel. Esto debería darnos una “cobertura de rotación completa”, dijo, y agregó que la polarimetría del radar revelará la rugosidad de la superficie, la distribución del regolito (material de la superficie) y el resurgir de las mareas, mientras que la tomografía de radar podría revelar la profundidad del regolito y la estructura del subsuelo.

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Todo esto es muy prometedor, pero Barbee dijo que las observaciones in situ o de cerca del asteroide son probablemente la “única forma de reducir las incertidumbres” en términos del riesgo de amenaza del objeto. Una vez que estemos equipados con este conocimiento y tengamos una mejor idea de la amenaza a la Tierra, podemos actuar en consecuencia y tramar un plan de respuesta (como alejarlo de su trayectoria orbital, pero esa es una historia para otro día).

Al igual que Barbee, muchos de los asistentes a la conferencia estuvieron de acuerdo en que Apophis debería estudiarse de cerca con naves espaciales. No faltaron ideas, con propuestas de sondas para estudiar el asteroide a distancia (ya sea durante breves sobrevuelos o misiones de encuentro de larga duración), desplegando sondas y sensores en la superficie, y varias combinaciones.

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Para el encuentro de 2029, Barbee propuso la misión Reconnaissance of Apophis (RA) de su equipo, que involucraría una pequeña nave espacial que pesa menos de 180 kg. Refiriéndose a ella como una “demostración de respuesta rápida”, dijo que RA pondría a prueba nuestra capacidad para desarrollar rápidamente una solución para explorar un objeto potencialmente peligroso y para desarrollar misiones con un riesgo elevado aceptable de fallo. Usando propulsión solar eléctrica de bajo empuje, RA se encontraría con Apophis entre seis y ocho meses antes del giro del 12 de abril de 2029 más allá de la Tierra. Luego, la sonda permanecería muy cerca del asteroide, recopilando datos antes, durante y después del sobrevuelo.

Alain Herique de la Universidad de Grenoble Alpes dijo que una sonda equipada con radar podría estudiar el interior profundo y el regolito de Apophis, lo que revelaría su estabilidad e historia evolutiva.

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A una distancia cercana, una nave espacial podría realizar algo de geología para ayudar a determinar los tipos de rocas que existen en Apophis y los efectos de la meteorización espacial, dijo Carol Raymond, científica del JPL de la NASA. Podríamos documentar rocas, fracturas, surcos y cráteres de impacto, y también descubrir pistas, como el hidrógeno de la superficie, vinculándolo a otros NEO, dijo. Idealmente, imagina una sonda equipada con varias cámaras, espectrómetros (incluidos infrarrojos y térmicos), radar y capacidades de radio. Raymond explicó que una misión de sobrevuelo a Apophis “es mejor que nada”, pero para Apophis, “se prefiere mucho una misión de encuentro”.

Terik Daly, científico planetario de la Universidad Johns Hopkins, espera la sinergia potencial producida por las mediciones tanto terrestres como espaciales. Está particularmente preocupado por cómo el enfoque cercano podría alterar las variables clave aplicables a la defensa de la Tierra, como la órbita, el estado de rotación, la fuerza, la porosidad y la topología de la superficie de Apophis. Daly dice que necesitamos un plan para estudiar Apophis “durante, antes y después” de su enfoque más cercano, después del cual podemos reevaluar su amenaza potencial. 

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El ingeniero Jan Thimo Grundmann de la agencia espacial alemana DLR propuso una idea en la que una nave espacial propulsada por una vela solar se deslizaría en un “lugar de estacionamiento” cerca del asteroide y permanecería durante un período prolongado. Una sonda de este tipo podría desplegar un módulo de aterrizaje móvil en la superficie y ajustar continuamente sus velas para mantener el ritmo, y nunca tener que preocuparse por quedarse sin propulsor.

Imagen conceptual de OSIRIS-REx, actualmente en el asteroide Bennu.
Imagen conceptual de OSIRIS-REx, actualmente en el asteroide Bennu.
Imagen: NASA
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Dante Lauretta, profesor de ciencia planetaria en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, dijo que la nave espacial OSIRIS-REx, actualmente en órbita alrededor del asteroide Bennu, podría llegar a Apophis en 2029. Una vez en el asteroide, podría realizar muchos de las tareas realizadas en Bennu, como el mapeo de la topología, la química y la mineralogía del objeto con un conjunto de instrumentos integrados. Esto parece una idea fantástica, ya que la misión OSIRIS-Rex de la NASA no ha sido más que un éxito asombroso hasta ahora.

Hablando de no tener que reinventar la rueda, Grundmann propuso el uso de MASCOT para explorar la superficie de Apophis. Estos robots del tamaño de una caja de zapatos, que se utilizaron para estudiar el asteroide Ryugu en 2018 y 2019, son móviles, capaces de saltar de un lugar a otro en un asteroide. También son altamente personalizables, lo que los convierte en una opción viable para Apophis. Grundmann sugirió que se envíe una MASCOT a Apophis equipada con un sismómetro.

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Imagen conceptual de MASCOT rebotando en la superficie de un asteroide.
Imagen conceptual de MASCOT rebotando en la superficie de un asteroide.
Imagen: DLR

A Cheng le gustaría ver un experimento con un impactador activo realizado en la superficie, que podría producir un mapa sísmico del interior del asteroide. Esto implicaría una sonda capaz de perforar a través del material de la superficie, pero admitió que los plazos son ajustados en términos de desarrollo de las tecnologías necesarias para tal misión. El ingeniero aeroespacial Masatoshi Hirabayashi de la Universidad de Auburn también quiere perforar Apophis, pero le gustaría ver una sonda capaz de medir la presión justo debajo de la superficie, lo que proporcionaría datos importantes sobre las tensiones dinámicas ejercidas sobre el asteroide durante el encuentro cercano.

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Una idea realmente genial propuesta por David Smith, un investigador emérito de NASA Goddard en Greenbelt, Maryland, es dejar caer un montón de pequeños reflectores en Apophis, lo que permitiría a los científicos rastrear el movimiento del asteroide durante una década completa, si no más. Si los reflectores cambian su posición en la superficie con el tiempo, los científicos podrían tomar eso como evidencia potencial de cambios en la integridad física del objeto. El plan de Smith requiere alrededor de 10 a 20 conjuntos de micro-reflectores láser, cada uno con un peso de alrededor de 20 gramos, caídos a la superficie en 2028; serían liberados desde una altura de alrededor de 1 km y realizarían una lenta caída libre sobre la superficie de Apophis. Una red de satélites en órbita terrestre monitorearía los reflectores a través de altímetros láser y de banda X.

Un retrorreflector láser.
Un retrorreflector láser.
Imagen: NASA Goddard Space Flight Center
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De manera más conceptual, Jay McMahon de la Universidad de Colorado Boulder propuso el uso de robótica suave para explorar la superficie del asteroide. Estas máquinas son ideales para explorar pequeños NEO, ya que son fáciles de implementar, altamente configurables y se pueden usar en cualquier lugar del asteroide, dijo. McMahon propuso una versión en la que los robots estarían equipados con antenas de radar, sismómetros, dispositivos para medir el movimiento o la tensión de la superficie y herramientas para hacer ciencia de la gravedad.

Como dije, no faltan las ideas. La clave ahora es convertir estos conceptos en elementos procesables y coordinar misiones potenciales para evitar la redundancia y maximizar el potencial de colaboración (varias naves espaciales alrededor de Apophis podrían crear oportunidades para algo de ciencia única, con las sondas trabajando en conjunto). Los próximos años podrían ser bastante emocionantes, ya que vemos que algunos de estos proyectos van tomando forma.

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Puede que a algunos de ustedes se les haya ocurrido que estas misiones, ya sean sobrevuelos, encuentros, sondas robóticas o simulacros, en realidad podrían alterar la dinámica orbital de Apophis y hacer que el asteroide sea aún más amenazante para la Tierra. De hecho, esto se debatió en la conferencia y es un tema lo suficientemente importante como para dedicar un artículo completo al tema. Manténganse sintonizados para próximos estudios.

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