Lucy de la NASA en el cielo con… ¿Asteroides?

Hace poco más de 4 mil millones de años, los planetas de nuestro sistema solar coexistían con un gran número de pequeños objetos rocosos o helados que orbitaban alrededor del Sol. Estos fueron los últimos restos de los planetesimales, los bloques de construcción primitivos que formaron los planetas. La mayoría de estos objetos sobrantes se perdieron, a medida que los cambios en las órbitas de los planetas gigantes los dispersaron a los lejanos confines del sistema solar o más allá. Pero algunos fueron capturados en dos regiones menos distantes, cerca de los puntos donde se equilibra la influencia gravitatoria de Júpiter y el Sol, y han permanecido atrapados allí, en su mayoría sin tocar, durante miles de millones de años. 

Imagen conceptual de la misión de Lucy a los asteroides troyanos. Créditos: NASA / SwRI

No hace casi 4 millones de años, un antiguo antepasado de los humanos modernos vagó por la tierra en lo que más tarde se convertiría en el país de Etiopía. Hace treinta y cuatro años, Donald Johanson descubrió el esqueleto fosilizado de esta criatura, más tarde llamada Lucy, en honor del éxito de 1967 de los Beatles "Lucy in the Sky with Diamonds". 

Dentro de tres años, una nave espacial llamada Lucy, inspirada en el famoso fósil , comenzará su exploración que podría ayudar a determinar la historia temprana del Sistema Solar. 

La misión Lucy de la NASA volará en seis de esos planetesimales atrapados, los asteroides troyanos de Júpiter, que le darán a la humanidad su primera visión de estos objetos antiguos. Al estudiar estos fósiles de formación de planetas, la misión de Lucy podría revelar tanto sobre el desarrollo del sistema solar como el fósil de Lucy sobre la evolución humana. Y en el camino hacia los troyanos, Lucy visitará un asteroide que el equipo llamó Donaldjohanson, en honor al antropólogo que descubrió el esqueleto fosilizado de nuestro antepasado. 

La animación de tiempo transcurrido anterior muestra los movimientos de los planetas internos, Júpiter y ambos enjambres de troyanos (verde) durante el período de tiempo de la misión Lucy. Los troyanos L4 lideran a Júpiter en su órbita y los troyanos L5 lo siguen. Por tradición, los troyanos L4 se nombran por caracteres griegos en las cuentas de la Guerra de Troya. Los cuerpos L5 tienen nombres de personajes en el lado troyano del conflicto. Créditos: Instituto Astronómico de CAS / Petr Scheirich 

"Los troyanos tienen pistas vitales sobre el origen del Sistema Solar porque son restos remanentes del proceso que construyó los planetas", dijo el investigador principal Harold Levison, del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado. 

Los troyanos orbitan alrededor del Sol en sincronía con Júpiter, siguiendo casi el mismo camino, pero liderando el planeta gigante en aproximadamente un sexto del camino alrededor de la órbita, o avanzando en la misma cantidad. Esto los mantiene cerca de uno de los dos puntos "Lagrange" gravitacionalmente estables, L4 y L5, colocados en el vértice de un triángulo equilátero con Júpiter y el Sol, donde están protegidos de ser perturbados en diferentes órbitas o completamente fuera del sistema solar. Las áreas alrededor de los puntos L4 y L5 de Júpiter contienen un enjambre de objetos de miles de millones de años de antigüedad que contienen información sobre la historia de nuestro sistema solar. 

Las observaciones basadas en la Tierra han permitido a los astrónomos clasificar los asteroides troyanos por variaciones sutiles en color y composición probable. "Vemos variaciones en las propiedades que podemos medir desde la Tierra y nos gustaría conocer la base física detrás de esta variación", dijo el científico del proyecto Lucy Keith Noll. "Una misión a un solo objeto no hubiera permitido ese tipo de comparación: al muestrear un conjunto diverso de objetos, Lucy proporcionará una mejor base para comprender lo que estamos viendo en la población más amplia". Al visitar seis troyanos que abarcan todos los Tipos principales, dos de los cuales forman un sistema binario (dos objetos que se orbitan entre sí), Lucy obtendrá una gran cantidad de información sobre los objetos que conformaron el disco planetesimal original del sistema solar. Noll trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt. 

Una característica que los troyanos tienen en común es que son oscuros. "Solo reflejan el cuatro o cinco por ciento de la luz que les llega", dijo Noll. "Eso es muy oscuro. El pavimento negro en la carretera es mucho más reflectante". 

El científico de SwRI estudió el asteroide binario Patroclus-Menoetius, mostrado en la concepción de este artista, para determinar que una reorganización de los planetas gigantes probablemente ocurrió al principio de la historia del sistema solar, dentro de los primeros 100 millones de años. Créditos: W.M. Keck Observatory / Lynette Cook

Lo que oscurece a los troyanos es un misterio que podría tener implicaciones sorprendentes para nuestra Tierra. "Los objetos oscuros pueden tener compuestos orgánicos (que contienen carbono) en sus superficies", dijo la Científica Senior Amy Simon. "Si muchos de los troyanos que examinamos muestran evidencia de sustancias orgánicas, esto implicará que los bloques de construcción para la vida fueron comunes en todo el sistema solar temprano". Simon trabaja en Goddard de la NASA, donde se desempeña como investigadora principal adjunta de uno de los instrumentos de la nave espacial Lucy. 

Algunos de los mismos procesos que atraparon a los troyanos en sus órbitas actuales enviaron a otros planetesimales sobrantes más lejos del Sol, y ahora los encontramos en el Cinturón de Kuiper, la región helada más allá de Neptuno que alberga a Plutón y otros planetas enanos. (La nave espacial New Horizons de la NASA exploró Plutón después de un viaje de 9 años, y volará más allá de otro objeto del Cinturón de Kuiper el día de Año Nuevo 2019.) 

Un concepto artístico de la misión lucy. Crédito: SwRI

La recopilación de datos será vital para el éxito de Lucy. La misión llevará cuatro instrumentos en su carga útil: L'Ralph, que consiste en MVIC (Cámara de Imagen Visible Multiespectral), una cámara de imágenes multicolor, y LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), un espectrógrafo que proporcionará información sobre la superficie composición; L'LORRI (cámara de reconocimiento de largo alcance), una cámara de alta resolución; y L'TES (espectrómetro de emisión térmica), que medirá las temperaturas de la superficie de los troyanos. Y además de los instrumentos científicos, las comunicaciones de Lucy (radio) y el sistema de adquisición de objetivos (TTCam) contribuirán a la misión científica. L'Ralph analizará las superficies de los troyanos para buscar la presencia de diferentes silicatos, hielos y sustancias orgánicas en estos asteroides. L'LORRI tomará imágenes de alta definición de los troyanos complementados por TTCam en el enfoque más cercano. L'TES investigará el estado físico de las superficies de los troyanos, y los datos de radio se utilizarán conjuntamente con los datos de imágenes para determinar sus masas y densidades. 

Está previsto que Lucy se lance en octubre de 2021, volando por más objetivos en diferentes órbitas alrededor del Sol que cualquier otra misión en la historia. Las respuestas a las preguntas clave sobre el lejano pasado del sistema solar estarán ahora al alcance, gracias a la misión de Lucy. 

Este diagrama ilustra la trayectoria orbital de Lucy. La trayectoria de la nave espacial (verde) se muestra en un marco de referencia donde Júpiter permanece estacionario, dando a la trayectoria su forma de pretzel. Después del lanzamiento en octubre de 2021, Lucy tiene dos sobrevuelos cercanos a la Tierra antes de encontrar sus objetivos troyanos. En la nube L4, Lucy volará cerca de (3548) Eurybates (blanco), (15094) Polymele (rosa), (11351) Leucus (rojo) y (21900) Orus (rojo) de 2027-2028. Después de zambullirse nuevamente en la Tierra, Lucy visitará la nube L5 y se encontrará con el binario (617) Patroclus-Menoetius (rosa) en 2033. Como beneficio adicional, en 2025 de camino a la L4, Lucy vuela por un pequeño asteroide del Cinturón Principal, ( 52246) Donaldjohanson (blanco), llamado así por el descubridor del fósil de Lucy. Después de volar por el binario Patroclus-Menoetius en 2033, Lucy continuará pedaleando entre las dos nubes de Trojan cada seis años. Créditos: Southwest Research Institute

La misión de Lucy está dirigida por el Dr. Harold Levison y su equipo en el Southwest Research Institute y es administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Los instrumentos de Lucy están desarrollados por Goddard, la Universidad Estatal de Arizona y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. La nave espacial será desarrollada y construida por Lockheed Martin. Después de su construcción, Lucy se someterá a más pruebas y en tres años se lanzará en una misión que cambiará para siempre nuestro conocimiento del sistema solar. 

Para obtener más información sobre la misión Lucy, visite: www.nasa.gov/lucy

Fuente: NASA,