El asteroide Bennu: Una pila de escombros en rotación

La revelación de una estructura improbable

Descubierto en 1999, el asteroide (101955) Bennu es un objeto de tipo Apolo que mide aproximadamente 492 metros de diámetro. Su densidad promedio de solo 1.19 g/cm³ indica que no se trata de un bloque monolítico, sino de un agregado de rocas, arena y polvo mantenidas por la gravedad y fuerzas de cohesión débiles.

El asteroide Bennu, objetivo de la misión OSIRIS-REx, asombró a los planetólogos al revelar una estructura única: un agregado suelto de escombros cósmicos mantenido por fuerzas gravitacionales débiles. A diferencia de los asteroides monolíticos, Bennu pertenece a la clase de "pilas de escombros", donde los fragmentos están tan débilmente unidos que su densidad promedio \( (1.26 \pm 0.07 \, \text{g/cm}^3) \) es inferior a la del carbón.

Bennu eyecta piedras al espacio: El comportamiento sorprendente de un asteroide en rotación

La rápida rotación de Bennu (una revolución completa en 4.3 horas) genera una fuerza centrífuga equivalente a 0.0001 g en el ecuador, suficiente para eyectar partículas. Este fenómeno explica los "eventos de pérdida de masa" observados por OSIRIS-REx, donde fragmentos de 10 cm son proyectados al espacio. La teoría predice que un asteroide de esta composición no debería sobrevivir a una velocidad de rotación superior a 4.1 h/rev sin desintegrarse.

Fuente: Lauretta et al., 2019 - Icarus y Nature Astronomy (2019).

Mecánica interna y restricciones gravitacionales

En una pila de escombros como Bennu, el equilibrio interno resulta de un compromiso entre la fuerza gravitacional y las fuerzas centrífugas relacionadas con la rotación. La tensión gravitacional promedio en la superficie se puede estimar por \(\sigma_g \approx \rho g r\), donde \(\rho\) es la densidad promedio, \(g\) es la aceleración de la superficie y \(r\) es el radio. Para Bennu, \(g\) es del orden de \(10^{-5}\) m/s², lo que significa que la gravedad allí es 100,000 veces más débil que en la Tierra.

Esta gravedad minúscula implica que la cohesión residual (fuerzas de Van der Waals entre granos, posiblemente hielo cementante) juega un papel significativo en la estabilidad. Un aumento en la velocidad de rotación más allá del límite interno de Roche provocaría la eyección de bloques, principalmente en la región ecuatorial donde la fuerza centrífuga es máxima. Los modelos numéricos indican que un período inferior a 2.2 horas haría que Bennu fuera mecánicamente inestable.

El legado de una colisión catastrófica

Los análisis espectrales sugieren que Bennu probablemente proviene de un asteroide padre de la familia Polana, él mismo fragmentado durante una colisión hace 0.7 a 2 mil millones de años. Su composición de filosilicatos hidratados indica que este cuerpo padre medía al menos 100 km de diámetro y poseía agua líquida en su interior durante varios millones de años.

El retorno histórico de muestras a la Tierra

El 24 de septiembre de 2023, la cápsula de muestras de OSIRIS-REx aterrizó a las 13:52 UTC en el desierto de Utah después de un viaje interplanetario de 7 años. Este retorno representa la mayor muestra de asteroide jamás traída a la Tierra (estimada entre 250g y 1kg), superando ampliamente los 5.4g traídos por Hayabusa2 desde Ryugu.

Un proceso de recuperación meticuloso

La cápsula, protegida por un escudo térmico capaz de resistir una reentrada atmosférica a 12 km/s, fue localizada por radar y luego recuperada por un equipo especial de la NASA. Los procedimientos de contaminación controlada fueron cruciales para preservar la naturaleza primitiva de las muestras:

• Transporte en sala blanca móvil en el sitio de aterrizaje
• Introducción en un recinto purgado con nitrógeno en el Johnson Space Center
• Análisis preliminar bajo atmósfera controlada (N₂ al 99.999% de pureza)

Primeros descubrimientos científicos

Particularmente notable: la presencia de glóbulos carbonosos similares a los encontrados en meteoritos primitivos, pero con una estructura mucho mejor preservada debido a la ausencia de contaminación terrestre.

Fuente: NASA OSIRIS-REx Mission Updates y Science Magazine (2023).

Desafíos para la exploración espacial

La naturaleza friable de Bennu convirtió la recolección de muestras por OSIRIS-REx en una operación peligrosa. El 20 de octubre de 2020, el brazo TAGSAM penetró 48.8 cm debajo de la superficie, mucho más que los 5 cm planeados, revelando una resistencia mecánica menor a 0.01 MPa (100 veces menos que la arena terrestre). Este descubrimiento cuestiona los protocolos de futuras misiones a asteroides carbonáceos.