Astrónomos proponen una solución al misterio de Faetón, el asteroide que se comporta como un cometa

A medida que un cometa se desplaza a través del sistema solar interior, el Sol lo calienta, lo que hace que el hielo debajo de la superficie se vaporice hacia el espacio. Este vapor arrastra el polvo y la roca de la superficie del cometa y el gas expulsado crea una cola brillante que puede extenderse a millones de kilómetros del núcleo. Es lo que se conoce como la cola del cometa.

Los cometas contienen muchos tipos de hielo diferentes. Los asteroides, sin embargo, son principalmente rocas y no es corriente que produzcan exhibiciones tan majestuosas. Pero hay uno que sí lo hace. Se llama Featón y un grupo de investigadores cree haber descubierto porque tienen esta curiosa capacidad.

Featón es conocido por ser la fuente de la lluvia anual de meteoros de las Gemínidas, el asteroide mide 5,8 kilómetros de ancho y se ilumina a medida que se acerca al Sol. Pero, ¿Qué es lo que provoca que Faetón brille si no tiene hielo que evaporar?

El culpable podría ser el sodio. Es la hipótesis que barajan los autores de un nuevo estudio sobre el comportamiento de este cuerpo celeste. En su investigación explican que la órbita alargada de 524 días de Faetón lo lleva dentro de la órbita de Mercurio, tiempo durante el cual el Sol calienta la superficie del asteroide hasta unos 1.390 grados Fahrenheit (750 grados Celsius).

Con una órbita tan cálida, cualquier hielo de agua, dióxido de carbono o monóxido de carbono cerca de la superficie del asteroide se habría quemado hace mucho tiempo. Pero a esa temperatura, el sodio puede estar saliendo de la roca del asteroide y hacia el espacio.

"Faetón es un objeto curioso que se activa a medida que se acerca al Sol", comenta el líder del estudio Joseph Masiero, científico de IPAC, una organización de investigación de Caltech. “Sabemos que es un asteroide y la fuente de las Gemínidas. Pero contiene poco o nada de hielo, por lo que nos intrigó la posibilidad de que el sodio, que es relativamente abundante en los asteroides, pudiera ser el elemento que impulsa esta actividad".

Masiero y su equipo se inspiraron en las observaciones de las Gemínidas. Cuando los meteoroides, pequeños trozos de escombros rocosos del espacio, atraviesan la atmósfera de la Tierra como meteoros, se desintegran. Pero antes de que lo hagan, la fricción con la atmósfera hace que el aire que rodea a los meteoroides alcance miles de grados, generando luz. El color de esta luz representa los elementos que contienen. El sodio, por ejemplo, crea un tinte anaranjado.

Se sabe que las Gemínidas son bajas en sodio y hasta ahora se suponía que estos pequeños trozos de roca perdían de alguna manera su sodio después de dejar el asteroide. Ahora, el nuevo estudio sugiere que el sodio puede desempeñar un papel clave en la expulsión de los meteoroides que originan las Gemínidas desde la superficie de Faetón.

Los investigadores piensan que a medida que el asteroide se acerca al Sol, su sodio se calienta y se vaporiza. Este proceso habría agotado el sodio de la superficie hace mucho tiempo, pero el sodio dentro del asteroide aún se calienta, se vaporiza y emana al espacio a través de grietas y fisuras en la corteza más externa de Faetón.

Estos chorros proporcionarían suficiente empuje para expulsar los escombros rocosos de su superficie. Entonces, el sodio burbujeante podría explicar no solo el brillo similar a un cometa del asteroide, sino también cómo los meteoroides de las Gemínidas serían expulsados del asteroide y por qué contienen poco sodio.

"Los asteroides como Faetón tienen una gravedad muy débil, por lo que no se necesita mucha fuerza para arrancar los escombros de la superficie o desalojar la roca de una fractura", explica Björn Davidsson, científico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y un coautor del estudio.

“Nuestros modelos sugieren que todo lo que se necesita para hacer esto son cantidades muy pequeñas de sodio, nada explosivo, como el vapor en erupción de la superficie de un cometa helado; es más como una efervescencia constante".

Para averiguar si el sodio se convierte en vapor y sale de la roca de un asteroide, los investigadores analizaron muestras del meteorito Allende, que cayó sobre México en 1969, en un laboratorio del JPL.

El meteorito puede provenir de un asteroide comparable a Faetón y pertenece a una clase de meteoritos, llamados condritas carbonáceas, que se formaron durante los primeros días del sistema solar. Luego, los investigadores calentaron las virutas del meteorito a la temperatura más alta que Faetón experimentaría cuando se acerca al Sol.

"Esta temperatura está en el punto en que el sodio se escapa de sus componentes rocosos", explica Yang Liu, científico del JPL y coautor del estudio. “Así que simulamos este efecto de calentamiento en el transcurso de un 'día' en Phaethon - su período de rotación es de tres horas - y, al comparar los minerales de las muestras antes y después de nuestras pruebas de laboratorio, el sodio se perdió, mientras que los otros elementos permanecieron. Esto sugiere que lo mismo puede estar sucediendo en Faetón y parece estar de acuerdo con los resultados de nuestros modelos".

El nuevo estudio respalda la creciente evidencia de que categorizar objetos pequeños en nuestro sistema solar como "asteroides" y "cometas" dependiendo no solo de la cantidad de hielo que contienen es simplificar demasiado y que también habría que tener en cuenta otros elementos que pueden evaporarse a temperaturas más altas.

“Nuestro último hallazgo es que si las condiciones son las adecuadas, el sodio puede explicar la naturaleza de algunos asteroides activos, haciendo que el espectro entre asteroides y cometas sea aún más complejo de lo que creíamos”, sentencia Masiero.

El estudio, titulado "Volatilidad del sodio en condritas carbonáceas a temperaturas consistentes con asteroides de perihelia baja", se publicó en The Planetary Science Journal el 16 de agosto de 2021.