Los asteroides: Conglomerados de «escombros»

Los asteroides están formados por un conglomerado de “escombros” de la nube primordial, que con el paso del tiempo han ido evolucionando por diversos factores, como es la radiación solar, los choques con otros asteroides, formación de pequeños cráteres, etc. Pero lo importante es determinar qué fuerzas son las que actúan para mantener cohesionados todos estos…

Jose Vicente Díaz Martínez

21 de diciembre de 2015

3 minutos

Asteroides, Astronomía, astronomía valencia, Sistema solar, Van der Waals

Los asteroides están formados por un conglomerado de “escombros” de la nube primordial, que con el paso del tiempo han ido evolucionando por diversos factores, como es la radiación solar, los choques con otros asteroides, formación de pequeños cráteres, etc. Pero lo importante es determinar qué fuerzas son las que actúan para mantener cohesionados todos estos trozos de material en un cuerpo de tan baja gravedad como es el caso de los asteroides. Un tipo de asteroide que ha sido estudiado en profundidad es el asteroide de tipo amor (25143) Itokawa. Este asteroide fue visitado en el año 2005 por la nave Hayabusa, que pudo tomar toda una serie de datos del asteroide, como su masa, dimensiones, densidad,etc. Se trata de un asteroide de dimensiones 535x294x209 m , con una masa de 3.51 x 1010 Kg y una densidad estimada de 1.9 g/cm³, su gravedad es de 0.0001m/s² y la velocidad de escape del asteroide de 0.0002 km/s. Como se observa tiene una baja gravedad, por tanto todo el conglomerado de escombros están unidos por fuerzas de cohesión que son superiores a la fuerza de la propia gravedad del objeto.

Asteroide itokawa, descubierto en 1998 por el telescopio LINEAR-fuente wikipedia

Todos los asteroides tienen una fuerza gravitatoria muy baja, como hemos visto en el Itokawa, y unas densidades muy por debajo que la densidad de los meteoritos recogidos en Tierra, esto indica que la mayoría de los asteroides tienen una alta porosidad.

Según la porosidad los podemos dividir en tres tipos:

-(1) Asteroides sólidos.

-(2) Asteroides con una macroporosidad alrededor del 20% con alta probabilidad de fragmentación.

-(3) Asteroides con macroporosidad mayor del 30% que sería el caso de estructuras tipo “pilas de escombros”.

En general se puede decir que los asteroides tienen una alta macroporosidad en su interior, manteniendo así mismo el material suelto en la superficie, que debido a la poca fricción y gravedad hace que las pequeñas partículas no puedan rellenar las fracturas y huecos del objeto. Esta alta porosidad provoca también que los choques sobre estos asteroides se atenúen rápidamente y que se formen cráteres por compactación y no por eyección de material. Por tanto en el interior de estos asteroides tan porosos hay muchos huecos.

La sonda que visitó al asteroide Itokawa despejó muchas dudas sobre la estructura de los asteroides. Este en particular tiene una alta velocidad de rotación por lo que si es una pila de escombros cabría pensar que las fuerzas centrípetas llegarían a vencer a su baja gravedad y llegarían a romper el asteroide, pero no es así. La solución es la siguiente, estos cuerpos se mantienen unidos por fuerzas de Van der Waals[1].

Las fuerzas de Van der Waals, que son fuerzas atractivas o repulsivas entre moléculas, serían las responsables de la cohesión de los granos de polvo del regolito de los asteroides. El regolito es una capa continua de material fragmentario, producida por impactos meteoríticos, que forma los depósitos superficiales en los asteroides. Las fuerzas de Van der Waals pueden explicar la evolución de los asteroides, y su escala de tamaños, y también explicaría la estructura y evolución de los anillos planetarios. Para el caso de los asteroides los granos de polvo experimentan una fuerza de cohesión entre sí debido a la fuerza de Van der Waals. Esto provoca que todo el regolito este cohesionado y no salga despedida ninguna roca de la pila de escombros.

Todo este material que está sobre la superficie del asteroide puede sufrir erosión, porque aunque esté en el vacío hay ciertas influencias que pueden erosionar la superficie del asteroide, por ejemplo los impactos, la implantación de iones de viento solar, pulverización o bombardeo de micrometeoritos. Estas influencias provocan una erosión espacial, para estudiar este tipo de erosión se suele tomar como referencia la superficie lunar y compararla con la superficie de los asteroides.

Superficie de la luna y Asteroide Gaspra (Imágenes cortesía NASA)

[1] “Scaling forces to asteroid surfaces: The rol of cohesion”, Scheeres et al- Feb 2010

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2 respuestas a “Los asteroides: Conglomerados de «escombros»”

Detectadas dos nuevas lluvias de meteoros – UNIVERSO Blog

May 24, 2020 at 7:05 pm

[…] meteoros están asociados a cometas y asteroides, estos cometas y asteroides siguen órbitas alrededor del Sol, entonces los restos de estos cuerpos […]

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Wilmer Diaz Soto

marzo 15, 2022 at 5:23 pm

Saludo estimado señor José Vicente Díaz Martínez. Mis felicitaciones por su labor de difundir el saber científico con pasión y acierto. Soy un filósofo aficionado que teoriza sobre ciertos problemas, -incluyendo los de carácter físico-, por lo que casi siempre nadie presta atención a mis especulaciones peregrinas. Como sea, espero que tenga la gentileza de conocer mi hipótesis sobre el Gravitomagnetismo (*) y algunos comentarios sobre su artículo “Los asteroides: Conglomerados
de «escombros»”, (Dic. 2015).

En su artículo usted argumenta que en asteroides como el Itakawa, “todo el conglomerado de escombros están unidos por fuerzas de cohesión que son superiores a la fuerza de la propia gravedad del objeto”, y que “estos cuerpos se mantienen unidos por fuerzas de Van der Waals”. Bien, yo concuerdo en ello y acoto que las tales fuerzas forman parte de la fundamental fuerza electromagnética, que es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica y la interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos. La fuerza electromagnética junta los átomos, con los cuales se forman las moléculas, y después sirve igualmente para mantener tal unión. Puesto que átomos y moléculas están unidos por esta fuerza, entonces toda masa es electromagnética y, en consecuencia, toda masa tiene la capacidad de atraer y de ser atraída.

Las mismas fuerzas de Van der Waals explicarían la atracción entre partículas en la microgravedad de la Estación Espacial Internacional EEI (**). Partículas de sal de mesa, o de café, colocadas en una bolsa plástica, no flotan separadas, sino que se agrupan en cuestión de segundos y logran una concentración elevada, a temperatura y presión ambiente. (La bolsa constituye un “sistema cerrado”, ubicado dentro de otro más grande, que es la misma estación). Los científicos afirman que: “Estos resultados se consideran una analogía de acreción planetaria; es decir, son útiles para entender las primeras etapas de la formación de protoplanetas, ya que se cree que estos surgieron por acumulación de gases interestelares y partículas de polvo que formaron „grumos‟ cada vez más densos”. Las fuerzas de Van der Walls también explicarían la adherencia del agua sobre la piel de los astronautas, cuando estos exprimen un trapo o se colocan gotas sobre los ojos.
Con respecto a los asteroides se considera que éstos son los materiales más antiguos del Sistema Solar, con una composición que refleja la de las primitivas nebulosas solares. Algunos científicos creen que se originaron a partir de la colisión de cuerpos mayores que no llegaron a conformar un planeta, -por la influencia gravitatoria de Júpiter-, mientras que otros piensan que son los restos de un planeta que se formó pero que se destruyó. Si fueran los restos de un planeta, cabe preguntarse si diversos trozos corresponden a distintas capas, o al núcleo, de ese extinto planeta. Los asteroides están hechos de diferentes tipos de rocas, pero algunos tienen arcillas o metales, como el níquel y el hierro. Algunos son compactos, de una sola pieza, pero otros son compuestos por aglomeración de escombros. Por sus pequeños tamaños, tienen una gravedad muy débil; tanto así que un vehículo espacial no podría aterrizar sino acoplarse o anclarse de alguna forma.
Una hipótesis dice que los fragmentos producidos por una colisión catastrófica se reacumulan por la gravedad, lo que da lugar a algunos asteroides como el Itokawa (de unos 500 m de largo), que no es más que un “montón de escombros rocosos”, en vez de una única gran roca. El mismo mecanismo explicaría la existencia de sistemas de asteroides binarios, en los que un asteroide pequeño hace de luna, orbitando alrededor de un asteroide principal. Se supone que el asteroide pequeño fue capturado por la gravedad del más grande, luego que uno original fue impactado y fragmentado en escombros. Existen otros pares llamados asteroides dobles porque sus masas son casi iguales. Un ejemplo de asteroide binario es 1999 KW4, que consiste de una roca espacial de poco menos de una milla de ancho (aproximadamente 1.5 km), con un asteroide compañero de 0.3 millas de ancho (0.5 km de ancho).

Ahora bien, ¿Si cualquier cuerpo tiene gravedad por el solo hecho de tener masa, y la atracción gravitatoria depende de la diferencia de masas, grandes y pequeñas, porque los demás asteroides, que han podido estar en contacto, no se atraen entre sí y forman parejas?
Mi hipótesis es que la fuerza de atracción gravitatoria entre algunos asteroides estaría asociada a la cantidad de masa, cargas magnéticas, y campos magnéticos, lo cual sería un ejemplo de una Interacción Gravitomagnética Simple. Durante la formación del sistema solar, varios factores ayudaron a ensamblar a estos peñones: la fricción producida por la alta velocidad de rotación de la materia primordial, el calor, y conforme agregaban más masa, mas aumentaba la carga eléctrica y la fuerza de atracción de un campo electromagnético. Luego del enfriamiento y ralentización, esta carga electromagnética se conserva. Es preciso indicar que la mayoría de los cuerpos, en los distintos estados de agregación molecular, no tienen propiedades de atracción magnética, como en un imán, porque no tienen las polaridades alineadas hacia un norte y hacia un sur, sino en diversas direcciones. Pero los asteroides más ferrosos podrían tener carga magnética multipolar, y pueden interactuar con otros cuerpos similares, de igual o menor masa. Debido a sus cargas multipolares, estos asteroides se atraen y se repelen. Otros no lo hacen porque carecen de estas cargas multipolares y son menos magnéticos. Por esta razón “gravitomagnetica”, los asteroides binarios y dobles se atraerían mutuamente y, probablemente, algunos peñones grandes atrajeron los detritos y escombros que componen los asteroides como el de Itokawa. Claro está, falta comprobar si, efectivamente, estos asteroides tienen magnetismo multipolar.
Wilmer Díaz Soto, 15 marzo 2022

(*) Dirección de mi estudio “Hipótesis del Gravitomagnetismo. Un nuevo enfoque epistemológico y científico sobre la gravedad”. https://issuhub.com/view/index/51576

(**) Experimento con granos en microgravedad. S. Love, D. Pettit, 2004. https://www.youtube.com/watch?v=jXYlrw2JQwo.

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