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101955 Bennu

101955 Bennu ( designación provisional 1999 RQ 36 ) es un asteroide carbonoso del grupo Apolo descubierto por el Proyecto LINEAR el 11 de septiembre de 1999. Es un objeto potencialmente peligroso que figura en la Tabla de Riesgo Sentry y tiene la calificación acumulativa más alta en Palermo. Escala de Peligro de Impacto Técnico . [9] Tiene una probabilidad acumulada de 1 en 1750 de impactar la Tierra entre 2178 y 2290, siendo el mayor riesgo el 24 de septiembre de 2182. [10] [11] Lleva el nombre de Bennu , el antiguo pájaro mitológico egipcio asociado con el Sol , creación y renacimiento.

101955 Bennu tiene un diámetro medio de 490 m (1610 pies; 0,30 millas) y ha sido observado extensamente por el radar planetario del Observatorio de Arecibo y la Red de Espacio Profundo Goldstone . [5] [12] [13]

Bennu era el objetivo de la misión OSIRIS-REx que devolvió muestras del asteroide a la Tierra. [14] [15] [16] La nave espacial, lanzada en septiembre de 2016, llegó al asteroide dos años después y cartografió su superficie en detalle, buscando posibles sitios de recolección de muestras. [17] El análisis de las órbitas permitió calcular la masa de Bennu y su distribución. [18] En octubre de 2020, OSIRIS-REx aterrizó brevemente y recolectó una muestra de la superficie del asteroide. [19] [20] [21] Una cápsula que contenía la muestra fue devuelta y aterrizó en la Tierra en septiembre de 2023, con la distribución y el análisis de la muestra en curso. [22] [23] [24] El 15 de mayo de 2024, se informó una descripción general de los estudios analíticos preliminares sobre las muestras devueltas. [25]

Descubrimiento y observación

Serie de imágenes de radar Goldstone de 1999 que muestran la rotación de Bennu.

Bennu fue descubierto el 11 de septiembre de 1999 durante un estudio de asteroides cercanos a la Tierra realizado por Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR). [3] El asteroide recibió la designación provisional 1999 RQ 36 y se clasificó como asteroide cercano a la Tierra . [26] Bennu fue observado extensamente por el Observatorio de Arecibo y la Red de Espacio Profundo Goldstone utilizando imágenes de radar cuando Bennu se acercó a la Tierra el 23 de septiembre de 1999. [27] [12]

Nombrar

El nombre Bennu fue seleccionado entre más de ocho mil entradas de estudiantes de docenas de países de todo el mundo que participaron en un "¡Nombra ese asteroide!" concurso organizado por la Universidad de Arizona , The Planetary Society y el Proyecto LINEAR en 2012. [1] [28] El estudiante de tercer grado Michael Puzio de Carolina del Norte propuso el nombre en referencia al ave mitológica egipcia Bennu . Para Puzio, la nave espacial OSIRIS-REx con su brazo TAGSAM extendido se parecía a la deidad egipcia, que normalmente se representa como una garza. [1]

Sus características llevarán el nombre de pájaros y criaturas parecidas a pájaros de la mitología. [29]

Características físicas

Animación de Bennu girando, fotografiada por OSIRIS-REx en diciembre de 2018.

Bennu tiene una forma aproximadamente esferoidal, parecida a una peonza . El eje de rotación de Bennu está inclinado 178 grados con respecto a su órbita; el sentido de rotación alrededor de su eje es retrógrado con respecto a su órbita. [5] Si bien las observaciones iniciales de radar terrestres indicaron que Bennu tenía una forma bastante suave con un prominenteUna roca de 10 a 20 m en su superficie, [30] los datos de alta resolución obtenidos por OSIRIS-REx revelaron que la superficie es mucho más rugosa con más de 200 rocas más grandes que10 m en la superficie, el mayor de los cuales es58 m de ancho. [5] Los cantos rodados contienen vetas de minerales de carbonato con alto albedo que se cree que se formaron antes de la formación del asteroide debido a los canales de agua caliente en el cuerpo principal, mucho más grande. [31] [32] Las venas varían de 3 a 15 centímetros de ancho y pueden tener más de un metro de largo, mucho más grandes que las venas de carbonato que se ven en los meteoritos . [32]

Hay una cresta bien definida a lo largo del ecuador de Bennu. La presencia de esta cresta sugiere que se han acumulado partículas de regolito de grano fino en esta área, posiblemente debido a su baja gravedad y su rápida rotación (aproximadamente una vez cada 4,3 horas). [30] La observación realizada por la nave espacial OSIRIS-REx ha demostrado que Bennu está girando más rápido con el tiempo. [33] Este cambio en la rotación de Bennu es causado por el efecto Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack . [33] Debido a la emisión desigual de radiación térmica desde su superficie a medida que Bennu gira bajo la luz del sol, el período de rotación de Bennu disminuye aproximadamente un segundo cada 100 años. [33]

Las observaciones de este planeta menor realizadas por el Telescopio Espacial Spitzer en 2007 dieron un diámetro efectivo de484 ± 10 m , lo que está en línea con otros estudios. Tiene un albedo geométrico visible bajo de0,046 ± 0,005 . Se midió la inercia térmica y se encontró que variaba aproximadamente un 19% durante cada período de rotación. Basándose en esta observación, los científicos estimaron (incorrectamente) un tamaño de grano de regolito moderado , que oscilaba entre varios milímetros y un centímetro, distribuido uniformemente. No se ha detectado ninguna emisión de una posible coma de polvo alrededor de Bennu, lo que sitúa un límite de 10,6 g  de polvo en un radio de 4.750 km. [34]

Las observaciones astrométricas realizadas entre 1999 y 2013 han demostrado que 101955 Bennu está influenciado por el efecto Yarkovsky , lo que provoca que el semieje mayor de su órbita se desvíe en promedio una284 ± 1,5  metros/año. El análisis de los efectos gravitacionales y térmicos ha dado una densidad aparente de ρ =1190 ± 13  kg/m 3 , que es sólo ligeramente más densa que el agua. Por lo tanto, la macroporosidad predicha es40 ± 10 %, sugiriendo que el interior tiene estructura de pilotes de escombros o incluso huecos. [35] La masa estimada es(7,329 ± 0,009) × 10 10  kg . [5]

Fotometría y espectroscopia.

Las observaciones fotométricas de Bennu en 2005 arrojaron un período de rotación sinódico de4,2905 ± 0,0065 h . Tiene una clasificación de tipo B , que es una subcategoría de asteroides carbonosos . Las observaciones polarimétricas muestran que Bennu pertenece a la rara subclase F de asteroides carbonosos, que generalmente se asocia con características cometarias. [8] Las mediciones en una variedad de ángulos de fase mostraron una pendiente de la función de fase de 0,040 magnitudes por grado, que es similar a la de otros asteroides cercanos a la Tierra con albedo bajo. [36]

Antes de OSIRIS-REx, la espectroscopia indicaba una correspondencia con los meteoritos de condrita carbonosa CI y/o CM , [37] [38] [39] incluida la magnetita mineral de condrita carbonosa . [40] [41] [42] La magnetita, un producto de agua espectralmente prominente [43] [44] [ 45] [46] [47] pero destruido por el calor, [47] es un importante sustituto de los astrónomos [48] [49 ] [50] incluido el personal de OSIRIS-REx. [51]

Agua

Según Dante Lauretta, [52] investigador principal de OSIRIS-REx, "Bennu parece ser un objetivo muy rico en agua, y el agua es el bien más interesante y quizás el más lucrativo que se puede extraer de un asteroide". [53] [54]

Predicho de antemano, [55] Dante Lauretta (Universidad de Arizona) reitera que Bennu es rico en agua, ya detectable mientras OSIRIS-REx todavía estaba técnicamente en aproximación. [56]

Los estudios espectroscópicos preliminares de la superficie del asteroide realizados por OSIRIS-REx confirmaron la magnetita y el vínculo meteorito-asteroide, [57] [58] [59] dominados por filosilicatos . [60] [61] [62] Los filosilicatos, entre otros, retienen agua. [63] [64] [65] Los espectros de agua de Bennu fueron detectables en la aproximación, [58] [66] revisados ​​por científicos externos, [67] [43] luego confirmados desde la órbita. [40] [68] [69] [70]

Las observaciones de OSIRIS-REx han dado como resultado una estimación conservadora (autodenominada) de aproximadamente 7 x 10 8 kg de agua en una sola forma, despreciando formas adicionales. Este es un contenido de agua de ~1% en peso, y potencialmente mucho más. A su vez, esto sugiere bolsas de agua transitorias debajo del regolito de Bennu. El agua superficial puede perderse de las muestras recolectadas. Sin embargo, si la cápsula de retorno de la muestra mantiene bajas temperaturas, los fragmentos más grandes (escala de centímetros) pueden contener cantidades mensurables de agua adsorbida y alguna fracción de los compuestos de amonio de Bennu. [70] Una estimación independiente, que incluye otras formas de almacenamiento de agua, es del 6,2% en peso. [71]

Las instalaciones de muestras de la NASA y la universidad se están preparando para asegurar, estudiar y curar la muestra, que se prevé sea rica en agua y compuestos orgánicos. [72] [73] [74]

El SAL (Laboratorio de Análisis de Muestras) alemán se está preparando para recibir agua cosmoquímica de Ryugu, Bennu y otros cuerpos sin aire. [75]

Actividad

Bennu es un asteroide activo , [76] [77] [78] [79] que emite esporádicamente columnas de partículas [80] [81] y rocas de hasta 10 cm (3,9 pulgadas), [82] [83] (no polvo , definido como decenas de micrómetros). [84] [85] Los científicos plantean la hipótesis de que las liberaciones pueden ser causadas por fracturación térmica, liberación de volátiles a través de la deshidratación de filosilicatos , bolsas de agua subterránea, [70] y/o impactos de meteoritos . [83]

Antes de la llegada de OSIRIS-REx, Bennu había mostrado una polarización consistente con el cometa Hale-Bopp y 3200 Phaethon , un cometa de roca . [8] Bennu, Phaethon y los cometas Manx inactivos [86] son ​​ejemplos de asteroides activos. [87] [88] [78] Los asteroides de tipo B que muestran un color azul en particular, pueden ser cometas inactivos, [89] [90] [91] [92] [70] similares a Ryugu pero en una etapa anterior . [93] Si la IAU declara que Bennu es un objeto de estado dual, su designación de cometa sería P/ 1999 RQ 36 (LINEAR). [94]

El asteroide Bennu expulsa partículas
Misión OSIRIS-REx [83] [33] [95]

Características de la superficie

Superficie del regolito del asteroide Bennu

Todas las características geológicas de Bennu llevan el nombre de varias especies de aves y figuras de aves de la mitología. [96] Las primeras características que se nombraron fueron los últimos cuatro sitios de muestra candidatos de OSIRIS-REx, a los que el equipo les dio nombres no oficiales en agosto de 2019. [97] El 6 de marzo de 2020, la IAU anunció los primeros nombres oficiales para 12 superficies de Bennu. características, incluidas regiones (regiones geográficas amplias), cráteres, dorsa (crestas), fosas (surcos o trincheras) y saxa (rocas y cantos rodados). [98]

Los análisis mostraron que las partículas que componen el exterior de Bennu están poco empaquetadas y ligeramente unidas entre sí; "La nave espacial se habría hundido en Bennu si no hubiera disparado sus propulsores para retroceder inmediatamente después de agarrar polvo y rocas de la superficie del asteroide". [99] El análisis también reveló que el calor del Sol fractura las rocas en Bennu en sólo 10.000 a 100.000 años en lugar de millones de años como se pensaba antes. [100]

Sitios de muestra candidatos

El 12 de diciembre de 2019, después de un año de cartografiar la superficie de Bennu, se anunció un sitio objetivo. Llamada Nightingale, el área está cerca del polo norte de Bennu y se encuentra dentro de un pequeño cráter dentro de un cráter más grande. Se seleccionó Osprey como sitio de muestra de respaldo. [102]

Los últimos cuatro sitios de muestra candidatos de OSIRIS-REx

Funciones nombradas por la IAU

Mapa de Bennu que muestra las ubicaciones de las características de superficie nombradas por la IAU

Origen y evolución

El material carbonoso que compone Bennu provino originalmente de la desintegración de un cuerpo padre mucho más grande: un planetoide o un protoplaneta . Pero como casi toda la materia del Sistema Solar , los orígenes de sus minerales y átomos se encuentran en estrellas moribundas como las gigantes rojas y las supernovas . [104] Según la teoría de la acreción , este material se juntó hace 4.500 millones de años durante la formación del Sistema Solar .

La mineralogía básica y la naturaleza química de Bennu se habrían establecido durante los primeros 10 millones de años de la formación del Sistema Solar, cuando el material carbonoso sufrió cierto calentamiento geológico y transformación química dentro de un planetoide mucho más grande o un protoplaneta capaz de producir la presión necesaria. calor e hidratación (si es necesario), en minerales más complejos. [30] Bennu probablemente comenzó en el cinturón interior de asteroides como un fragmento de un cuerpo más grande con un diámetro de 100 km. [105] Las simulaciones sugieren un 70% de posibilidades de que provenga de la familia Polana y un 30% de posibilidades de que derive de la familia Eulalia . [106] Los impactos en las rocas de Bennu indican que Bennu ha estado en una órbita cercana a la Tierra (separado del cinturón de asteroides principal ) durante 1 a 2,5 millones de años. [107]

Posteriormente, la órbita se desvió debido al efecto Yarkovsky y a resonancias de movimiento medio con los planetas gigantes, como Júpiter y Saturno . Varias interacciones con los planetas en combinación con el efecto Yarkovsky modificaron el asteroide, posiblemente cambiando su giro, forma y características de la superficie. [108]

Cellino et al. han sugerido un posible origen cometario de Bennu, basándose en las similitudes de sus propiedades espectroscópicas con los cometas conocidos. La fracción estimada de cometas en la población de objetos cercanos a la Tierra es8% ± 5% . [8] Esto incluye el cometa de roca 3200 Phaethon , descubierto y todavía numerado como asteroide. [109] [110]

Orbita

Diagrama de las órbitas de Bennu y los planetas interiores alrededor del Sol.

Bennu orbita alrededor del Sol con un período de 1,19 años (435 días) a partir de 2022 . [3] La Tierra se acerca a unos 480.000 km (0,0032  au ) de su órbita entre el 23 y el 25 de septiembre. El 22 de septiembre de 1999, Bennu pasó a 0,0147 au de la Tierra, y seis años después, el 20 de septiembre de 2005, pasó a 0,033 au de la Tierra. [1] Las próximas aproximaciones cercanas de menos de 0,04 ua serán el 30 de septiembre de 2054 y luego el 23 de septiembre de 2060, lo que perturbará ligeramente la órbita. Entre la aproximación de 1999 y la de 2060, la Tierra completa 61 órbitas y Bennu 51. Una aproximación aún más cercana se producirá el 25 de septiembre de 2135, alrededor de 0,0014 ua (ver tabla). [1] En los 75 años transcurridos entre las aproximaciones 2060 y 2135, Bennu completa 64 órbitas, lo que significa que su período habrá cambiado a 1,17 años (427 días). [111] La aproximación a la Tierra en 2135 aumentará el período orbital a aproximadamente 1,24 años (452 ​​días). [111] Antes del acercamiento a la Tierra en 2135, la distancia máxima de Bennu a la Tierra ocurre el 27 de noviembre de 2045 a una distancia de 2,34 AU (350 millones de kilómetros). [112]

Posible impacto terrestre

En promedio, se puede esperar que un asteroide con un diámetro de 500 m (1.600 pies; 0,31 millas) impacte la Tierra aproximadamente cada 130.000 años. [116] Un estudio dinámico de 2010 realizado por Andrea Milani y sus colaboradores predijo una serie de ocho posibles impactos terrestres por parte de Bennu entre 2169 y 2199. La probabilidad acumulada de impacto depende de las propiedades físicas de Bennu que eran poco conocidas en ese momento, pero que se encontraron. no exceder el 0.071% para los ocho encuentros. [117] Los autores reconocieron que una evaluación precisa de la probabilidad de impacto de 101955 Bennu con la Tierra requeriría un modelo de forma detallado y observaciones adicionales (ya sea desde el suelo o desde naves espaciales que visiten el objeto) para determinar la magnitud y dirección del efecto Yarkovsky. .

La publicación del modelo de forma y de la astrometría basada en observaciones de radar obtenidas en 1999, 2005 y 2011 [27] hizo posible una estimación mejorada de la aceleración de Yarkovsky y una evaluación revisada de la probabilidad de impacto. En 2014, la mejor estimación de la probabilidad de impacto fue una probabilidad acumulada del 0,037 % en el intervalo de 2175 a 2196. [118] Esto corresponde a una puntuación acumulada en la escala de Palermo de −1,71. Si ocurriera un impacto, la energía cinética esperada asociada con la colisión sería de 1.200 megatones en equivalente de TNT (a modo de comparación, el equivalente de TNT de Tsar Bomba , el arma nuclear más poderosa jamás probada, era de aproximadamente 54 megatones, [10] y eso del evento Tunguska , el impacto más energético registrado en la historia, se ha estimado en 3 a 5 megatones, [119] aunque otra estimación es de 20 a 30 megatones [120] .

La solución orbital de 2021 amplió los impactadores virtuales del año 2200 al año 2300 y aumentó ligeramente la escala de impacto acumulada de Palermo a −1,42. La solución incluyó incluso las masas estimadas de otros 343 asteroides y representa alrededor del 90% de la masa total del cinturón de asteroides principal . [11]

2060/2135 aproximaciones cercanas

Animación de la posición de 101955 Bennu en relación con la Tierra, mientras ambos orbitan alrededor del Sol, en los años 2128 a 2138. Cerca del final de la animación se muestra la aproximación cercana de 2135.
   Tierra  ·   101955 Bennu

Bennu pasará a 0,005 au (750.000 km; 460.000 mi) de la Tierra el 23 de septiembre de 2060, [1] mientras que, a modo de comparación, la distancia orbital promedio de la Luna ( distancia lunar ) es de 384.402 km (238.856 mi) y solo cambiará a 384.404 km. dentro de 50 años. Bennu será demasiado oscuro para ser visto con binoculares comunes. [121] La aproximación cercana de 2060 provoca divergencia en la aproximación cercana de 2135. El 25 de septiembre de 2135, la distancia de aproximación a la Tierra es 0,00136 au (203 000 km; 126 000 mi) ±20 mil km. [1] No hay posibilidad de un impacto con la Tierra en 2135. [122] [10] El enfoque de 2135 creará muchas líneas de variaciones y Bennu puede pasar a través de un ojo de cerradura gravitacional durante el paso de 2135, lo que podría crear un escenario de impacto en el futuro. encontrar. Todos los ojos de cerradura tienen menos de ~20 km de ancho y algunos tienen sólo 5 metros de ancho. [123]

2182

El impactador virtual más amenazador tendrá lugar el martes 24 de septiembre de 2182, cuando hay una probabilidad de 1 entre 2.700 de que impacte la Tierra, [10] pero el asteroide podría estar tan lejos de la Tierra como el Sol. [115] Para impactar la Tierra el 24 de septiembre de 2182, Bennu debe pasar a través de un ojo de cerradura de aproximadamente 5 km de ancho el 25 de septiembre de 2135. [123] Los siguientes dos mayores riesgos ocurren en 2187 (1:14.000) y 2192 (1:26.000). [10] Existe una probabilidad acumulada de 1 entre 1.800 de que se produzca un impacto en la Tierra entre 2178 y 2290. [10]

A largo plazo

Lauretta et al. informó en 2015 los resultados de una simulación por computadora, concluyendo que es más probable que 101955 Bennu sea destruido por alguna otra causa:

La órbita de Bennu es intrínsecamente dinámicamente inestable, como lo son las de todos los OCT . Para obtener información probabilística sobre la evolución futura y el destino probable de Bennu más allá de unos pocos cientos de años, rastreamos 1.000 "Bennus" virtuales durante un intervalo de 300 millones de años con las perturbaciones gravitacionales de los planetas Mercurio-Neptuno incluidas. Nuestros resultados... indican que Bennu tiene un 48% de posibilidades de caer al Sol. Existe un 10% de probabilidad de que Bennu sea expulsado del Sistema Solar interior, muy probablemente después de un encuentro cercano con Júpiter. La mayor probabilidad de impacto de un planeta es con Venus (26%), seguido de la Tierra (10%) y Mercurio (3%). Las probabilidades de que Bennu choque con Marte son solo del 0,8% y hay un 0,2% de posibilidades de que Bennu eventualmente choque con Júpiter. [108]

Lluvia de meteoros

Como asteroide activo con una pequeña distancia mínima de intersección orbital desde la Tierra, Bennu puede ser el cuerpo matriz de una débil lluvia de meteoritos . Las partículas de Bennu irradiarían alrededor del 25 de septiembre desde la constelación austral de Sculptor . [124] Se espera que los meteoros estén cerca del límite de visibilidad a simple vista y solo produzcan una velocidad cenital por hora inferior a 1. [124]

Exploración

OSIRIS-REx

La exitosa recolección de muestras de octubre de 2020, que muestra a OSIRIS-REx aterrizando en el sitio de muestras de Nightingale

La misión OSIRIS-REx del programa Nuevas Fronteras de la NASA se lanzó hacia 101955 Bennu el 8 de septiembre de 2016. El 3 de diciembre de 2018, la nave espacial llegó al asteroide Bennu después de un viaje de dos años. [17] Una semana después, en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Estadounidense , los investigadores anunciaron que OSIRIS-REx había descubierto evidencia espectroscópica de minerales hidratados en la superficie del asteroide, lo que implicaba que había agua líquida en el cuerpo padre de Bennu antes de que se separara. [125] [5]

El 20 de octubre de 2020, OSIRIS-REx descendió al asteroide y lo " despegó " [19] mientras recolectaba con éxito una muestra. [126] El 7 de abril de 2021, OSIRIS-REx completó su sobrevuelo final sobre el asteroide y comenzó a alejarse lentamente de él. [127] El 10 de mayo de 2021, se completó la salida con OSIRIS-REx mientras aún se lograba contener la muestra del asteroide. [24] OSIRIS-REx devolvió muestras a la Tierra en 2023 [128] a través de una cápsula lanzada en paracaídas, finalmente, desde la nave espacial a la superficie de la Tierra en Utah el 24 de septiembre de 2023. [19]

Poco después de que el contenedor de muestra fuera recuperado y transferido a una cámara hermética en el Centro Espacial Johnson en Houston, Texas, se abrió la tapa del contenedor. Los científicos comentaron que "encontraron polvo negro y escombros en la plataforma de aviónica del recipiente científico OSIRIS-REx" en la apertura inicial. Se planean más estudios. El 11 de octubre de 2023, se abrió la cápsula recuperada para revelar un "primer vistazo" al contenido de la muestra del asteroide. [129] El 13 de diciembre de 2023, se informaron estudios adicionales de la muestra devuelta que revelaron moléculas orgánicas , así como materiales desconocidos que requieren más estudios para tener una mejor idea de su composición y composición. [130] [131] El 11 de enero de 2024, la NASA informó que finalmente había abierto por completo, después de tres meses de intentos, el contenedor recuperado con muestras del asteroide Bennu. [132] [133] [134] El peso total del material recuperado pesaba 121,6 g (4,29 oz), más del doble del objetivo de la misión. [135] El 15 de mayo de 2024, se informó una descripción general de los estudios analíticos preliminares sobre las muestras devueltas. [25]

Selección

El asteroide Bennu fue seleccionado entre más de medio millón de asteroides conocidos por el comité de selección de OSIRIS-REx. La principal limitación para la selección fue la proximidad a la Tierra, ya que la proximidad implica un impulso bajo (Δv) necesario para alcanzar un objeto desde la órbita terrestre. [136] Los criterios estipulaban un asteroide en una órbita con baja excentricidad, baja inclinación y un radio orbital de0,8–1,6  ua . [137] Además, el asteroide candidato para una misión de devolución de muestras debe tener regolito suelto en su superficie, lo que implica un diámetro superior a 200 metros. Los asteroides más pequeños normalmente giran demasiado rápido para retener polvo o partículas pequeñas. Finalmente, el deseo de encontrar un asteroide con material de carbono prístino del Sistema Solar temprano, que posiblemente incluya moléculas volátiles y compuestos orgánicos , redujo aún más la lista.

Con los criterios anteriores aplicados, cinco asteroides quedaron como candidatos para la misión OSIRIS-REx, y se eligió a Bennu, en parte por su órbita potencialmente peligrosa. [137]

En el Smithsonian

Desde el 3 de noviembre de 2023, una parte de la muestra se exhibe en la Sala de Meteoritos del Museo Nacional de Historia Natural (Washington, DC). [138]

Ver también

Referencias

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