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162173 Ryugu

162173 Ryugu ( designación provisional 1999 JU 3 ) es un objeto cercano a la Tierra y un asteroide potencialmente peligroso del grupo Apolo . Mide aproximadamente 900 metros (3000 pies) de diámetro y es un objeto oscuro del raro tipo espectral Cb, [11] con cualidades tanto de un asteroide de tipo C como de un asteroide de tipo B. En junio de 2018, la nave espacial japonesa Hayabusa2 llegó al asteroide. [12] Después de realizar mediciones y tomar muestras, Hayabusa2 salió de Ryugu hacia la Tierra en noviembre de 2019 [13] [14] y regresó la cápsula de muestra a la Tierra el 5 de diciembre de 2020. [14] Las muestras mostraron la presencia de compuestos orgánicos, como uracilo (uno de los cuatro componentes del ARN ) y vitamina B3 .

Descubrimiento y nombre

Ryugu fue descubierto el 10 de mayo de 1999 por astrónomos del Lincoln Near - Earth Asteroid Research en el ETS del Lincoln Lab cerca de Socorro, Nuevo México , en los Estados Unidos. Se le dio la designación provisional 1999 JU 3. [1] El asteroide fue nombrado oficialmente "Ryugu" por el Minor Planet Center el 28 de septiembre de 2015 ( MPC 95804 ). [15] El nombre hace referencia a Ryūgū-jō (Palacio del Dragón), un palacio submarino mágico en un cuento popular japonés . En la historia, el pescador Urashima Tarō viaja al palacio a lomos de una tortuga, y cuando regresa, lleva consigo una caja misteriosa , muy parecida a Hayabusa2 que regresa con muestras. [1] [16]

Historia geológica

Ryugu se formó como parte de una familia de asteroides , perteneciente a Eulalia o Polana . [17] Es muy probable que esas familias de asteroides sean fragmentos de colisiones de asteroides pasadas. La gran cantidad de rocas en la superficie respalda una disrupción catastrófica del cuerpo original. [18] El cuerpo original de Ryugu probablemente experimentó deshidratación debido al calentamiento interno [17] y debe haberse formado en un entorno sin un campo magnético fuerte. [19] Después de esta disrupción catastrófica, parte de la superficie fue remodelada nuevamente por la rotación de alta velocidad del asteroide que forma la cresta ecuatorial (Ryujin Dorsum), a través de una falla interna y/o pérdida de masa. El área occidental geológicamente distinta ("bulto occidental") es probablemente el resultado de una falla interna asimétrica. [20] Se espera que las muestras de la superficie ayuden a revelar más de la historia geológica del asteroide. [17]

Se plantea la hipótesis de que Ryugu es un cometa extinto . [21]

Características

Órbita

El origen de 162173 Ryugu puede ser 495 Eulalia o 142 Polana . [22]
   Sol  ·    Tierra  ·    162173 Ryugu  ·    142 Polana  ·    495 Eulalia

Ryugu orbita alrededor del Sol a una distancia de 0,96–1,41 UA una vez cada 16 meses (474 ​​días; semieje mayor de 1,19 UA). Su órbita tiene una excentricidad de 0,19 y una inclinación de 6 ° respecto a la eclíptica . [2] Tiene una distancia mínima de intersección orbital con la Tierra de 95.443,442 km (0,000638 UA), equivalente a 0,23 distancias lunares . [2]

Físico

Un análisis preliminar realizado en 2012 por Thomas G. Müller et al. utilizó datos de varios observatorios y sugirió que el asteroide era "casi esférico", un hecho que dificulta conclusiones precisas, con rotación retrógrada , un diámetro efectivo de 0,85-0,88 km (0,528 millas) y un albedo geométrico de 0,044 a 0,050. Estimaron que los tamaños de grano de los materiales de su superficie están entre 1 y 10 mm. [7]

Las primeras imágenes tomadas por la sonda espacial Hayabusa2 al acercarse a una distancia de 700 km (430 mi) se publicaron el 14 de junio de 2018. Revelaron un cuerpo con forma de diamante.1 km de diámetro y confirmó su movimiento retrógrado [23] Entre el 17 y el 18 de junio de 2018, Hayabusa2 pasó de 330 a 240 km (210 a 150 mi) de Ryugu y capturó una serie de imágenes adicionales del acercamiento. [24] El astrónomo Brian May creó imágenes estereoscópicas a partir de datos recopilados unos días después. [25] Después de unos meses de exploración, los científicos de JAXA concluyeron que Ryugu es en realidad un montón de escombros con aproximadamente el 50% de su volumen siendo espacio vacío. [26]

La aceleración debida a la gravedad en el ecuador se ha evaluado en aproximadamente 0,11 mm/s2 , aumentando a 0,15 mm/s2 en los polos. La masa de Ryugu se estima en 450 millones de toneladas. [27] El asteroide tiene un volumen de 0,377 ± 0,005 km3 y una densidad aparente de 1,19 ± 0,03 g/cm3 según el modelo de forma. [3]

Forma

Secuencia de imágenes que muestra la rotación de Ryugu

Ryugu tiene una forma redonda con una cresta ecuatorial , llamada Ryujin Dorsum. Ryugu es un asteroide con forma de peonza similar a Bennu . La cresta se formó por fuertes fuerzas centrífugas durante una fase de rotación de alta velocidad, a través de deslizamientos de tierra y/o fallas internas. El lado occidental, también llamado abultamiento occidental, tiene una forma distintiva. Tiene una superficie lisa con una cresta ecuatorial aguda. Al modelar una rotación de alta velocidad del Ryugu actual, el material del subsuelo parece estructuralmente intacto y relajado en el abultamiento occidental, mientras que otras regiones son más sensibles a las fallas estructurales. Esto indica una falla estructural pasada en el abultamiento occidental (solo los elementos que no experimentaron fallas estructurales anteriormente son ahora sensibles a las fallas). [20] El abultamiento occidental está bordeado por las fosas Tokoyo y Horai.

Superficie

Imágenes de la superficie del asteroide realizadas con Hayabusa2

Las observaciones de Hayabusa2 mostraron que la superficie de Ryugu es muy joven y tiene una edad de 8,9 ± 2,5 millones de años según los datos recopilados del cráter artificial que fue creado con un explosivo por Hayabusa2 . [11] [28]

La superficie de Ryugu es porosa y no contiene polvo o contiene muy poco. Las mediciones con el radiómetro a bordo de MASCOT , que se llama MARA, mostraron una baja conductividad térmica de las rocas. Esta fue una medición in situ de la alta porosidad del material de las rocas. Este resultado mostró que la mayoría de los meteoritos que se originan en asteroides de tipo C son demasiado frágiles para sobrevivir a la entrada en la atmósfera de la Tierra . [29] [30] Las imágenes de la cámara de MASCOT, que se llama MASCam, mostraron que la superficie de Ryugu contiene dos tipos diferentes de roca casi negra con poca cohesión interna , pero no se detectó polvo. Un tipo de material rocoso en la superficie es más brillante con una superficie lisa y bordes afilados. El otro tipo de roca es oscuro con una superficie desmenuzable similar a una coliflor. El tipo oscuro de roca tiene una matriz oscura con inclusiones pequeñas, brillantes y espectralmente diferentes. Las inclusiones parecen similares a las condritas CI . [31] [32] Un efecto secundario inesperado de los propulsores de Hayabusa2 reveló una capa de material rojo oscuro de grano fino. [33]

Cráteres

Ryugu tiene 77 cráteres en la superficie. Ryugu muestra variaciones en la densidad de cráteres que no se pueden explicar por la aleatoriedad de la formación de cráteres. Hay más cráteres en latitudes más bajas y menos en latitudes más altas, y menos cráteres en el bulbo occidental (160°E – 290°E) que en la región alrededor del meridiano (300°E – 30°E). Esta variación se considera una evidencia de una historia geológica complicada de Ryugu. [34] La superficie tiene un cráter artificial, que fue formado intencionalmente por el Small Carry-on Impactor (SCI), que fue desplegado por Hayabusa2 . SCI disparó una masa de cobre de 2 kg sobre la superficie de Ryugu el 5 de abril de 2019. [35] El cráter artificial mostró un material subterráneo más oscuro. Creó un material eyectado de 1 cm de espesor y excavó material de hasta 1 metro de profundidad. [36]

Rocas

Ryugu contiene 4.400 rocas de un tamaño superior a los 5 metros. Ryugu tiene más rocas grandes por área de superficie que Itokawa o Bennu , aproximadamente una roca de más de 20 metros por cada 50 km2 . Las rocas se parecen a fragmentos de impacto de laboratorio. La gran cantidad de rocas se explica por una disrupción catastrófica del cuerpo principal más grande de Ryugu. La roca más grande, llamada Otohime, tiene un tamaño de ~160 × 120 × 70 m y es demasiado grande para ser explicada como una roca expulsada de un cráter. [18]

Resultados del análisis de muestras

Después de la descripción inicial (fase 1), parte de la muestra se distribuyó al Equipo de Análisis Inicial de Hayabusa2, compuesto por seis subequipos y dos institutos de curación de la Fase 2 en la Universidad de Okayama y el Instituto JAMSTEC Kochi para la Investigación de Muestras Centrales. [37]

En septiembre de 2022, el equipo de análisis inicial de Hayabusa 2 anunció los resultados de su estudio, que incluye: [38]

Origen del Sistema Solar exterior

Las composiciones isotópicas ricas en deuterio y nitrógeno-15 de los minerales y compuestos orgánicos de grano fino sugieren que el cuerpo original de Ryugu se formó en el Sistema Solar exterior . [39] Las anomalías isotópicas de titanio, cromo y molibdeno proporcionan más evidencia que vincula el origen de Ryugu con el Sistema Solar exterior. [40]

Basándose en el magnetismo conservado en las muestras, los investigadores concluyeron que el cuerpo original de Ryugu probablemente se formó en la oscuridad del gas nebular. [38]

Volátiles

Agua

La cápsula de muestra Hayabusa2 se mejoró significativamente con respecto a Hayabusa, para preservar agua, compuestos orgánicos ligeros, gases y otros volátiles. [41] [42] Esta agua se muestreó y preservó con éxito. [43] [44] [45] [46] A través de una muestra a granel (~95 miligramos), su contenido de agua se informó como 6,84 ± 0,34 % en peso. [47]

De forma independiente, un grupo de investigación con una asignación mucho menor (partículas) informó que había entre un 4 y un 7 por ciento de agua. [48]

La firma de agua menor a la esperada observada por los instrumentos Hayabusa2 fue el resultado de la erosión espacial, que produjo una corteza deshidratada. [49] [50] [51]

Agua líquida y alteración acuosa

Se descubrió agua líquida carbonatada en un cristal. El agua contenía sales y materia orgánica. El agua líquida se encontró dentro de un cristal hexagonal de sulfuro de hierro . El dióxido de carbono probablemente era hielo de CO2 ( hielo seco ) dentro del cuerpo original. El hielo de agua se derritió poco después de formarse el cuerpo original y el CO2 se disolvió en el agua. [38] [52] [53]

Se encontraron cristales con forma de arrecife de coral. Estos cristales probablemente se formaron en agua líquida, que alguna vez estuvo presente en el interior del cuerpo original. [38] El cuerpo original tenía una superficie más seca y un interior más húmedo. Después de la colisión del cuerpo original con un asteroide más pequeño, el material del interior y de la superficie se mezclaron. Hoy en día, Ryugu tiene tanto material del interior como de la superficie del cuerpo original en su superficie. [38]

Un equipo internacional encontró partículas en las muestras que contenían pequeñas cantidades de material inalterado por el agua. El equipo encontró alrededor de 0,5% en volumen de silicatos anhidros. El análisis isotópico del olivino y el piroxeno ricos en magnesio en la muestra sugiere que dos tipos de objetos de alta temperatura se acumularon en la superficie de Ryugu: agregados de olivino ameboides y cóndrulos ricos en magnesio . [54]

Gas

Hayabusa2 recuperó helio y otros gases nobles. Algo de contaminación terrestre entró en el sistema, pero los componentes de Ryugu todavía son mensurables. [55] [56] [57] [48] [58]

Moléculas orgánicas

Se encontraron compuestos orgánicos ricos en carbono alifático asociados con filosilicatos de grano grueso . Esta asociación no se ha observado en ningún estudio de meteoritos y podría ser exclusiva del asteroide Ryugu. [39]

En muestras recuperadas en Ryugu desde la nave espacial japonesa Hayabusa2 , los científicos descubrieron 20 aminoácidos diferentes . [59]

En marzo de 2023, los científicos anunciaron que se habían detectado uracilo y vitamina B3 en muestras extraídas de Ryugu. A diferencia de casos anteriores en los que se encontraron nucleobases y vitaminas en ciertos meteoritos ricos en carbono, las muestras se recogieron directamente del asteroide y se enviaron a la Tierra en cápsulas selladas, lo que significa que no era posible la contaminación terrestre. [60] [61]

Similitudes con las condritas CI

El análisis basado en NanoSIMS en la Institución Carnegie descubrió que las muestras de Ryugu contenían granos más antiguos que el sistema solar . La abundancia y composición de estos granos presolares eran similares en comparación con los granos presolares en las condritas CI . [62] Los investigadores que utilizaron el acelerador de partículas en J-PARC utilizaron haces de muones para analizar la composición química de las muestras. Los investigadores encontraron una composición similar en comparación con las condritas CI, pero una abundancia de oxígeno un 25% menor en relación con el silicio para las muestras de Ryugu. El exceso de oxígeno en los meteoritos podría provenir de la contaminación después de que ingresaron a la atmósfera terrestre. [63]

Campo magnético

No se detectó ningún campo magnético cerca de Ryugu a escala global o local. Esta medición se basa en el magnetómetro a bordo de MASCOT , que se llama MasMag. Esto muestra que Ryugu no genera un campo magnético, lo que indica que el cuerpo más grande del que se fragmentó no se generó en un entorno con un campo magnético fuerte. Sin embargo, este resultado no se puede generalizar para los asteroides de tipo C , porque la superficie de Ryugu parece haber sido recreada en una disrupción catastrófica. [19]

Características de la superficie

En agosto de 2019, la IAU había nombrado 13 características de la superficie. [64] [65] Los tres sitios de aterrizaje no están confirmados oficialmente, pero JAXA los menciona con nombres específicos en los medios. El tema de las características de Ryugu es "historias de niños". Ryugu fue el primer objeto en introducir el tipo de característica conocida como saxa , en referencia a las grandes rocas que se encuentran en la superficie de Ryugu.

Cráteres

Dorso

El dorso es una cresta. En Ryugu hay un solo dorso.

Fosas

Una fosa es una formación similar a una zanja.

Saxa

Un saxum es una gran roca. Ryugu es el primer objeto astronómico que recibe un nombre. El equipo de JAXA ha nombrado a dos rocas "Styx" y "Small Styx" de manera extraoficial; se desconoce si estos nombres se presentarán para su aprobación por la UAI. Ambos nombres hacen referencia al río Styx . [67]

Sitios de aterrizaje

La JAXA ha dado nombres informales a los sitios específicos de aterrizaje y recogida.

Exploración

Hayabusa2misión

Animación de la órbita de Hayabusa 2 del 3 de diciembre de 2014
  Hayabusa2   162173 Ryugu   Tierra   Sol

La nave espacial Hayabusa2 de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón ( JAXA ) se lanzó en diciembre de 2014 y llegó con éxito al asteroide el 27 de junio de 2018. Trajo material del asteroide a la Tierra en diciembre de 2020. [68]

La misión Hayabusa2 incluye cuatro exploradores con diversos instrumentos científicos. Los exploradores se llaman HIBOU (también conocido como Rover-1A), OWL (también conocido como Rover-1B), MASCOT y Rover-2 (también conocido como MINERVA-II-2). El 21 de septiembre de 2018, los dos primeros de estos exploradores, HIBOU y OWL (juntos, los exploradores MINERVA-II-1), que saltan sobre la superficie del asteroide, fueron liberados desde Hayabusa2 . [69] Esta es la primera vez que una misión logra aterrizar con éxito en un cuerpo de asteroide de rápido movimiento. [70]

El 3 de octubre de 2018, el módulo de aterrizaje franco-alemán Mobile Asteroid Surface Scout ( MASCOT ) llegó con éxito a Ryugu, diez días después de que aterrizaran los rovers MINERVA. [71] Su misión duró poco, como estaba previsto; el módulo de aterrizaje solo tenía 16 horas de batería y no tenía forma de recargarse.

El Hayabusa2 aterrizó brevemente el 22 de febrero de 2019 en Ryugu, disparó un pequeño proyectil de tantalio a la superficie para recoger la nube de escombros de la superficie dentro del cuerno de muestreo y luego regresó a su posición de espera. [72] El segundo muestreo se realizó desde el subsuelo e implicó disparar un gran proyectil de cobre desde una altitud de 500 metros para exponer material prístino. Después de varias semanas, aterrizó el 11 de julio de 2019 para tomar muestras del material del subsuelo, utilizando su cuerno de muestreo y su bala de tantalio. [73]

Muestras de Ryugu devueltas por Hayabusa2 [74]

El último explorador, Rover-2 o MINERVA-II-2, falló antes de ser lanzado desde el orbitador Hayabusa2 . De todos modos, fue desplegado el 2 de octubre de 2019 en órbita alrededor de Ryugu para realizar mediciones gravitacionales. Chocó contra el asteroide unos días después de su lanzamiento.

El 13 de noviembre de 2019, se enviaron órdenes a Hayabusa2 para que abandonara Ryugu y comenzara su viaje de regreso a la Tierra. [13] El 6 de diciembre de 2020 (hora australiana), una cápsula que contenía las muestras aterrizó en Australia y, tras una breve búsqueda, fue recuperada. [14] [75]

Antes de la devolución de la cápsula de muestra, se esperaba que la cantidad de muestra fuera de al menos 0,1 g. [76] Se planeó que la descripción de la muestra total a granel fuera realizada por JAXA en los primeros seis meses. [77] [78] [79] El 5 % en peso de la muestra se asignará para el análisis detallado por parte de JAXA. [77] El 15 % en peso se asignará para el análisis inicial y el 10 % en peso para el análisis de "fase 2" entre los grupos de investigación japoneses. [77] Dentro de un año, la NASA (10 % en peso) y los grupos de investigación internacionales de "fase 2" (5 % en peso) recibirán su asignación. [77] El 15 % en peso se asignará para propuestas de investigación mediante Anuncio de Oportunidad internacional. [77] El 40 % en peso de la muestra se almacenará sin usar para análisis futuros. [77]

Después de que la cápsula de muestra regresó, la cantidad de muestra recuperada resultó ser de aproximadamente 5,4 g. Como era 50 veces más de lo previsto, el plan de asignación se ajustó a: 2 % en peso para el análisis detallado por parte de JAXA; 6 % en peso para el análisis inicial; 4 % en peso para el análisis de "fase 2" por parte de los grupos de investigación japoneses; 10 % en peso para la NASA; 2 % en peso para los grupos de investigación internacionales de "fase 2"; 1 % en peso para la divulgación pública; 15 % en peso para el Anuncio de Oportunidad internacional; y el 60 % en peso restante se conservará para análisis futuros. [80] [81]

En la cultura popular

162173 Ryugu es el escenario de la novela Delta-V de Daniel Suárez , que describe las aventuras de ocho mineros espaciales que exploran el asteroide cercano a la Tierra Ryugu.

Véase también

Referencias

Citas

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