La erosión espacial es el tipo de erosión que le ocurre a cualquier objeto expuesto al duro entorno del espacio exterior . Los cuerpos sin atmósfera (incluidos la Luna , Mercurio , los asteroides , los cometas y la mayoría de las lunas de otros planetas) sufren muchos procesos de erosión:
La meteorización espacial es importante porque estos procesos afectan las propiedades físicas y ópticas de la superficie de muchos cuerpos planetarios. Por lo tanto, es fundamental comprender los efectos de la meteorización espacial para poder interpretar adecuadamente los datos obtenidos de sensores remotos.
Gran parte de nuestro conocimiento sobre el proceso de meteorización espacial proviene de estudios de las muestras lunares devueltas por el programa Apolo , en particular los suelos lunares (o regolito ). El flujo constante de partículas y micrometeoritos de alta energía , junto con meteoritos más grandes, actúan para triturar , derretir, chisporrotear y vaporizar componentes del suelo lunar.
Los primeros productos de la meteorización espacial que se detectaron en los suelos lunares fueron los "aglutinados". Estos se crean cuando los micrometeoritos derriten una pequeña cantidad de material, que incorpora fragmentos de vidrio y minerales circundantes en un agregado soldado de vidrio que varía en tamaño desde unos pocos micrómetros hasta unos pocos milímetros. Los aglutinados son muy comunes en el suelo lunar y representan entre el 60 y el 70% de los suelos maduros. [1] Estas partículas complejas y de forma irregular parecen negras al ojo humano, en gran parte debido a la presencia de hierro nanofásico .
La meteorización espacial también produce productos correlacionados con la superficie de granos individuales del suelo, como salpicaduras de vidrio; implantó hidrógeno , helio y otros gases; pistas de llamaradas solares ; y componentes acumulados, incluido el hierro nanofásico. No fue hasta la década de 1990 que los instrumentos mejorados, en particular los microscopios electrónicos de transmisión , y las técnicas permitieron el descubrimiento de pátinas o bordes muy delgados (60-200 nm), que se desarrollan en granos individuales del suelo lunar como resultado de la redeposición. de vapor de los impactos de micrometeoritos cercanos y la redeposición de material expulsado de los granos cercanos. [2]
Estos procesos de meteorización tienen grandes efectos en las propiedades espectrales del suelo lunar, particularmente en las longitudes de onda ultravioleta , visible e infrarroja cercana (UV/Vis/NIR) . Estos cambios espectrales se han atribuido en gran medida a las inclusiones de "hierro nanofásico", que es un componente ubicuo tanto de los aglutinados como de los bordes del suelo. [3] Estas ampollas muy pequeñas (de uno a unos pocos cientos de nanómetros de diámetro) de hierro metálico se crean cuando los minerales que contienen hierro (por ejemplo, olivino y piroxeno ) se vaporizan y el hierro se libera y se vuelve a depositar en su forma nativa.
En la Luna, los efectos espectrales de la erosión espacial son triples: a medida que la superficie lunar madura se vuelve más oscura (el albedo se reduce), más roja (la reflectancia aumenta al aumentar la longitud de onda) y la profundidad de sus bandas de absorción de diagnóstico se reduce [4]. Estos efectos se deben en gran medida a la presencia de hierro nanofásico tanto en los aglutinados como en los bordes acumulados en los granos individuales. Los efectos de oscurecimiento de la erosión espacial se ven fácilmente estudiando los cráteres lunares. Los cráteres jóvenes y recientes tienen sistemas de rayos brillantes porque han expuesto material fresco y no erosionado, pero con el tiempo esos rayos desaparecen a medida que el proceso de meteorización oscurece el material.
También se cree que la erosión espacial ocurre en los asteroides, [5] aunque el entorno es bastante diferente al de la Luna. Los impactos en el cinturón de asteroides son más lentos y, por lo tanto, generan menos derretimiento y vapor. Además, menos partículas de viento solar llegan al cinturón de asteroides. Y finalmente, la mayor tasa de impactadores y la menor gravedad de los cuerpos más pequeños significa que hay más vuelcos y las edades de exposición de la superficie deberían ser más jóvenes que las de la superficie lunar . Por lo tanto, la erosión espacial debería ocurrir más lentamente y en menor grado en las superficies de los asteroides.
Sin embargo, sí vemos evidencia de erosión espacial de asteroides. Durante años ha existido el llamado "enigma" en la comunidad científica planetaria porque, en general, los espectros de los asteroides no coinciden con los espectros de nuestra colección de meteoritos. En particular, los espectros de los asteroides de tipo S no coincidían con los espectros del tipo de meteoritos más abundante, las condritas ordinarias (OC). Los espectros de los asteroides tendían a ser más rojos con una curvatura pronunciada en las longitudes de onda visibles. Sin embargo, Binzel et al. [6] han identificado asteroides cercanos a la Tierra con propiedades espectrales que abarcan desde el tipo S hasta espectros similares a los de los meteoritos OC, lo que sugiere que está ocurriendo un proceso en curso que puede alterar los espectros del material OC para que parezcan asteroides de tipo S. También hay evidencia de alteración del regolito de los sobrevuelos de Galileo a Gaspra e Ida que muestran diferencias espectrales en cráteres recientes. Con el tiempo, los espectros de Ida y Gaspra parecen enrojecerse y perder contraste espectral. La evidencia de las mediciones de rayos X de Eros de NEAR Shoemaker indican una composición de condrita ordinaria a pesar de un espectro tipo S con pendiente roja, lo que nuevamente sugiere que algún proceso ha alterado las propiedades ópticas de la superficie. Los resultados de la nave espacial Hayabusa en el asteroide Itokawa , también de composición de condrita ordinaria, muestran evidencia espectral de erosión espacial. Además, se ha identificado evidencia definitiva de alteración de la meteorización espacial en los granos de suelo devueltos por la nave espacial Hayabusa. Debido a que Itokawa es tan pequeño (550 m de diámetro), se pensó que la baja gravedad no permitiría el desarrollo de un regolito maduro; sin embargo, el examen preliminar de las muestras devueltas revela la presencia de hierro nanofásico y otros efectos de la erosión espacial en varios granos. [7] Además, hay evidencia de que las pátinas erosionadas pueden desarrollarse y de hecho se desarrollan en las superficies rocosas del asteroide. Es probable que estos recubrimientos sean similares a las pátinas que se encuentran en las rocas lunares. [8]
Hay evidencia que sugiere que la mayor parte del cambio de color debido a la erosión ocurre rápidamente, en los primeros cien mil años, lo que limita la utilidad de la medición espectral para determinar la edad de los asteroides. [9]
El entorno de Mercurio también difiere sustancialmente del de la Luna. Por un lado, hace mucho más calor durante el día ( temperatura superficial diurna ~100 °C en la Luna, ~425 °C en Mercurio) y más frío durante la noche, lo que puede alterar los productos de la meteorización espacial. Además, debido a su ubicación en el Sistema Solar, Mercurio también está sujeto a un flujo ligeramente mayor de micrometeoritos que impactan a velocidades mucho más altas que la Luna. Estos factores se combinan para hacer que Mercurio sea mucho más eficiente que la Luna a la hora de crear tanto vapor como derretimiento. Por unidad de área, se espera que los impactos en Mercurio produzcan 13,5 veces más derretimiento y 19,5 veces más vapor que el que se produce en la Luna. [10] Los depósitos aglutiníticos similares al vidrio y los recubrimientos depositados por vapor deberían crearse significativamente más rápido y más eficientemente en Mercurio que en la Luna.
El espectro UV/Vis de Mercurio, observado telescópicamente desde la Tierra, es aproximadamente lineal, con una pendiente roja. No hay bandas de absorción relacionadas con minerales que contienen Fe, como el piroxeno. Esto significa que o no hay hierro en la superficie de Mercurio, o bien el hierro de los minerales que contienen Fe ha sido erosionado hasta convertirse en hierro nanofásico. Una superficie erosionada explicaría entonces el enrojecimiento de la pendiente. [11]