La Luna domina nuestra vista del cielo nocturno. Pero no es lo único que orbita la Tierra. Un pequeño número de lo que los científicos llaman cuasi-satélites también orbitan la Tierra.
Uno de ellos se llama Kamo’oalewa, y es un asteroide cercano a la Tierra . Es similar a la Luna en algunos aspectos. ¿Podría ser un trozo de la Luna?
Kamo’oalewa fue descubierto en 2016 con Pan-STARRS en el Observatorio Haleakala. Es un objeto inusual porque su órbita cambia con el tiempo. Pero a medida que cambia, siempre permanece cerca de la Tierra.
Su superficie también es notable. Refleja la luz de la misma forma que la Luna, gracias a la presencia de silicatos. Esa es una pista intrigante sobre sus orígenes, pero no es la única pista. Si bien Kamo’oalewa no es el único cuasi-satélite, ni el único en el grupo Apolo , es el más pequeño, cercano y estable de ellos.
Un nuevo estudio examina la órbita del objeto para comprender si podría ser expulsado de la Luna. El estudio es Vías orbitales para un origen lunar-eyectado del asteroide cercano a la Tierra Kamo`oalewa . El primer autor es José Daniel Castro-Cisneros del Departamento de Física de la Universidad de Arizona.
A veces, los cuerpos pequeños del Sistema Solar no siguen órbitas heliocéntricas. En cambio, debido a las resonancias orbitales, pueden compartir la órbita de un planeta masivo. Estos se denominan objetos coorbitales, y los troyanos de Júpiter son un grupo de tales objetos.
Hay tres tipos principales de coorbitales: Troyano/renacuajo (T), herradura (HS) y satélite/cuasi-satélite retrógrado (QS). Los dos tipos que son importantes en esta investigación son los dos últimos: HS y QS. .
Kamo’oalewa está más allá de la Esfera de la Colina de la Tierra, que es una región del espacio que domina la atracción de los satélites. La Luna está dentro de la Esfera de la Colina, y aunque su órbita está sujeta a pequeñas perturbaciones y cambios, es bastante estable. Pero Kamo’oalewa está fuera de la esfera y su órbita es muy elíptica. Se llama cuasi-satélite porque el Sol ejerce más atracción sobre él que la Tierra.
La Tierra tiene 21 objetos coorbitales: dos son troyanos, seis están en estado QS y 13 están en movimiento HS. Pero Kamo’oalewa es diferente a los otros objetos QS.
Los otros 20 están solo temporalmente en sus estados coorbitales, generalmente por menos de unas pocas décadas, mientras que Kamo’oalewa persiste. Cambia de un lado a otro entre el movimiento HS y el movimiento QS y lo ha hecho durante siglos. Seguirá haciéndolo durante siglos.
¿Porqué es eso? ¿Qué hay de sus orígenes que lo obliga a seguir esta órbita?
“Teniendo en cuenta su órbita similar a la de la Tierra y su parecido físico con los materiales de la superficie lunar, exploramos la hipótesis de que podría haberse originado como un fragmento de escombros del impacto de un meteorito con la superficie lunar”, afirma el documento .
Dado que no pueden retroceder en el tiempo y observar la Luna durante su larga historia de bombardeos, los científicos hacen lo siguiente mejor. Usan computadoras para simular eventos con una amplia variedad de valores variables y ven lo que encuentran. En este artículo, los investigadores modelaron partículas expulsadas de la Luna por colisiones.
“Llevamos a cabo simulaciones numéricas de la evolución dinámica de partículas lanzadas desde diferentes lugares de la superficie lunar con un rango de velocidades de eyección”, escriben .
La mayoría de las partículas en su simulación abandonan la vecindad de la Tierra y su Luna y hacen la transición a órbitas alrededor del Sol, lo cual no es sorprendente. La masa dominante del Sol influye en todo el Sistema Solar.
Pero algunos, solo un pequeño número, no entran en órbitas heliocéntricas. En cambio, toman órbitas similares a la órbita de Kamo’oalewa. “A medida que estos eyectados escapan del entorno Tierra-Luna y evolucionan hacia órbitas heliocéntricas, encontramos que una pequeña fracción de las condiciones de lanzamiento producen resultados que son compatibles con el comportamiento dinámico de Kamo’oalewa”, escriben .
Los que imitan al cuasi-satélite más pequeño y estable de la Tierra tienen una cosa en común: la velocidad de lanzamiento. “Las condiciones más favorecidas son velocidades de lanzamiento ligeramente superiores a la velocidad de escape del hemisferio lunar posterior”, explican los investigadores .
Kamo’oalewa tiene una inclinación eclíptica moderada de unos 8°. En la simulación, la mayoría de las partículas expulsadas tienen inclinaciones aún más pequeñas, generalmente entre 1° y 3°. Pero algunos de ellos alcanzaron inclinaciones superiores similares a las de Kamo’oalewa.
Las simulaciones muestran que Kamo’oalewa no necesitaba haber comenzado su viaje con su mayor inclinación en comparación con otras partículas. Su inclinación tampoco se queda en 8°. Durante los acercamientos a la Tierra, experimenta saltos de inclinación que se acumulan durante cientos de años y luego se disipan durante miles de años.
“Estos resultados demuestran que la inclinación de Kamo’oalewa podría haber surgido de una inclinación inicial más pequeña por medio de patadas en acercamientos cercanos durante su estado de HS”, explican los autores .
La superficie de la Luna está cubierta de cráteres de impacto, y el registro histórico que se tiene en esos cráteres constituye una buena prueba para la hipótesis del impacto lunar de Kamo’oalewa. “Las velocidades de eyección lunar (superiores a la velocidad de escape lunar, 2,4 km/s) necesarias para obtener los resultados coorbitales parecen ser alcanzables en los impactos de meteoritos en la Luna”, escriben los autores .
Los impactos en la superficie lunar suelen tener velocidades de impacto de 22 kilómetros por segundo (13,7 millas por segundo) y pueden alcanzar los 55 kilómetros por segundo. Otros estudios de simulación muestran que los impactos con esas velocidades pueden expulsar escombros que viajan a una velocidad de hasta 6 km/segundo, muy por encima del umbral de escape de 2,4 kilómetros/segundo.
Los estudios de cráteres lunares también muestran que los grandes cráteres de impacto de más de 33 kilómetros de diámetro ocurren una vez cada 25 millones de años, y esos grandes cráteres son probablemente fuentes de eyecciones de impacto que viajan lo suficientemente rápido como para escapar de la Luna. Los autores dicen que un futuro todavía tendrá que abordar qué cráter específico podría haber sido la fuente de Kamo’oalewa.
“Dejamos un estudio separado para investigar si un cráter lunar de tamaño, edad y ubicación geográfica apropiados puede ser consistente con la hipótesis de la eyección lunar para la procedencia de Kamo’oalewa”, escriben .
Si los científicos pueden probar que Kamo’oalewa es un trozo de la Luna, eso abre algunas posibilidades intrigantes. Sería el primero, y “… sería de gran interés para el estudio cosmoquímico como muestra de material lunar antiguo”, escriben los autores .
Se habla de misiones a Kamo’oalewa, pero pueden ser modestas. En 2017, un equipo de asistentes de investigación graduados presentó un plan para enviar una pequeña nave espacial al asteroide. Su propuesta se denominó misión de Observación y Caracterización de Asteroides Cercanos a la Tierra (NEACO) .
En un documento de la conferencia de 2019, un grupo de científicos de la NASA propuso la misión New Moon Explorer . Sería una pequeña misión de nave espacial. Ambos conceptos se centraron en determinar la masa, la densidad, la composición, las características del regolito y otras propiedades del asteroide.
Kamo’oalewa es pequeño, tal vez tan pequeño como 40 metros (131 pies) de diámetro. Pero eso no ha impedido que China desarrolle una misión propia más ambiciosa. Se llama Tianwen-2, y junto con la propia nave espacial, habrá un nano-orbitador y un nano-lander.
El nano-lander tomará una muestra del asteroide que se devolverá a la Tierra para su análisis. Tianwen-2 se lanzará en 2025 y también visitará el cinturón principal del cometa 311P/PANSTARRS .
Si una o todas estas misiones tienen éxito, finalmente podremos saber si Kamo’oalewa es realmente un trozo de la Luna.
