Los granos de asteroides arrojan luz sobre los orígenes del sistema solar exterior.

Científicos del MIT y de otros lugares han analizado partículas del asteroide Ryugu, que fueron recolectadas por la misión Hayabusa2 de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) y regresaron a la Tierra en 2020. Los científicos creen que el Ryugu se formó en las afueras del sistema solar primitivo antes de la migración. hacia el cinturón de asteroides, estableciéndose finalmente en una órbita entre la Tierra y Marte.

El equipo analizó las partículas de Ryugu en busca de signos de campos magnéticos antiguos que pudieran haber existido cuando el asteroide se formó por primera vez. Sus resultados sugieren que si existiera un campo magnético, sería muy débil. Como máximo, dicho campo sería de unos 15 microtesla. (El campo magnético de la Tierra hoy en día es de unos 50 microtesla).

Sin embargo, los científicos estiman que tales intensidades de campo de bajo nivel habrían sido suficientes para reunir el gas y el polvo primordiales para formar asteroides exteriores del Sistema Solar y potencialmente desempeñar un papel en la formación de los planetas gigantes desde Júpiter hasta Neptuno.

Los hallazgos del equipo, publicados hoy en la revista Avances AGUmuestran por primera vez que puede existir un campo magnético débil en el lejano sistema solar. Los científicos saben que el campo magnético dio forma al sistema solar interior, donde se formaron la Tierra y los planetas terrestres. Pero no estaba claro si tal efecto magnético se extendía hasta ahora a regiones más distantes.

“Estamos demostrando que, dondequiera que miremos ahora, había algún tipo de campo magnético que era responsable de transportar la masa para formar el Sol y los planetas”, dice el autor del estudio, Benjamin Weiss, “dijo el autor del estudio, Robert R. Schrock, profesor de la Tierra. Ciencias Planetarias en el MIT. “Esto se aplica ahora a los planetas del sistema solar exterior”.

El autor principal del estudio es Elias Mansbach PhD ’24, ahora postdoctorado en la Universidad de Cambridge. Los coautores del MIT incluyen a Eduardo Lima, Severo Cambioni y Judy Rem, Michael Sowell y Joseph Kirshwink de Caltech, Roger Fu de la Universidad de Harvard, Xue Ningbai, Chisato Anai de la Universidad de Tsinghua e Itsuko Kobayashi del Kochi Advanced Marine Corps. Instituto de Investigación y Hironori Hidaka del Instituto de Tecnología de Tokio.

Un campo lejano

Hace unos 4.600 millones de años, el Sistema Solar se formó a partir de una densa nube de gas y polvo interestelar, que colapsó formando un disco de materia en rotación. La mayor parte de este material es atraído hacia el centro del disco para formar el Sol. Los fragmentos restantes formaron una nebulosa solar de gas ionizado arremolinado. Los científicos sospechan que la interacción entre el Sol recién formado y el disco ionizado creó un campo magnético que atraviesa la nebulosa, promoviendo la formación de planetas, asteroides y lunas y ayudando a atraer materia hacia el interior.

“Este campo nebular desapareció entre 3 y 4 millones de años después de la formación del Sistema Solar, y estamos interesados ​​en saber cómo desempeñó un papel en la formación de los primeros planetas”, afirma Mansbach.

Los científicos habían determinado previamente que existía un campo magnético en todo el Sistema Solar interior, una región que se extiende desde el Sol a unas 7 unidades astronómicas (AU), desde donde se encuentra hoy Júpiter. (Una UA es la distancia entre el Sol y la Tierra). La intensidad de este campo nebular interior estaba entre 50 y 200 microtesla, y probablemente influyó en la formación de los planetas terrestres interiores. Estas estimaciones del campo magnético primordial se basan en meteoritos que aterrizaron en la Tierra y se cree que se originaron en la nebulosa interior.

“Pero aún no se sabe hasta qué punto se extendió este campo magnético y qué papel desempeñó en regiones más distantes, porque no hay muchas muestras que nos informen sobre el sistema solar exterior”, afirma Mansbach.

Rebobinar la cinta

El equipo tuvo la oportunidad de analizar muestras del Sistema Solar exterior con Ryugu, un asteroide que se cree que entró en el Sistema Solar exterior temprano, más allá de las 7 AU, y finalmente lo llevó a una órbita cercana a la Tierra. En diciembre de 2020, la misión Hayabusa 2 de JAXA devolvió muestras de asteroides a la Tierra, brindando a los científicos su primer vistazo a posibles rastros del sistema solar distante temprano.

Los investigadores obtuvieron varios granos de las muestras devueltas, cada uno de aproximadamente un milímetro de tamaño. Colocaron las partículas en un magnetómetro, un dispositivo en el laboratorio de Weiss que mide la fuerza y ​​dirección del magnetismo de una muestra. Luego aplicaron un campo magnético alterno para desmagnetizar gradualmente cada muestra.

“Como en una grabadora, rebobinamos lentamente el registro magnético de la muestra”, explica Mansbach. “Luego buscamos tendencias consistentes que nos digan si se formó en un campo magnético”.

Determinaron que no había signos claros de un campo magnético preservado en las muestras. Esto sugiere que no había ningún campo nebular en el sistema solar exterior donde se formó el asteroide por primera vez, o que el campo era tan débil que no quedó registrado en los granos del asteroide. Si este último fuera el caso, el equipo estima que un campo tan débil tendría una intensidad de no más de 15 microtesla.

Los investigadores también reexaminaron datos de meteoritos previamente estudiados. Buscaron específicamente “condritas carbonosas desagrupadas”, meteoritos característicos del distante sistema solar. Los científicos especularon que estas muestras no tenían la edad suficiente para haberse formado antes de que desapareciera la nebulosa solar. Cualquier registro de campo magnético que contenga artefactos, entonces, no reflejará el campo nebular. Pero Mansbach y sus colegas decidieron mirar más de cerca.

“Volvimos a analizar las edades de estas muestras y descubrimos que están más cerca del comienzo del Sistema Solar de lo que se pensaba anteriormente”, dice Mansbach. “Creemos que estas muestras se tomaron en esta remota región exterior. Y una de estas muestras en realidad muestra un campo positivo de aproximadamente 5 microtesla, lo que es consistente con el límite superior de 15 microtesla”.

Esta última muestra, combinada con las nuevas partículas Ryugo, sugiere que el Sistema Solar exterior, más allá de las 7 UA, alberga un campo magnético muy débil, que sin embargo era lo suficientemente fuerte como para atraer material de los planetas exteriores. formar cuerpos. Júpiter a Neptuno.

“Cuando estás más lejos del Sol, un campo magnético más débil llega mucho más lejos”, señala Weiss. “Se predijo que no era necesario que fuera tan fuerte allí, y eso es lo que estamos viendo”.

El equipo planea buscar más evidencia de campos nebulares distales con muestras de otro asteroide distante, Bennu, entregado a la Tierra en septiembre de 2023 por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA.

“Beno se parece mucho a Rygo y estamos esperando con impaciencia los primeros resultados de estas muestras”, afirma Mansbach.

Esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA.