Imagine un tiempo en el pasado del Sistema Solar en el que los asteroides no eran rocas sólidas, sino gotas de hierro fundido. Suena extraño, pero ese puede haber sido el caso. Y en las condiciones adecuadas, algunos de esos asteroides habrían brotado volcanes. Uno de esos asteroides, Psique, es el destino de una misión de la NASA.
Esa es la conclusión a la que los científicos de la Universidad de Santa Cruz llegaron en un nuevo estudio que pronto se publicará en Geophysical Research Letters.
Los científicos son Francis Nimmo, profesor de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de California, Santa Cruz (UCSC), y el estudiante graduado Jacob Abrahams. Se embarcaron en esta investigación debido a los planes de la NASA de enviar una nave espacial al asteroide Psique. Psique es un asteroide único; no solo es el asteroide más grande de nuestro Sistema Solar, sino que parece ser el núcleo expuesto de hierro y níquel de un planeta primitivo.
En el caos del Sistema Solar temprano, trozos de roca colisionaron y algunas veces se combinaron. Con el tiempo, formaron trozos cada vez más grandes que finalmente se formaron en los planetas rocosos. En planetas completamente formados como la Tierra, el núcleo de hierro y níquel está enterrado bajo una corteza de silicato. Es lo mismo en todos los planetas y lunas terrestres, y en la mayoría de los asteroides.
Pero algunos planetesimales habrían sufrido colisiones catastróficas, y sus capas externas se habrían despojado, dejando el núcleo expuesto rico en hierro fundido. Ese núcleo se habría enfriado en las frías temperaturas en el espacio, con la superficie probablemente solidificándose primero. Esto es lo que creen que le pasó a Psique.
"Un día se volvió hacia mí y dijo:" Creo que estas cosas van a estallar ".
Profesor Francis Nimmo, UCSC Ciencias de la Tierra y Planetarias.
Antes de la misión de la NASA a Psique, Nimmo se interesó en los asteroides metálicos. Estaba interesado en su composición y en qué pistas de esa composición podrían proporcionar los meteoritos aquí en la Tierra. Hizo que el estudiante graduado Jacob Abrahams ejecutara algunos modelos de cómo se formaron y enfriaron los asteroides.
Resulta que al menos algunos de estos asteroides habrían experimentado erupciones volcánicas de hierro fundido.
"Un día se volvió hacia mí y dijo:" Creo que estas cosas van a estallar "", dijo Nimmo en un comunicado de prensa. "Nunca lo había pensado antes, pero tiene sentido porque tienes un líquido flotante debajo de una corteza densa, por lo que el líquido quiere llegar a la cima".
Estos ferrovolcanes no habrían estallado en todos estos asteroides centrales expuestos. Tendrían que haber sido lo suficientemente masivos como para que la superficie se enfriara y solidificara rápidamente, mientras que el núcleo permaneciera fundido. Pero no todos se habrían comportado así.
"En algunos casos, cristalizaría desde el centro hacia afuera y no tendría vulcanismo, pero algunos cristalizarían de arriba hacia abajo, por lo que obtendría una lámina de metal sólida en la superficie con metal líquido debajo", dijo Nimmo.
En estos asteroides metálicos, la corteza solidificada habría comprimido el núcleo fundido flotante. Eso habría mantenido el hierro fundido encerrado en el núcleo. Pero con el tiempo, habría habido cambios en la corteza.
La corteza se enfriaría, y la compresión y el enfriamiento habrían formado grietas de tensión y fallas en la corteza. El núcleo fundido era más flotante y estaría bajo presión. A medida que se formaron grietas y fallas, el hierro fundido habría escapado, creando ferrovolcanes.
"... nada como los espesos y viscosos flujos de lava que ves en Hawai".
Profesor Francis Nimmo, UCSC Ciencias de la Tierra y Planetarias.
No sabemos cómo se verían exactamente estos ferrovolcanes. Pero según los dos investigadores, hay al menos un par de posibilidades. dependiendo en gran medida de la composición de la roca derretida.
"Si se trata principalmente de hierro puro, entonces tendrían erupciones de flujos superficiales de baja viscosidad que se extenderían en láminas delgadas, por lo que nada como los espesos y viscosos flujos de lava que se ven en Hawai", dijo Abrahams. "En el otro extremo, si hay elementos ligeros mezclados y gases que se expanden rápidamente, podrías tener un volcanismo explosivo que podría dejar pozos en la superficie".
Es poco probable que la misión Psique de la NASA pueda ver alguna evidencia clara de este ferrovolcanismo. Todo sucedió hace miles de millones de años, y las colisiones y el desgaste habrían moldeado la superficie de asteroides como Psique desde entonces. "No está claro cómo se verían ahora", dijo Abrahams.
Pero aún puede haber algunos signos de estos ferrovolcanes. Podría haber variaciones en el color del material en la superficie. Incluso puede haber algunos respiraderos volcánicos. Pero no esperes conos de lava.
La misión Psique no se trata estrictamente de encontrar evidencia de actividad volcánica; Tiene otros objetivos científicos. De hecho, según Nimmo, el mejor lugar para encontrar pruebas de actividad ferrovolcánica en asteroides como Psique podría ser en asteroides metálicos aquí en la Tierra.
"Hay muchos de estos meteoritos metálicos, y ahora que sabemos lo que estamos buscando, podemos encontrar evidencia de vulcanismo en ellos", dijo Nimmo. “Si el material entrara en erupción en la superficie, se enfriaría muy rápido, lo que se reflejaría en la composición del meteorito. Y podría tener agujeros por el escape de gas ”.
El par de científicos presentó estos resultados en una reciente Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria, y descubrió que otro equipo de investigación había llegado a la misma conclusión. Un resumen de los resultados de ese equipo está aquí.
Estos son resultados interesantes, en parte debido a la imagen que pintan. Un planetesimal, o proto-planeta, que viaja a través del antiguo Sistema Solar, sufre una colisión catastrófica. La superficie se despoja, dejando solo un núcleo fundido. La superficie se enfría, atrapando el núcleo fundido debajo, solo para escapar en ferrovolcanes a medida que las tensiones fuerzan las grietas en la superficie.
"No es una idea impactante, pero nunca antes habíamos pensado en el vulcanismo de hierro, por lo que es algo nuevo e interesante de investigar", dijo Abrahams.
La misión Psyche de la NASA está programada para lanzarse en 2022. En 2026 llegará a Psyche, luego pasará 21 meses orbitando el asteroide, mapeando las características de su superficie y estudiando sus otras propiedades. La nave espacial incluirá varios instrumentos:
- Imager multiespectral
- Espectrómetro de rayos gamma y neutrones
- Magnetómetro
- Investigación de la ciencia de la gravedad de la banda X
La misión Psyche también probará un nuevo sistema de comunicación láser llamado Deep Space Optical Communication (DSOC).
Fuentes:
- Comunicado de prensa: los volcanes de hierro pueden haber estallado en asteroides metálicos
- Trabajo de investigación: ferrovolcanismo: volcanismo de hierro en asteroides metálicos
- Descripción de la Misión Psique de la NASA
