Cinturón de asteroides para niños
El cinturón de asteroides es una región del sistema solar que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. Es como un gran anillo donde giran muchísimos objetos espaciales llamados asteroides. También se le conoce como cinturón principal para diferenciarlo de otras zonas con cuerpos pequeños, como el cinturón de Kuiper o la nube de Oort.
Más de la mitad de la masa total de este cinturón está en solo cinco objetos grandes: Ceres, Palas, Vesta, Higia y Juno. El más grande de todos es Ceres, que mide unos 950 kilómetros de diámetro. La mayoría de los objetos en el cinturón son mucho más pequeños.
Aunque hay muchos asteroides, el espacio entre ellos es enorme. Si una nave espacial lo atravesara, sería muy difícil chocar con uno. Sin embargo, a veces dos asteroides grandes sí chocan. Estas colisiones pueden formar grupos de asteroides con características parecidas, llamados familias de asteroides. También producen polvo que forma la luz zodiacal, un brillo débil que se ve en el cielo nocturno.
Los asteroides se clasifican en tres tipos principales según de qué están hechos:
- Carbonáceos (tipo-C): Ricos en carbono, son los más oscuros.
- De silicato (tipo-S): Hechos de rocas, como las de la Tierra.
- Metálicos (tipo-M): Contienen metales como hierro y níquel.
El cinturón de asteroides se formó al mismo tiempo que el resto del sistema solar. Se cree que los materiales en esta zona podrían haber formado un planeta. Sin embargo, la enorme gravedad de Júpiter hizo que estos fragmentos chocaran entre sí a gran velocidad. Esto impidió que se unieran para formar un planeta, dejando solo los restos rocosos que vemos hoy.
Una consecuencia de la influencia de Júpiter son los huecos de Kirkwood. Son zonas en el cinturón donde casi no hay asteroides. Si un asteroide llega a una de estas zonas, la gravedad de Júpiter lo empuja fuera. A veces, estos asteroides pueden ser enviados hacia planetas interiores, como la Tierra.
Contenido
¿Qué es el cinturón de asteroides?
El cinturón de asteroides es como un gran anillo de objetos espaciales. Aunque se le llama "cinturón" o "anillo", no es un lugar denso. Los asteroides están muy separados entre sí. En promedio, un asteroide grande está a unos 5 millones de kilómetros de su vecino. Por eso, las colisiones entre asteroides grandes son raras, ocurren cada cientos o miles de años.
El asteroide más grande, Ceres, es casi esférico y mide unos 952.4 kilómetros de diámetro. Los más pequeños son como guijarros irregulares.
¿Por qué no se formó un planeta allí?
Esta zona del sistema solar, entre 2 y 4 UA (una UA es la distancia de la Tierra al Sol), no pudo formar un planeta. Esto se debe a las fuertes fuerzas gravitacionales de Júpiter. Los astrónomos creen que muchos de estos cuerpos son muy antiguos. Son como "fósiles" de los primeros tiempos del sistema solar, hace más de 4500 millones de años.
Al principio, solo había pequeños bloques de material girando alrededor del Sol. Más allá de 3 UA, estos bloques tenían roca y mucho hielo. Más cerca de 3 UA, el hielo no podía sobrevivir, y solo las rocas se unieron para formar pequeños planetoides. Así nacieron los asteroides. La mayoría fueron atraídos por planetas más grandes que se estaban formando. Estos planetas actuaron como "aspiradoras" gigantes, limpiando el espacio de asteroides. Pero entre Marte y Júpiter, muchos quedaron. Por eso, estos asteroides son como cápsulas del tiempo que nos cuentan cómo era el sistema solar hace mucho tiempo.
Tipos de asteroides y su origen
No todos los asteroides son iguales. Los astrónomos han encontrado diferencias en su composición.
- Alrededor del 60% son de tipo C (carbonáceos). Se cree que son los más antiguos, formados al inicio del sistema solar.
- Los otros son rocosos (tipo S) o metálicos (tipo M). Estos se formaron por la fragmentación de objetos más grandes, de más de 200 kilómetros de diámetro.
Cuando un objeto grande se calienta por su propia gravedad, los materiales pesados (como los metales) se hunden hacia el centro, formando un núcleo. Los materiales más ligeros (como las rocas) flotan y forman un manto. Si este objeto choca y se rompe, los pedazos del núcleo forman asteroides de tipo M, y los del manto forman asteroides de tipo S.
Algunos de estos asteroides se desvían de su camino y a veces cruzan la órbita de la Tierra. Por ejemplo, (433) Eros es un asteroide grande con forma de balón de rugby. Se cree que Fobos y Deimos, las dos lunas de Marte, son asteroides que fueron capturados.
Descubrimiento del cinturón de asteroides
La Ley de Titius-Bode
En 1766, un científico llamado Johann Daniel Titius notó un patrón en las distancias de los planetas al Sol. Si tomabas una secuencia de números (0, 3, 6, 12, 24, 48...), le sumabas 4 a cada uno y luego los dividías entre 10, obtenías números que coincidían bastante bien con las distancias de los planetas conocidos en unidades astronómicas (UA).
Esta ley, conocida como ley de Titius-Bode, predecía un planeta a 2.8 UA del Sol, justo entre Marte y Júpiter. Pero no se veía ningún planeta allí. Titius se preguntó si el Creador habría dejado ese espacio vacío.
Cuando William Herschel descubrió Urano en 1781, su posición coincidió casi perfectamente con lo que predecía esta ley. Esto hizo que los astrónomos pensaran que realmente debía haber un planeta entre Marte y Júpiter.
El hallazgo de Ceres y la "Policía Celeste"
Un grupo de 24 astrónomos, que se hacían llamar la "Policía Celeste", se organizó para buscar este planeta. Pero antes de que le llegara la invitación para unirse, el astrónomo italiano Giuseppe Piazzi descubrió el "planeta" el 1 de enero de 1801. Lo llamó Ceres en honor a la diosa romana de la agricultura.
Piazzi estaba haciendo un catálogo de estrellas cuando vio un pequeño punto de luz que no estaba en sus mapas. Lo observó de nuevo y vio que se había movido. Siguió observándolo y se convenció de que era un nuevo objeto del sistema solar. Al principio pensó que era un cometa, pero como no tenía cola y se movía lento, creyó que era un nuevo planeta. Ceres estaba a 2.77 UA, ¡casi exactamente donde la ley de Titius-Bode lo había predicho!
Palas y el nombre "asteroide"
Quince meses después, en 1802, Heinrich Olbers descubrió un segundo objeto en la misma región, al que llamó Palas. Su distancia al Sol también coincidía con la ley de Titius-Bode, pero su órbita era muy diferente a la de Ceres. Esto desconcertó a los astrónomos, ya que la ley no permitía dos objetos en la misma zona.
Para no "romper" la ley de Titius-Bode, algunos astrónomos pensaron que Ceres y Palas eran fragmentos de un planeta más grande que había explotado. El 6 de mayo de 1802, William Herschel propuso llamar a Ceres y Palas "asteroides". Dijo que parecían pequeñas estrellas y que no encajaban ni como planetas ni como cometas. Así, Herschel quería crear una nueva categoría de objetos celestes.
Aunque Herschel los llamó asteroides, durante varias décadas se siguió considerando a Ceres como un planeta. No fue hasta la década de 1860 que se le clasificó como asteroide. Sin embargo, en 2006, Ceres fue reclasificado como planeta enano, junto con Plutón y otros.
El término "cinturón de asteroides"
En pocos años, se descubrieron más objetos que encajaban con la idea de Herschel: (3) Juno en 1804 y (4) Vesta en 1807. Después de 1845, con el descubrimiento de (5) Astrea, los telescopios mejoraron y se encontraron muchísimos más. A principios de la década de 1850, ya se habían descubierto más de diez, y el término "asteroides" reemplazó gradualmente al de "planetas" para estos objetos.
Con el descubrimiento de Neptuno en 1846, la ley de Titius-Bode perdió fuerza, ya que Neptuno no la cumplía. Hoy en día, se considera una coincidencia.
La gran cantidad de asteroides causó un problema con los nombres. Cada uno recibía el nombre de una diosa o heroína de la mitología y un símbolo. Pero los símbolos se volvieron muy complejos. Por eso, en 1867, se acordó una nueva forma de nombrarlos: un número entre paréntesis seguido del nombre, en orden de descubrimiento (por ejemplo, (1) Ceres, (2) Palas).
El término "cinturón de asteroides" empezó a usarse a principios de la década de 1850. En 1868, ya se conocían cien asteroides. En 1891, el uso de la astrofotografía (fotografiar el espacio) aceleró aún más los descubrimientos. En 2012, ¡ya se conocían alrededor de 600,000 asteroides!
Origen y evolución del cinturón
¿Cómo se formó el cinturón de asteroides?
En 1802, Heinrich Olbers sugirió que Ceres y Palas podrían ser fragmentos de un planeta mucho más grande que había explotado. Sin embargo, esta idea no es muy aceptada hoy. La cantidad de energía necesaria para una explosión así sería enorme, y la masa total del cinturón de asteroides es muy pequeña (solo el 4% de la masa de la Luna). Además, las diferencias en la composición química de los asteroides son difíciles de explicar si todos vinieran del mismo planeta.
La mayoría de los científicos cree que el sistema solar se formó a partir de una nube gigante de gas y polvo, llamada nebulosa protosolar. Esta nube se encogió por su propia gravedad y formó un disco giratorio. En el centro, se formó el Sol. En las partes exteriores, pequeños granos sólidos se fueron uniendo para formar los planetas.
Los pequeños cuerpos que estaban en la región del cinturón fueron afectados por la gravedad de Júpiter. Este planeta hizo que chocaran entre sí a muy alta velocidad. En lugar de unirse para formar un planeta, se rompieron en muchos pedazos rocosos: los asteroides. Gran parte de ellos fue expulsada del sistema solar, y solo sobrevivió menos del 1% de los asteroides originales.
Cambios a lo largo del tiempo
Desde su formación, los asteroides han cambiado. Han sido afectados por el calor interno, el derretimiento de su superficie por impactos, la radiación del Sol y el bombardeo de pequeños meteoritos. Algunos científicos los ven como los restos de los "ladrillos" que formaron los planetas, mientras que otros los consideran diferentes debido a estos cambios.
Se cree que el cinturón de asteroides actual tiene solo una pequeña parte de la masa que tuvo al principio. Las simulaciones sugieren que el cinturón original podría haber tenido una masa similar a la de la Tierra. Pero la gravedad de Júpiter expulsó la mayor parte del material en los primeros millones de años, dejando solo el 0.1% de la masa original.
Características de los asteroides
Aunque hay muchísimos asteroides, el cinturón está en su mayor parte vacío. Los asteroides están tan dispersos que es muy difícil encontrarse con uno por casualidad. Sin embargo, se calcula que el cinturón podría albergar varios millones de asteroides.
Tamaños y masa
La masa total del cinturón de asteroides es muy pequeña, solo el 4% de la masa de la Luna, o el 0.06% de la masa de la Tierra. Los objetos más grandes del cinturón son mucho más pequeños y menos masivos que la Luna.
Los cuatro cuerpos principales (Ceres, Vesta, Palas e Higia) suman la mitad de la masa total del cinturón. Ceres, el más grande, representa un tercio de toda la masa. Su radio es de unos 475 kilómetros, un tercio del radio de la Luna.
Se conocen alrededor de 1000 asteroides con un radio mayor de 15 kilómetros. Se estima que podría haber medio millón de asteroides con radios mayores de 1.6 kilómetros.
Composición de los asteroides
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La mayoría de los asteroides se clasifican en tres tipos principales según su composición:
- Asteroides carbonáceos (tipo-C): Son los más comunes, forman el 75% del total. Reflejan muy poca luz y son muy oscuros. Suelen estar en las regiones exteriores del cinturón y contienen agua. (10) Higia es un ejemplo.
- Asteroides de silicatos (tipo-S): Representan el 15% del total. Están más cerca del Sol, son rojizos y reflejan más luz. (3) Juno es un buen ejemplo.
- Asteroides metálicos (tipo-M): Contienen mucho hierro y níquel. Son el 10% de los asteroides y reflejan una cantidad de luz similar a los tipo-S. Se cree que son los núcleos de objetos más grandes que se fragmentaron. Se encuentran en la mitad del cinturón.
Existe una relación entre la composición de los asteroides y su distancia al Sol. Los más cercanos suelen ser rocosos y sin agua. Los más lejanos son carbonáceos y con agua. Esto se debe a que en las regiones más frías de la nebulosa primitiva, el agua podía condensarse en los asteroides.
Una curiosidad es la escasez de asteroides basálticos (tipo-V). Las teorías dicen que objetos grandes como (4) Vesta deberían tener una corteza y un manto de roca basáltica. Sin embargo, el 99% de este material basáltico no se ha encontrado. Se creía que la mayoría de los basálticos venían de Vesta, pero se han descubierto otros con composiciones diferentes, lo que sugiere que tienen orígenes distintos.
Órbitas de los asteroides
Los asteroides giran alrededor del Sol en la misma dirección que los planetas. Tardan entre 3.5 y 6 años en completar una órbita. La mayoría de sus órbitas son un poco elípticas (no perfectamente circulares). Algunos, como (945) Barcelona, tienen órbitas muy inclinadas respecto al plano en el que giran los planetas.
Los Huecos de Kirkwood
Si miras un gráfico de las distancias de los asteroides al Sol, verás zonas vacías. Estos son los huecos de Kirkwood, nombrados por Daniel Kirkwood quien los descubrió en 1886. Coinciden con órbitas donde la gravedad de Júpiter tiene un efecto muy fuerte. Por ejemplo, un asteroide a 3.28 UA del Sol daría dos vueltas mientras Júpiter da una.
Cualquier asteroide que se encuentre en estas posiciones es empujado por Júpiter. Su órbita se vuelve más alargada, y podría chocar con un planeta o el Sol, o ser expulsado del sistema solar. A diferencia de los anillos de Saturno, estos huecos no se ven directamente porque los asteroides cruzan constantemente estas zonas debido a sus órbitas elípticas.
Cambios en las órbitas por la luz solar
Además de la gravedad de los planetas, la luz del Sol también puede cambiar las órbitas de los asteroides. Este efecto se llama efecto Yarkovsky. La luz solar directa no cambia la órbita, pero los asteroides se calientan de forma desigual. Emiten radiación infrarroja (calor) de manera asimétrica, lo que les da un pequeño empujón. Este empujón, aunque pequeño, puede alterar sus órbitas con el tiempo.
Existe una variación de este efecto, llamado efecto YORP, que predice cambios en la rotación y velocidad de los asteroides. Las observaciones han confirmado estas predicciones.
Objetos más importantes del cinturón
Ceres: El planeta enano
Ceres es el objeto más grande del cinturón y el único clasificado como planeta enano desde 2006. Su gravedad lo ha moldeado hasta darle una forma casi esférica, con un diámetro de unos 940 kilómetros. Es el planeta enano más pequeño, ya que otros como Plutón son más grandes.
Ceres es un cuerpo oscuro, ya que solo refleja el 5% de la luz solar. Su interior tiene un núcleo de rocas y una capa de agua helada, cubierta por una fina corteza. Una pequeña parte de este hielo se convierte en vapor de agua por la radiación solar, creando una atmósfera muy tenue. Su masa es casi un tercio de la masa total del cinturón. Su órbita es bastante circular.
Vesta: El brillante
(4) Vesta, descubierto en 1807, es el segundo asteroide más masivo y el tercero en tamaño. Es el más brillante de todos porque refleja el 42% de la luz, ¡más que la Tierra! Constituye el 9% de la masa total del cinturón y mide unos 530 kilómetros de diámetro.
Vesta tiene un núcleo denso de hierro y níquel, un manto de olivino y una corteza muy fina. Recibió el impacto de otro asteroide, dejando un enorme cráter y enviando muchos fragmentos al cinturón. Así se formó la familia Vesta, compuesta por asteroides basálticos. Algunos meteoritos que han caído en la Tierra provienen de esta colisión.
Palas: El segundo más grande
(2) Palas es el segundo objeto más grande del cinturón, aunque Vesta es más masivo. Representa el 7% de la masa del cinturón y es de tipo C (carbonáceo), por lo que refleja el 12% de la luz. Tiene la órbita más elíptica de los cuatro grandes, lo que hace que su distancia al Sol varíe mucho. También su órbita está muy inclinada. Se cree que un impacto en su superficie formó la familia Palas.
En 1803, un nuevo elemento químico fue nombrado paladio en honor a Palas.
Higia: El más externo
(10) Higia es el cuarto objeto más grande del cinturón, con un diámetro de unos 431 kilómetros. Tiene una forma algo alargada y constituye el 3% de la masa total del cinturón. Fue descubierto en 1849. Es un asteroide carbonáceo (tipo-C) y refleja el 7% de la luz. Es el miembro principal de la familia Higia. De los cuatro grandes, es el que está más lejos del Sol, y tarda 5.5 años en completar su órbita.
Juno: El tercero en ser descubierto
(3) Juno fue el tercer asteroide descubierto, en 1804. Es uno de los más grandes del cinturón principal y el segundo más pesado entre los de tipo S. Fue nombrado en honor a la diosa Juno. Al principio, se le consideró un planeta, como Ceres, Palas y Vesta. Pero cuando se descubrieron muchos más asteroides, fue reclasificado. Debido a su tamaño pequeño y forma irregular, Juno no es considerado un planeta enano.
Otros grupos de asteroides
Aunque la mayoría de los asteroides están en el cinturón principal, existen otros grupos:
- Asteroides próximos a la Tierra (NEA): Son asteroides que se acercan mucho a la órbita de la Tierra. Se dividen en tres grupos: Atón, Apolo y Amor.
- Troyanos: Se encuentran cerca de los puntos de Lagrange de Júpiter, que son puntos estables en su órbita. Hay alrededor de 4000 troyanos conocidos. También hay troyanos de Neptuno o Marte. Reciben este nombre por el primer asteroide de este grupo descubierto, (588) Aquiles, un héroe de la guerra de Troya.
Familias de asteroides
Cuando se descubrieron muchos asteroides, los astrónomos notaron que algunos compartían características orbitales. En 1918, el japonés Kiyotsugu Hirayama propuso la existencia de familias de asteroides.
Aproximadamente un tercio de los asteroides del cinturón pertenecen a una familia. Esto significa que tienen órbitas y composiciones similares, lo que indica que provienen de la fragmentación de un objeto más grande. Hay entre 20 y 30 familias de asteroides confirmadas.
Algunas de las familias más importantes son Flora, Eunomia, Coronis, Eos y Temis. La familia Flora, muy numerosa, podría haberse formado por una colisión hace menos de mil millones de años. La familia Vesta se originó por un impacto en la superficie de (4) Vesta.
Colisiones en el cinturón
Debido a la gran cantidad de objetos, las colisiones entre asteroides ocurren con cierta frecuencia en escalas de tiempo astronómicas. Se estima que cada 10 millones de años hay una colisión entre asteroides de más de 10 kilómetros de radio. Estas colisiones pueden romper un asteroide en pedazos más pequeños, formando una nueva familia. A veces, dos asteroides chocan a baja velocidad y se unen.
El cinturón también contiene bandas de polvo, formadas por partículas muy pequeñas. Este material se produce por las colisiones entre asteroides y por el impacto de pequeños meteoritos. La radiación solar hace que este polvo gire lentamente en espiral hacia el Sol.
La combinación de este polvo y el material de los cometas forma la luz zodiacal. Es un brillo débil que se puede ver por la noche en la dirección del Sol. Para que estas bandas de polvo se mantengan, se deben crear nuevas partículas constantemente en el cinturón de asteroides.
Meteoritos que llegan a la Tierra
Los restos de las colisiones pueden formar meteoroides que, finalmente, llegan a la atmósfera terrestre. Se cree que más del 99.8% de los 30,000 meteoritos encontrados en la Tierra provienen del cinturón de asteroides.
Un estudio de 2007 sugirió que el asteroide (298) Baptistina sufrió una colisión que envió muchos fragmentos al sistema solar interior. Se piensa que los impactos de estos fragmentos crearon los cráteres Tycho en la Luna y Chicxulub en México. Este último cráter pudo haber causado la extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años.
Exploración del cinturón
La primera nave espacial que cruzó el cinturón de asteroides fue la Pioneer 10 el 16 de julio de 1972. En ese momento, había preocupación por si los escombros dañarían la nave. Pero hasta ahora, una decena de naves han cruzado el cinturón sin problemas.
Varias sondas han tomado imágenes de asteroides mientras se dirigían a otros destinos. Por ejemplo, la misión Galileo fotografió (951) Gaspra en 1991 y (243) Ida en 1993. La misión NEAR Shoemaker exploró (253) Matilde y (433) Eros.
La misión Hayabusa regresó a la Tierra en 2010 después de fotografiar y aterrizar en la superficie de (25143) Itokawa. La misión Dawn, lanzada en 2007, orbitó (4) Vesta en 2011 y Ceres en 2015. La misión OSIRIS-REx, lanzada en 2016, tiene como objetivo traer muestras de la superficie de un asteroide a la Tierra.
La mayoría de las fotos de asteroides se han tomado de paso. Solo la misión Dawn se dedicó principalmente a estudiar objetos del cinturón principal.
Futura fuente de recursos
Los asteroides son los cuerpos más accesibles del sistema solar. Se ha sugerido que en el futuro, los materiales de los asteroides cercanos a la Tierra podrían ser útiles. Los materiales más valiosos serían el agua (en asteroides tipo-C) y diversos metales como hierro, níquel, cobalto o platino (en asteroides tipo S y M).
Se cree que por cada tonelada de material terrestre usada para construir naves, se podrían obtener hasta mil toneladas de material de los asteroides. Esto reduciría el costo de los materiales y podrían usarse para construir estructuras necesarias en futuras exploraciones espaciales.
Véase también
En inglés: Asteroid belt Facts for Kids
- Lista de asteroides
- Cinturón de Kuiper
- Disco disperso
- Nube de Oort
