Imagen conceptual de la misión Lucy a los asteroides troyanos. Crédito:NASA / SwRI
Hace poco más de 4 mil millones de años, los planetas de nuestro sistema solar coexistieron con una gran cantidad de pequeños objetos rocosos o helados que orbitan alrededor del Sol. Estos fueron los últimos restos de los planetesimales, los bloques de construcción primitivos que formaron los planetas. La mayoría de estos objetos sobrantes se perdieron, a medida que los cambios en las órbitas de los planetas gigantes los dispersaron a los confines exteriores distantes del sistema solar o más allá. Pero algunos fueron capturados en dos regiones menos distantes, cerca de puntos donde la influencia gravitacional de Júpiter y el Sol se equilibran, y han quedado atrapados allí, mayormente intacto, durante miles de millones de años.
Hace no 4 millones de años, un antiguo antepasado de los humanos modernos vagaba por la tierra en lo que más tarde se convertiría en el país de Etiopía. Hace treinta y cuatro años, Donald Johanson descubrió el esqueleto fosilizado de esta criatura, más tarde llamada Lucy, después del éxito de 1967 de los Beatles "Lucy in the Sky with Diamonds".
Dentro de tres años, una nave espacial llamada Lucy, inspirado en el famoso fósil, comenzará su exploración que podría ayudar a determinar la historia temprana del Sistema Solar.
La misión Lucy de la NASA volará por seis de esos planetesimales atrapados, los asteroides troyanos de Júpiter, lo que le dará a la humanidad su primer vistazo de estos objetos antiguos. Al estudiar estos fósiles de formación planetaria, la misión Lucy podría revelar tanto sobre el desarrollo del sistema solar como lo hizo el fósil de Lucy sobre la evolución humana. Y de camino a los troyanos, Lucy visitará un asteroide que el equipo ha llamado Donaldjohanson, después del antropólogo que descubrió el esqueleto fosilizado de nuestro antepasado.
"Los troyanos tienen pistas vitales sobre el origen del Sistema Solar porque son restos de, y también fueron testigos de, el proceso que construyó los planetas, "dijo el investigador principal Harold Levison del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado.
La animación de lapso de tiempo anterior muestra los movimientos de los planetas interiores, Júpiter y ambos enjambres de troyanos (verde) durante el período de tiempo de la misión Lucy. Los troyanos L4 conducen a Júpiter en su órbita y los troyanos L5 lo siguen. Por tradición, los troyanos L4 reciben el nombre de caracteres griegos en los relatos de la guerra de Troya. Los cuerpos L5 llevan el nombre de personajes del lado troyano del conflicto. Crédito:Instituto Astronómico de CAS / Petr Scheirich (usado con permiso)
Los troyanos orbitan alrededor del Sol en sincronía con Júpiter, siguiendo casi el mismo camino, pero liderando al planeta gigante en aproximadamente una sexta parte del camino alrededor de la órbita, o arrastrándose por la misma cantidad. Esto los mantiene cerca de uno de los dos puntos "Lagrange" gravitacionalmente estables, L4 y L5, posicionado en el vértice de un triángulo equilátero con Júpiter y el Sol, donde están protegidos de ser perturbados en diferentes órbitas o fuera del sistema solar por completo. Las áreas alrededor de los puntos L4 y L5 de Júpiter contienen cada una un enjambre de objetos de miles de millones de años que contienen información sobre la historia de nuestro sistema solar.
Las observaciones realizadas desde la Tierra han permitido a los astrónomos clasificar los asteroides troyanos por variaciones sutiles de color y composición probable. "Vemos variaciones en las propiedades que podemos medir desde la Tierra y nos gustaría conocer la base física detrás de esta variación, "El científico del proyecto Lucy Keith Noll dijo." Una misión a un solo objeto no habría permitido ese tipo de comparación, al muestrear un conjunto diverso de objetos, Lucy proporcionará una mejor base para comprender lo que estamos viendo en la población en general ". Al visitar seis troyanos que abarcan todos los tipos principales, dos de los cuales forman un sistema binario (dos objetos que se orbitan entre sí), Lucy obtendrá una gran cantidad de información sobre los objetos que formaban el disco planetesimal original del sistema solar. Noll trabaja en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, que es un socio clave en la misión Lucy.
Una característica que tienen en común los troyanos es que son oscuros. "Solo reflejan el cuatro o el cinco por ciento de la luz que les llega, "dijo Noll." Eso es muy oscuro. El pavimento negro en la carretera es mucho más reflectante ".
Lo que oscurece a los troyanos es un misterio que podría tener implicaciones sorprendentes para nuestra Tierra. "Los objetos oscuros pueden tener compuestos orgánicos (que contienen carbono) en sus superficies, ", dijo la científica sénior Amy Simon." Si muchos de los troyanos que examinamos muestran evidencia de compuestos orgánicos, implicará que los componentes básicos de la vida eran comunes en todo el sistema solar primitivo ". Simon trabaja en NASA Goddard, donde se desempeña como investigadora principal adjunta de uno de los instrumentos de la nave espacial Lucy.
El científico de SwRI estudió el asteroide binario Patroclus-Menoetius, mostrado en la concepción de este artista, para determinar que una sacudida de los planetas gigantes probablemente ocurrió temprano en la historia del sistema solar, dentro de los primeros 100 millones de años. Crédito:W.M. Observatorio Keck / Lynette Cook
Algunos de los mismos procesos que atraparon a los troyanos en sus órbitas actuales enviaron a otros planetesimales sobrantes más lejos del Sol, y ahora los encontramos en el cinturón de Kuiper, la región helada más allá de Neptuno que alberga a Plutón y otros planetas enanos. (La nave espacial New Horizons de la NASA exploró Plutón después de un viaje de 9 años, y pasará por encima de otro objeto del cinturón de Kuiper el día de Año Nuevo de 2019).
La recopilación de datos será vital para el éxito de Lucy. La misión llevará cuatro instrumentos en su carga útil:L'Ralph, que consta de MVIC (cámara de imágenes visibles multiespectral), un generador de imágenes multicolor, y LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), un espectrógrafo que proporcionará información sobre la composición de la superficie; L'LORRI (generador de imágenes de reconocimiento de largo alcance), una cámara de alta resolución; y L'TES (espectrómetro de emisión térmica), que medirá las temperaturas superficiales de los troyanos. Y además de los instrumentos científicos, Las comunicaciones de Lucy (radio) y el sistema de adquisición de objetivos (TTCam) contribuirán a la misión científica. L'Ralph analizará las superficies de los troyanos para buscar la presencia de diferentes silicatos, helados y orgánicos en estos asteroides. L'LORRI tomará fotografías de alta definición de los troyanos complementadas con TTCam en la aproximación más cercana. L'TES investigará el estado físico de las superficies de los troyanos, y los datos de radio se utilizarán junto con los datos de imágenes para determinar sus masas y densidades.
El lanzamiento de Lucy está programado para octubre de 2021, volando por más objetivos en diferentes órbitas alrededor del Sol que cualquier otra misión en la historia. Las respuestas a preguntas clave sobre el pasado lejano del sistema solar estarán ahora al alcance de la mano, gracias a la misión Lucy.
La misión Lucy está dirigida por el Dr. Harold Levison y su equipo en el Southwest Research Institute y está dirigida por el Goddard Space Flight Center de la NASA. Los instrumentos de Lucy son desarrollados por Goddard, Universidad del estado de Arizona, y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. La nave espacial será desarrollada y construida por Lockheed Martin. Tras su construcción, Lucy se someterá a más pruebas, y en tres años emprender una misión que cambiará para siempre nuestro conocimiento del sistema solar.
