Lucy, el caballo de la NASA para acceder a los troyanos de Júpiter

Más allá del Cinturón de Asteroides, junto al gigantesco planeta Júpiter, cientos de miles de objetos espaciales inexplorados, cada uno de menos de 225 kilómetros de ancho, guardan maravillosos secretos sobre el nacimiento de nuestro sistema solar.

Una nueva misión de la NASA llamada Lucy despegó el 16 de octubre de Cabo Cañaveral, Florida (Estados Unidos) para iniciar un viaje para estudiar estos asteroides, conocidos como troyanos de Júpiter. Durante 12 años y tras recorrer casi 6 500 millones de kilómetros, Lucy se colará periódicamente en dos enjambres de asteroides que acompañan a Júpiter en su órbita al Sol, pasando por un total de siete troyanos y, de regalo, por un octavo asteroide del cinturón de asteroides principal, entre Marte y Júpiter.

"Lucy explorará una región de nuestro sistema solar que nunca ha sido explorado", dijo la colombiana Adriana Ocampo, ejecutiva del programa Lucy en la sede central de la NASA en Washington D.C (EE. UU.), el 14 de octubre en una rueda de prensa.

Los toryanos de Júpiter solo se han visto como puntos de luz en el cielo nocturno, Lucy volará a menos de 1 000 kilómetros de ellos. De paso, la misión marcará un nuevo récord de más asteroides visitados por una sola nave.

Lucy alcanzará su primer objetivo, el asteroide del cinturón principal, en 2025, y después se dirigirá a los troyanos, que explorará con una serie de vuelos de reconocimiento entre 2027 y 2033. Los datos que aporte la nave, detallando el color, la composición, la densidad y los cráteres de los asteroides deberían ayudar a los investigadores deducir cuándo y en qué punto del Sistema Solar se formó cada uno de ellos.

La misión, que es solo la décima en aventurarse hasta Júpiter o más allá, también aportará simulaciones de los primeros tiempos del Sistema Solar, ayudando a descubrir cómo se creo nuestro vecindario solar.

El nombre de 'Lucy' se inspiró en el nombre del famoso esqueleto fósil de hace 3,2 millones de años de un primo ancestral del Homo sapiens encontrado en Etiopía en 1974. En cierta forma, los troyanos de Júpiter juegan un papel similar al que tuvieron esos icónicos huesos: preservan los vestigios de un pasado lejano que los científicos pueden usar para darle sentido a nuestro presente.

"Estos objetos son realmente fósiles del origen de la formación de los planetas", dijo Hal Levison, principal investigador de la misión Lucy y experto del Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, en una rueda de prensa el 13 de octubre; "si quieres entender de dónde viene el Sistema Solar, tienes que ir a estos pequeños cuerpos".

Un vuelo de época

La misión Lucy se basa en una trayectoria compleja que sitúa a la nave en una órbita solar de seis años. Tras una serie de pasos por la Tierra para usar la gravedad del planeta como un impulso extra, Lucy sobrevolará el asteroide 52246 Donaldjohanson, un cuerpo de unos 4 kilómetros de ancho nombrado en honor del paleontólogo que descubrió el fosil de Lucy.

Después, la nave atravesará el enjambre de troyanos que precede a Júpiter en 2027, volando por encima de cinco troyanos en una sola pasada. En su siguiente paso, en 2033, se zambullirá en el enjambre de cola, donde hará una visita a Patroclus y Menoetius, un sistema de asteroides binario.

El intrincado camino que seguirá Lucy a través del Sistema Solar fue meticulosamente diseñado por Brian Sutter, arquitecto de la misión de la nave y empleado de la empresa Lockheed Martin. "La parte de Brian no es solo ciencia, es un artista", dice Levison.

Aunque los troyanos ocupan unas franjas relativamente estrecha del Sistema Solar, son realmente diversos en cuanto a color, tamaño y ciertos aspectos de sus órbitas, y van desde el gris a un rojo apagado, y su tamaño ancho oscila entre menos de un kilómetro hasta más de un centenar de kilómetros.

Algunos de estos asteroides se parecen a otros tipos de pequeños cuerpos que se esparcen por el vencindario solar. El grisáceo Eurybates, por ejemplo, se parece a los asteroides orbitando en el cinturón principal en la frontera con Marte. La pareja Patroclus-Menoetius, por contra, se parecen a los sistemas binarios del cinturón de Kuiper, en la región más allá de la órbita de Neptuno.

"Hemos diseñado la misión para investigar la diversidad de los objetos en esta población", dijo Cathy Olkin, segunda investigadora de Lucy y también del Southwest Research Institute, en un comentario a la prensa el 12 de octubre.

El equipo de Lucy tuvo que construir una nave que pudiera completar el viaje de los 6 500 millones de kilómetros. En su punto más lejano, Lucy estará a más de 800 000 millones de kilómetros del Sol, donde la luz solar es mucho menor de la que recibimos en la Tierra. Por eso Lucy necesita unos enormes paneles solares. Las aspas solares gemelas que lleva la nave llevan casi 8000 células solares individuales, y tienen una longitud de más de tres plazas de aparcamiento. Cuando estén a la altura de los troyanos, estas enormes aspas apenas generarán 500 vatios de potencia, menos de lo que usa un microondas normal.

Durante sus vuelos de reconocimiento, Lucy se acercará a unos 1000 kilómetros de los asteroides a velocidades de casi 25 000 kilómetros hora, lo que requiere que su instrumental esté montado en un trenzado tremendamente preciso. En los momentos de máxima cercanía, la cámara de altísima resolución de Lucy, llamada L´LORRI, será capaz de detectar elementos de la superficie de apenas 60 centímetros.

"Los datos que se pueden obtener a tan poca distancia, tanto a nivel geológico como de composición, no se podrían replicar simplemente por observar un punto de luz", dice Andy Rivki, un experto de cuerpos estelares pequeños del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.

Un ejército de asteroides flanqueando Júpiter

Los astrónomos creen varias decenas de miles de troyanos orbitan junto a Júpiter. Desde 1906, cuando se encontró el primero troyano de Júpiter, los astrónomos han localizado casi 11 000 de estos objetos. Más de la mitad de ellos se han descubierto desde 2010, gracias a las progresivas mejoras en los estudios hechos con los telescopios que barren los cielos nocturnos.

Los asteroides se nombraron en honor de los guerreros que lucharon en la Guerra de Troya: héroes griegos para los asteroides que orbitan por delante de Júpiter y troyanos para los que siguen al gigante gaseoso. Mientras los astrónomos se preparan para el descubrimiento de cientos de miles de troyanos más en la próxima década, el pozo homérico de nombres se empieza a secar.

Ahora, los troyanos de Júpiter descubiertos se nombran en honor de atletas olímpicos modernos. En 2020, el equipo de Lucy anunció que había descubierto un pequeño objeto orbitando uno de los objetivos de la nave, Eurybates. El pequeño objeto, se bautizó con el nombre de Queta en honor de la atleta mexicana Norma Enriqueta Basilio Sotelo, la primera mujer en alumbrar el pebetero olímpico.

Durante décadas, se consideró que estos asteroides eran los restos de las formación de las lunas más grandes de Jupiter. Pero en los últimos 25 años, los científicos se han dado cuenta de que los troyanos de Júpiter podrían dar grandes pistas sobre la caótica juventud de nuestro sistema solar.

Los primeros caóticos días

Gracias a los telescopios que hay en la Tierra, los astrónomos saben que los troyanos de Júpiter tienen una gran variedad de colores, lo que sugiere que no están hechos todos del mismo material. Aun así, de alguna manera, este collage de pequeños cuerpos estelares acabaron asentándose en una órbita realmente estable -y de difícil acceso- junto a Júpiter.

"Dado que comparten la misma órbita de Júpiter, son como testigos de todo lo que le ha pasado a Júpiter", dice Simona Pirani, investigadora postdoctoral de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) que estudia la formación del sistema solar. Desentrañar la historia de Júpiter, el planeta más grande, es crucial para la historia de todo el sistema.

En 2005, Levison y sus colegas en el Observatorio de la Costa Azul de Niza (Francia), publicaron una hipótesis muy influyente, ahora llamada el modelo de Niza, que proponía que la juventud del sistema fue una era de caos.

En el modelo de Niza y en otros escenarios parecidos, el Sistema Solar empezó con muchos más cuerpos pequeños de los que tiene ahora y Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno se movieron hacia el interior a medida que se formaban. Después de que crecieran hasta convertirse en grandes planetas, los bailes gravitacionales de estos gigantes gaseosos con los minúsculos "planetesimales" fue alterando sus órbitas poco a poco, hasta que cayeron en una configuración inestable.

De repente, los planetas gigantes se cree que rotaron hacía fuera hasta sus posiciones actuales, esparciendo pequeños cuerpos lejos del Sistema Solar y mezclando algunos de los que quedaron. Algunas de las teorías incluso sugieren que, en aquel entonces, un quinto gigante de gas pudo ser expulsado de nuestro sistema polar, provocando un caos mayor.

Puede que Júpiter atrapara a sus troyanos en esa confusión, muchos de los cuales se podrían haber formado más allá de Neptuno. Desde que se publicó el modelo de Niza, los teóricos lo han actualizado para intentar explicar un poco más las inusuales características de los troyanos. Otros creen que los troyanos de Júpiter podrían haber sido capturados incluso en un estadio anterior del Sistema Solar, posiblemente cuando el joven Júpiter era del tamaño de la Tierra.

Pero para demostrar estas teorías sobre la formación y la evolución del Sistema Solar, los científicos necesitan echar un ojo más de cerca a los troyanos.

"Estoy deseoso de encontrarme algo que no me espero", dice Levison; "¡De eso no hay duda!"-

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.