Plutón y Caronte faltan pequeños cráteres

Los científicos que estudian las imágenes de los cráteres de New Horizons en Plutón y su luna Charon han descubierto que el Cinturón de Kuiper debe contener menos objetos pequeños de lo esperado, lo que sugiere que el sistema solar exterior no ha cambiado mucho desde sus primeros días.

Cuando la misión New Horizons de la NASA aceleró por Plutón y su luna Charon en 2015, capturó casi la mitad de cada mundo con increíble detalle. Cada píxel podría capturar características tan pequeñas como 76 metros de diámetro en Plutón y 154 metros de diámetro en Charon. Como referencia, eso es equivalente a discernir el casco de Godzilla en estas superficies de mundos (según la película: Godzilla tenía 75 metros de altura en 1984 pero creció a 150 metros en 2014).

Sin embargo, los científicos no buscaban monstruos, sino las marcas dejadas por algunos de los objetos más pequeños del Cinturón de Kuiper. El escaso anillo de rocas heladas que bordea nuestro sistema solar puede representar las sobras primordiales de la formación de planetas. Pero hasta ahora, los científicos no estaban seguros de cuán prístinos eran realmente estos objetos. En la revista Science del 1 de marzo, Kelsi Singer (Southwest Research Institute) y sus colegas registraron los cráteres en algunas de las superficies más antiguas de Plutón y su luna, y sus hallazgos apuntan a un cinturón de Kuiper que no ha sido tocado desde sus primeros días.

Contando cráteres

Los científicos que estudian los cráteres y la geología en Plutón y Caronte encontraron menos cráteres pequeños de lo que esperaban. Una de las regiones que el equipo examinó fue la suave y geológicamente estable `` Vulcan Planitia '' en Charon, que se muestra aquí.
NASA / JHUAPL / LORRI / SwRI

Por lo general, ya sea que esté hablando de asteroides, estrellas o galaxias, hay muchas más cosas pequeñas que grandes en el universo. Pero lo que el equipo de Singer encontró en Plutón y Caronte fue que los cráteres de menos de cierto diámetro, específicamente, menos de 13 kilómetros (8 millas) de diámetro, eran sorprendentemente escasos en número.

Cuando una roca se estrella contra un cuerpo más grande, el cráter que forma es típicamente mucho más grande que la roca misma. Para Plutón y Caronte, una escasez de cráteres de menos de 13 kilómetros de ancho se traduce en una escasez de objetos del Cinturón de Kuiper que abarcan menos de 1 a 2 kilómetros. Hay cierta incertidumbre en los detalles de esa traducción, reconoce el coautor Alex Parker (también en Southwest Research Institute). Sin embargo, cualesquiera que sean los objetos que estén creando cráteres en estos mundos, tienden a estar en el lado más grande.

Los procesos geológicos, como el criovolcanismo y la actividad glacial, no pueden haber suavizado simplemente las superficies de Plutón y Caronte, dicen los científicos, porque ese resurgimiento habría borrado los cráteres más grandes junto con los pequeños. No hay procesos conocidos que borren preferentemente los cráteres más pequeños, concluye el equipo. Lo que es más, el cráter cuenta para Plutón y Caronte en línea con estudios similares de las lunas de Júpiter y Saturno: los cráteres pequeños también carecen de estas lunas.

¿Muy pocos o demasiados? Y por qué es importante

Concepto artístico del objeto Cinturón de Kuiper.
Ko Arimatsu

Sin embargo, los recuentos de cráteres no están exactamente en línea con los resultados de una reciente encuesta de monitoreo de estrellas llamada OASES, que buscó el parpadeo rápido de las estrellas que sugeriría que un objeto distante estaba pasando frente a ellas. Después de pasar 60 horas observando 2.000 estrellas, Ko Arimatsu (Observatorio Astronómico Nacional de Japón) y sus colegas encontraron un solo evento de ocultación que, según ellos, corresponde a un objeto de aproximadamente 1 kilómetro en el Cinturón de Kuiper. Dado que incluso un solo hallazgo fue inesperado, los científicos argumentaron en Nature Astronomy que el descubrimiento apunta a un exceso, no a la escasez, de estos objetos de un kilómetro en el sistema solar exterior.

"Todavía no estoy convencido de ninguna de estas detecciones de ocultación", dice Parker. "Para cada uno de estos tipos de eventos de uno o dos eventos, existen innumerables posibilidades alternativas para lo que podrían haber sido además de ocultaciones de estrellas por los objetos del cinturón de Kuiper".

Por su parte, Arimatsu argumenta: "Supongo que se requieren más estudios de los procesos de repavimentación porque Plutón y Charon (y también Ultima Thule, posiblemente) parecen ser geológicamente únicos, y pueden ocurrir procesos de repavimentación inesperados".

Al mismo tiempo, señala Arimatsu, "descubrimos solo UN objeto, y todavía hay una gran incertidumbre en los resultados de distribución de nuestro tamaño". Incluso es posible, agrega, que la ocultación de su equipo no sea totalmente inconsistente con lo que el Nuevo Equipo de Horizontes encontrado.

La pregunta de cuántos objetos del Cinturón de Kuiper de un kilómetro de tamaño puede parecer un poco como preguntar cuántos ángeles bailan en la cabeza de un alfiler. Pero la respuesta tiene implicaciones potencialmente de gran alcance para nuestra comprensión de la formación de planetas en el sistema solar temprano.

Si hay pocos objetos del tamaño de un kilómetro por ahí, entonces eso podría significar que el Cinturón de Kuiper es tan escaso que los objetos no han pasado muchos de los últimos 4 mil millones de años tropezando entre sí. Después de todo, las colisiones suelen crear muchas cosas pequeñas a partir de unas pocas cosas grandes. Y si las colisiones han sido relativamente raras, entonces lo que vemos ahora es lo que estaba allí inicialmente. Es decir, el Cinturón de Kuiper representaría el sistema solar más o menos como existió durante su formación.

Si el Cinturón de Kuiper ha permanecido prístino desde sus primeros días, entonces los tamaños relativos de los objetos dentro de él podrían arrojar luz sobre la formación de planetas. Por ejemplo, la distribución del tamaño que Singer y sus colegas encuentran respalda la idea de que los planetas gigantes se formaron cuando las inestabilidades gravitacionales condujeron a un crecimiento desbocado.

Lo que depara el futuro

Ambos equipos coinciden en que las futuras encuestas de ocultación, como la Encuesta de ocultación automatizada transneptuniana (TAOS-II), son cruciales para comprender realmente el Cinturón de Kuiper. TAOS-II, por ejemplo, capturará el cielo a una velocidad de 20 cuadros por segundo. Eso es solo un poco más rápido que la configuración OASES, que capturó 15.4 cuadros por segundo, pero hace una diferencia en lo que verá TAOS-II.

"Las altas velocidades de cuadros son absolutamente necesarias porque las sombras proyectadas por objetos de este tamaño y distancia de nosotros no son como las sombras que estamos acostumbrados a ver a nuestro alrededor todos los días", explica Parker. A medida que la sombra de un objeto del Cinturón de Kuiper se extiende sobre la Tierra, los observadores ven que la luz de las estrellas está bloqueando el desvanecimiento y el brillo, el desvanecimiento y el brillo, un patrón doble conocido como difracción de Fresnel . "El parpadeo característico de estas franjas de difracción dentro de la sombra es lo que proporciona una fuerte confirmación de las propiedades del objeto ocultante".

Además, TAOS-II está diseñado para capturar no solo un evento de ocultación, sino cientos de ellos. Al combinar muchas observaciones, los astrónomos finalmente obtendrán una mejor comprensión de la población del Cinturón de Kuiper.