¿Por qué hay materia orgánica en Ceres?

 

Experimentos de impactos a hipervelocidad han aportado evidencia de que la intrigante materia orgánica descubierta en Ceres es autóctona y se formó probablemente en presencia de agua.

Uno de los hallazgos más interesantes de la misión Dawn de la NASA es que Ceres, el objeto más grande en el cinturón de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter, alberga compuestos orgánicos complejos.

El descubrimiento de moléculas alifáticas, que consisten en cadenas de carbono e hidrógeno, junto con la evidencia de que Ceres tiene abundante hielo de agua y puede haber sido un mundo oceánico, significa que este planeta enano podría haber albergado alguna vez los principales ingredientes asociados con la vida tal como la conocemos.

La forma en que se originaron los compuestos orgánicos alifáticos en Ceres ha sido objeto de intensas investigaciones desde su descubrimiento en 2017. Algunos estudios han concluido que un cometa u otro impactador rico en compuestos orgánicos los llevó a Ceres; otros indican que las moléculas se formaron en el planeta enano después de que sus materiales primordiales fueran alterados por agua salada. Pero independientemente de su origen, la materia orgánica de Ceres se ha visto afectada por los impactos generalizados que han marcado su superficie.

Ahora, una nueva investigación que se presenta en la reunión GSA Connects 2023 de la Sociedad Geológica de Estados Unidos está ampliando la comprensión de los científicos sobre cómo los impactos han afectado las moléculas alifáticas de Ceres y cuáles son las implicaciones para determinar su origen y evaluar la habitabilidad del planeta enano.

"Los compuestos orgánicos se detectaron inicialmente en las proximidades de un gran cráter de impacto, lo que nos motivó a observar cómo los impactos afectan a estos compuestos orgánicos", dice Terik Daly, científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins, quien dirigió este estudio. "Estamos descubriendo que los compuestos orgánicos pueden estar más extendidos de lo que se informó inicialmente y que parecen ser resistentes a los impactos de condiciones similares a las de Ceres".

A partir de los datos de Dawn, Daly sabía que Ceres está cubierto de cráteres de impacto de diferentes tamaños formados cuando otros asteroides chocaron contra Ceres. Pero lo que aún no entendía era cómo estos impactos afectan a los compuestos alifáticos, información que era necesaria para ayudar a determinar dónde se originaban los compuestos orgánicos y cómo sus firmas podrían haber cambiado después de haber estado expuestos a múltiples impactos durante miles de millones de años.

"Aunque los investigadores han realizado experimentos de impacto y choque con varios tipos de materia orgánica en el pasado", dice Daly, "lo que faltaba era un estudio dedicado al tipo de materia orgánica detectada en Ceres utilizando el mismo tipo de método analítico utilizado por la nave espacial Dawn para detectarlos." Esto, afirma, permitiría comparaciones directas entre los datos experimentales y los de la nave espacial.

Daly trabajó con un equipo que incluía a Jessica Sunshine, astrónoma de la Universidad de Maryland, y Juan Rizos, investigador postdoctoral de la Universidad de Maryland que ahora es astrofísico en el Instituto de Astrofísica de Andalucía en España, para realizar una serie de experimentos en el campo de tiro vertical Ames de la NASA. Los experimentos imitaron las condiciones de impacto típicas de Ceres, con velocidades de impacto que oscilaban entre 2 y 6 km/s y ángulos de impacto que variaban entre 15 y 90 grados con respecto a la horizontal.

Rizos y Sunshine también realizaron un nuevo análisis que combinó datos de dos instrumentos diferentes (la cámara y el espectrómetro de imágenes que voló en la nave espacial Dawn) y luego utilizaron un algoritmo para extrapolar la información de composición del espectrómetro a la resolución espacial más alta de la cámara. Los resultados les permitieron investigar los compuestos orgánicos con mayor detalle de lo que antes era posible.

"La gente había analizado los datos de la cámara de Dawn y los datos del espectrómetro de Dawn por separado, pero nadie más había adoptado el enfoque que nuestro equipo utilizó para extrapolar los datos de un instrumento a otro, lo que proporcionó una nueva ventaja en nuestra búsqueda para mapear y comprender el origen de la materia orgánica en Ceres", afirma Sunshine.

En conjunto, los análisis del equipo apuntan a algunos resultados potencialmente interesantes. "Al aprovechar los puntos fuertes de dos conjuntos de datos diferentes recopilados sobre Ceres, hemos podido mapear áreas potencialmente ricas en materia orgánica en Ceres con mayor resolución", dice Rizos. "Podemos ver una muy buena correlación de los compuestos orgánicos con unidades de impactos más antiguos y con otros minerales como los carbonatos que también indican la presencia de agua. Si bien el origen de los compuestos orgánicos sigue siendo poco comprendido, ahora tenemos buena evidencia de que se formaron en Ceres y probablemente en presencia de agua."

"Existe la posibilidad de que se encuentre una gran reserva interior de materia orgánica dentro de Ceres", añade Rizos. "Entonces, desde mi perspectiva, ese resultado aumenta el potencial astrobiológico de Ceres".

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