Intruso interestelar: ¿el primero objeto de más allá del Sistema Solar en la Tierra?

• Título del artículo original: Discovery of Spherules of Likely Extrasolar Composition in the Pacific Ocean Site of the CNEOS 2014-01-08 (IM1) Bolide
• Autoría: Abraham Loeb, Toby Adamson, Sophie Bergstrom, Richard Cloete, Shai Cohen, Kevin Conrad, Laura Domine, Hairuo Fu, Charles Hoskinson, Eugenia Hyung, Stein Jacobsen, Mike Kelly, Jason Kohn, Edwin Lard, Sebastian Lam, Frank Laukien, Jim Lem, Rob McCallum, Rob Millsap, Christopher Parendo, Michail Pataev, Chaitanya Peddeti, Jeff Pugh, Shmuel Samuha, Dimitar Sasselov, Max Schlereth, J.J. Siler, Amir Siraj, Peter Mark Smith, Roald Tagle, Jonathan Taylor, Ryan Weed, Art Wright, and Jeff Wynn
• Institución del primer autor: Departamento de Astronomía, Universidad de Harvard, Cambridge, MA, EEUU.
• Estado de la publicación: enviado a una revista científica para su publicación, acceso abierto en arxiv (https://arxiv.org/abs/2308.15623).

La exploración espacial se ha convertido en una parte fundamental de la ciencia en la actualidad. El ser humano ha conseguido tomar muestras de la superficie lunar, de cometas, y hasta ha conseguido aterrizar un instrumento en la superficie de un asteroide. Hoy, somos testigos del siguiente paso, el descubrimiento de los primeros restos de un objeto cuyo origen podría encontrarse… ¡más allá del Sistema Solar! 

El bólido CNEOS 2014-01-08

Esta aventura comienza el 8 de enero de 2014. El gobierno de Estados Unidos detecta una rápida sucesión de tres explosiones en la atmósfera sobre las aguas del océano Pacífico. ¿El causante?  Un bólido celeste, un tipo de objeto que se desintegra al entrar en la atmósfera, dando lugar a una brillante bola de fuego (Figura 1). Este bólido recibió el nombre de CNEOS 2014-01-08, un objeto del que, años más tarde, se conocería que su origen más probable se encuentra fuera de nuestro sistema solar. Este evento capturaría así la atención de la comunidad científica y astronómica de todo el mundo.

Figura 1: Ejemplo de un bólido sobre el lago Balaton, Hungría (Crédito: Kovágó, 2022, en eMeteroNews, vol. 7, no. 2, p. 109).

Los estudios mostraban que este bólido, tras su entrada en la atmósfera, se había fragmentado como es habitual en estos sucesos. Sin embargo, CNEOS 2014-01-08 lo había hecho a una altitud sorprendentemente baja, unos 17 km, lo que revela que se trataba de un objeto mucho más robusto que todos los demás recogidos por el catálogo CNEOS (Center of Near-Earth-Object Studies, o Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra), un total de 272. ¿El siguiente paso? Localizar el lugar del impacto.

La expedición

Estudiando su trayectoria se determinó que el impacto debió ocurrir en algún lugar al norte de la isla Manus, de Papúa Nueva Guinea. Esto llevó a un equipo científico de la Universidad de Harvard liderado por el doctor Avi (Abraham) Loeb a organizar una expedición para buscar restos de este bólido en el fondo marino. Su objetivo: estudiar la composición de los restos del impacto de este bólido.

Utilizando un rastrillo magnético, el equipo pudo muestrear una región de aproximadamente unos 0.26 km² a lo largo de 14 días, obteniendo una muestra de más de 600 pequeños objetos esféricos, que llamarían esférulas (Figura 2, panel izquierdo), de entre 0.05 mm y 1.3 mm de diámetro. Para poder comparar la composición de la esférulas con unas muestra de control, también se recogieron objetos de dos regiones de control al norte y al sur del lugar de la expedición (Figura 2, panel derecho). La composición de estas muestras de control es representativa de material terrestre del fondo marino, al estar recogidas en zonas alejadas de la región de impacto del bólido.

Figura 2: Izquierda, fotografía de una de las esférulas recuperadas por la expedición. Derecha, mapa del muestreo del fondo marino, donde la escala de color representa la cantidad de esférulas enocntradas en cada zona. La región naranja corresponde con la trayectoria reconstruida del bólido. Las estrellas naranjas marcan las posiciones a la que se produjeron las tres explosiones mencionadas anteriormente. Las regiones 17 y 22 corresponden a las zonas de control. (Crédito: figuras 6 y 4 del artículo original).

Composición de las muestras: ¿de dónde vienen?

Estudios llevados a cabo para determinar su composición a través la técnica de espectroscopía de masas revelaron una alta abundancia de berilio (Be), lantano (La) y uranio (U), elementos que no se encontraron en las muestras obtenidas en las regiones de control. Por otro lado, elementos volátiles como manganeso (Mn), zinc (Zn) o plomo (Pb) se evaporaron, dando lugar a abundancias de los diferentes isótopos del hierro similares a las de otros bólidos, lo que apoya la hipótesis de que estas muestras no tengan un origen terrestre. Esta hipótesis es apoyada también por la localización de las esférulas encontradas en el fondo marino, que sigue la trayectoria de impacto del bólido, como se puede ver en la Figura 2 (panel derecho).

Además, la abundancia total de “BeLaU” con respecto a otros parece ser incompatible con las abundancias esperadas en materiales terrestres y el fondo oceánico. Esta abundancia también parece ser incompatible con la composición de otros bólidos provenientes del Sistema Solar. Para ello se comparó la abundancia de los diferentes elementos de las esférulas ricas en “BeLaU” con los restos de otros bólidos encontrados en la Tierra y provenientes del Sistema Solar, encontrando una mayor abundancia en las muestras de CNEOS 2014-01-08, como se puede ver en la Figura 3. Estas muestras presentan, además de la mencionada alta abundancia de “BeLaU” (tres órdenes de magnitud con respecto al valor de referencia). A pesar de su parecido con muestras lunares o de rocas kimberlitas (rocas volcánicas), las muestras del bólido claras diferencias en varios elementos, con anomalías negativas de tántalo (Ta) y niobio (Nb), y anomalías positivas de estroncio (Sr), europio (Eu) y cromo (Cr). El equipo firmante de artículo descarta así un posible origen terrestre, lunar, marciano, o de cualquier otro cuerpo del Sistema Solar. La abundancia de estos elementos pesados sería además la explicación a la inusual resistencia de este bólido.

Figura 3: Patrón de abundancias de los elementos de las esférulas ricas en BeLaU. Estas abundancias están normalizadas por la abundancia de condritas carbonáceas de tipo Ivuna (condritas CI), referencia estándar para composiciones de objetos del Sistema Solar. Las abundancias se han comparado con objetos del sistema solar: muestras del bólido (círculos rojos), material de la corteza terrestre (triángulos verdes), rocas kimberlitas (cuadrados naranjas), rocas marcianas (cuadrados grises), muestras del asteroide Vesta (triángulos azul claro) y muestras lunares (rombos azul oscuro). (Crédito: figura 16 del artículo original).

Por último, la alta abundancia de Be representa la última pista que sugiere un origen extrasolar de CNEOS 2014-01-08. Los autores de este estudio presentan la posibilidad de que este elemento se deba a la espalación de rayos cósmicos en el camino del bólido a la Tierra, un proceso de nucleosíntesis producido cuando los rayos cósmicos interaccionan con la materia, dando lugar a elementos como aluminio (Al), carbono (C) o berilio.

¿Cuál es el origen de CNEOS 2014-01-08?

Aunque el origen exacto no está claro, en este estudio se lanzan varias hipótesis que pueden explicar los resultados obtenidos. Por un lado, plantean la posibilidad de que provenga de los restos de un cuerpo planetario extrasolar, fragmentado por el efecto de una explosión de supernova o su interacción con algún otro cuerpo celeste. Otra hipótesis propuesta es que estos fragmentos correspondan a los restos de tecnología extraterrestre.

Sea cual sea su origen, parece claro que estamos ante los primeros estudios de materiales extrasolares encontrados en la Tierra. Esto abre una nueva ventana para entender el origen de los elementos en el Universo y de la materia que conocemos, y el rol de los diferentes cuerpos celestes en la composición de nuestro sistema solar y nuestro planeta.