Origen de meteoritos

Aquí en la Tierra existen grandes cantidades de meteoritos, que no son otra cosa que fragmentos de asteroides. Pero los asteroides tienen su lugar entre Marte y Júpiter ¿cómo llegaron hasta acá?. Bueno, el problema es mas o menos el mismo que explicar el origen de los asteroides que se aproximan a la Tierra. ¿Cómo, a partir de orbitas cuasi circulares entre 2 y 3.5 UA pueden los asteroides llegar hasta las proximidades de la Tierra? Existen "rutas dinámicas" muy rápidas, son lugares entre Marte y Júpiter en donde la evolución orbital es muy rápida hacia órbitas muy excéntricas. Tanto que algunos asteroides terminan impactando en el Sol. Esas rutas están asociadas a resonancias de movimientos medios y resonancias seculares. Vamos a hacer un experimento. Tomamos 20 "asteroides" ficticios con excentricidad pequeña pero ubicados en un lugar próximo a una de estas rutas (en este caso la resonancia secular "nu 6"). Este es el archivo que tomamos como entrada al programa:

***MODELO DE SISTEMA PLANETARIO: 1 (MVTMJSUN) o 2 (JSUN)

1

***TIEMPO MAXIMO DE LA SIMULACION EN AÑOS:

1000000.0

***INTERVALO DE SALIDA DE DATOS EN AÑOS:

1000.0

***NUMERO DE CUERPOS MENORES A INTEGRAR:

20

***JD FECHA JULIANA DE LA EPOCA DE LOS ELEMENTOS ORBITALES:

0.0

***ELEMENTOS ORBITALES: N a e i nodo argper anomedia

10 2.08205013 0.10088621 5.006427 3.923790 314.051140 10

11 2.08291934 0.10126168 5.009626 3.885964 313.966879 11

12 2.07996204 0.09998518 5.010652 3.873850 314.484644 12

13 2.07787249 0.09907853 5.033679 3.603931 314.345786 13

14 2.07975851 0.09989866 4.983354 4.198791 313.298259 14

15 2.07879941 0.09948046 5.025260 3.702178 314.436685 15

16 2.08279382 0.10121018 4.987397 4.150316 314.333648 16

17 2.07869461 0.09943518 5.001859 3.977919 313.850908 17

18 2.08008606 0.10003761 4.998783 4.014460 313.811791 18

19 2.08213052 0.10092435 4.989783 4.121771 314.401260 19

20 2.07676947 0.09860002 5.031122 3.633712 314.406856 20

21 2.08183951 0.10079530 5.014678 3.826389 314.240845 21

22 2.07856252 0.09937859 5.000770 3.990853 313.724617 22

23 2.07935865 0.09972563 5.002929 3.965226 313.525119 23

24 2.08182398 0.10078897 5.004127 3.951033 313.862204 24

25 2.07967029 0.09985771 5.005288 3.937273 314.240256 25

26 2.08271269 0.10117232 5.002084 3.975254 313.939236 26

27 2.07666078 0.09856274 5.003765 3.955320 313.147332 27

28 2.07733965 0.09884767 5.028817 3.660605 314.193524 28

29 2.07819965 0.09922046 5.010175 3.879481 314.224243 29

Despues de un buen rato termina y hacemos una figura a partir del archivo de encuentros graficando la columna 5 (planeta) contra el instante en que se produce el encuentro (columna 1):

Al cabo de unos 200.000 años los asteroides ya se empiezan a acercar a Marte y poco después de los 400.000 empiezan a encontrarse con la Tierra. Apenas unos 400.000 años les llevó llegar hasta la Tierra, lo que en escala astronómica es muy poco tiempo. Mas adelante incluso se encuentran con Venus y Mercurio. Curiosamente también hay encuentros con Júpiter, Saturno y Urano (¿por qué decimos curiosamente?). Vamos a determinar cómo pudo ese asteroide llegar hasta Urano. Necesariamente Júpiter debe haber empujado este asteroide hacia la región exterior del sistema solar. Usando sacandot.exe extraemos la evolución del asteroide 25 y del planeta 5 (Júpiter) y analizando el archivo de encuentros de Jupiter ("enc0005.dat") vemos que Júpiter sólo ha tenido encuentros con el asteroide 25, el único escapado de su lugar original en el cinturón de asteroides. Si corremos el siguiente script con gnuplot:

set nokey

set grid

set pointsize 0.8

set xlabel "tiempo en millones de años"

set ylabel "distancia a Júpiter (en radios de Júpiter)"

p "enc0005.dat" u ($1/1.e6):2 w p

pause -1

set terminal gif

set output "encuent25y5.gif"

replot

generamos la siguiente gráfica

que muestra la minima distancia a Júpiter del asteroide en funcion del tiempo. Los primeros encuentros ocurren a distancias relativamente grandes de Júpiter, más de mil radios planetarios. Pero a partir de los 965 mil años ocurren una sucesión de encuentros a baja distancia de Júpiter que resultan catastróficos para la órbita del asteroide terminando con su afelio muy próximo a Urano.

En la siguiente grafica vemos cómo el asteroide se va aproximando a Júpiter. Su afelio (punto mas alejado del Sol) se va aproximando al perihelio (punto más próximo al Sol) de Júpiter hasta que esta distancia se hace demasiado pequeña comenzando con la sucesión de encuentros con Júpiter. Y ya sabemos que Júpiter es muy bruto para manejar estas situaciones. Sin duda terminará siendo eyectado del Sistema Solar.

Podemos ver una animación muy ilustrativa de la evolución de este objeto 25 si corremos el programa auxiliar vis2orbit. Nos preguntará el radio de la región del sistema solar que queremos visualizar (pongamos 10 UA) y el numero de 2 objetos que queramos graficar (el 5 y el 25). A continuacion seguirá una animación interesante. Aquí hay un par de cuadros, uno corresponde a un instante previo al encuentro con Júpiter y el otro luego de la sucesión de encuentros:

El dramático efecto de la resonancia nu_6 en la órbita de los asteroides lo vemos si graficamos la excentricidad en funcion del tiempo:

la excentricidad crece y eso llevará al encuentro del asteroide con los planetas, en particular la Tierra. La resonancia nu_6 es una de las fuentes más importantes de meteoritos y asteroides que se aproximan a la Tierra.