El cinturón de asteroides es una región con forma de toro que se extiende aproximadamente por el espacio entre las órbitas de Júpiter y Marte, y contiene numerosos cuerpos de forma irregular que están, en promedio, separados por cerca de un millón de kilómetros. Ese último detalle sorprende a la mayoría: a pesar de lo abarrotado que la ciencia ficción lo hace parecer, el cinturón de asteroides es casi por completo espacio vacío, con cuerpos rocosos dispersos a enormes distancias entre sí.
El cinturón de asteroides es el disco circunestelar más interno y más pequeño del sistema solar. Se estima que su masa total equivale al 3 % de la masa de la Luna, con cerca del 60 % de esa masa concentrada en los cuatro asteroides más grandes: Ceres, Vesta, Palas e Higía. En otras palabras, casi todo lo que hay en el cinturón es, o bien uno de esos cuatro cuerpos relativamente grandes, o bien una enorme dispersión de restos mucho más pequeños.
Incluso el residente más grande no es demasiado grande. Ceres, el único objeto del cinturón de asteroides lo bastante grande como para clasificarse como planeta enano, tiene un diámetro de unos 950 km, mientras que Vesta, Palas e Higía tienen diámetros medios inferiores a 600 km. Ninguno de ellos se acerca siquiera a la escala planetaria.
Un hueco predicho y luego un descubrimiento
La ubicación del cinturón no se encontró por casualidad. Durante décadas, los astrónomos habían sospechado que algo debía existir entre Marte y Júpiter, basándose en los patrones que seguía la disposición de los planetas conocidos, mucho antes de que alguien lo encontrara. El 1 de enero de 1801, Giuseppe Piazzi halló un pequeño objeto en movimiento con una órbita que coincidía exactamente con el radio predicho por ese patrón. Unos 15 meses después, Heinrich Olbers descubrió un segundo objeto en la misma región, Palas, y pronto quedó claro que no se trataba de un único planeta perdido, sino de algo completamente distinto.
Ese "algo distinto" resultaba tentador explicarlo como los restos de un planeta. En 1802, Olbers sugirió a Herschel y Gauss que Ceres y Palas eran fragmentos de un planeta mucho mayor que se había destruido, pero la enorme cantidad de energía necesaria para destruir un planeta, sumada a la escasa masa combinada del cinturón, no respalda esa hipótesis. El cinturón nunca fue un planeta que se rompió, sino un planeta que nunca llegó a tener la oportunidad de formarse.
Formado deprisa y luego barrido en su mayor parte
La cronología de formación del cinturón resulta haber sido sorprendentemente rápida. Un estudio de 2007 sobre cristales de circón hallados en un meteorito antártico que se cree originario de Vesta sugirió que Vesta, y por extensión el resto del cinturón de asteroides, se formó en los 10 millones de años posteriores al origen del sistema solar, un instante geológico según los estándares planetarios.
Lo que no sobrevivió fue el volumen original del cinturón. La mayor parte del material original del cinturón de asteroides fue expulsada en aproximadamente 1 millón de años tras su formación debido a perturbaciones gravitacionales, dejando menos del 0,1 % de la masa del cinturón primordial; se estima que la población primordial era 200 veces mayor que la actual. La gravedad de Júpiter, en efecto, impidió que se formara un planeta aquí y después expulsó casi toda la materia prima que podría haberlo construido.
Lo que realmente queda
A pesar de esa pérdida drástica, lo que queda sigue siendo considerable en número, aunque no en masa. Más de 200 asteroides del cinturón superan los 100 km, y los estudios infrarrojos sugieren que el cinturón alberga entre 700.000 y 1,7 millones de asteroides con un diámetro de 1 km o más. Se trata de una población de objetos genuinamente vasta, simplemente repartida a lo largo de un volumen de espacio igualmente vasto.
La composición varía según la distancia al Sol. Los asteroides de tipo S (ricos en silicatos) constituyen alrededor del 17 % del total de la población de asteroides y son más comunes hacia la región interior del cinturón, dentro de las 2,5 UA del Sol, lo que recuerda que el cinturón no es un anillo uniforme de escombros idénticos, sino una estructura zonificada moldeada por la temperatura y la historia de su formación.
Los huecos que talló Júpiter
No todas las distancias al Sol dentro del cinturón están igualmente pobladas. En 1866, Daniel Kirkwood descubrió huecos en las distancias orbitales del cinturón causados por resonancias con Júpiter; en la resonancia 3:1, a 2,502 UA del Sol, un asteroide orbitaría el Sol tres veces por cada órbita que completa Júpiter. Los objetos que se situarían exactamente en esas distancias resonantes se desestabilizan gravitacionalmente con el tiempo y son eliminados, dejando bandas vacías muy notorias.
Esas resonancias también definen los límites del cinturón. La resonancia orbital 4:1 con Júpiter, a un radio de 2,06 UA, puede considerarse el límite interior del cinturón de asteroides. Y la densidad no es uniforme en toda la estructura: en 2006, la región compacta del "núcleo" del cinturón principal, situada entre los fuertes huecos de Kirkwood 4:1 y 2:1 a 2,06 y 3,27 UA, contenía el 93 % de todos los planetas menores descubiertos y numerados del sistema solar. Casi toda la población conocida está concentrada en una banda bastante estrecha, con una dispersión mucho más escasa más allá de ella.
Un cinturón que no deja de fragmentarse a sí mismo
El cinturón de asteroides no es un museo estático de material sobrante: sigue colisionando activamente consigo mismo. Se espera que los impactos entre cuerpos del cinturón principal con un radio medio de 10 km ocurran aproximadamente una vez cada 10 millones de años, un ritmo lento pero constante de destrucción que sigue remodelando la población del cinturón a lo largo de escalas de tiempo cósmicas.
Esas colisiones dejan una huella que los astrónomos pueden rastrear. En 1918, el astrónomo japonés Kiyotsugu Hirayama observó que las órbitas de algunos asteroides compartían parámetros similares, identificando así las primeras familias de asteroides; hoy en día se conocen entre 20 y 30 agrupaciones que probablemente sean familias de asteroides, grupos de fragmentos que aún se alejan de un cuerpo progenitor común. La familia Flora, una de las mayores familias de asteroides con más de 13.000 miembros conocidos, podría haberse formado a partir de una colisión hace menos de 1 mil millones de años. Algunas colisiones son mucho más recientes: la familia Karin al parecer se formó hace unos 5,7 millones de años a partir de una colisión con un asteroide progenitor de 33 km de radio, lo bastante reciente, en la escala temporal del sistema solar, como para considerarse todavía restos geológicamente frescos.
Parte de esos restos acaba llegando a la Tierra. De los 50.000 meteoritos hallados en la Tierra hasta la fecha, se cree que el 99,8 % se originó en el cinturón de asteroides: casi cada roca que sobrevive a la caída a través de la atmósfera terrestre tiene su origen en esta misma región dispersa entre Marte y Júpiter.
Visitado, orbitado y cartografiado
Las sondas espaciales cruzaron este territorio por primera vez hace más de medio siglo. La primera sonda espacial en atravesar el cinturón de asteroides fue Pioneer 10, que entró en la región el 16 de julio de 1972, demostrando que una sonda podía atravesarlo sin ser destruida por los escombros, a pesar de los primeros temores sobre el riesgo de colisión.
Décadas después, una misión dedicada finalmente se detuvo a observar de cerca. Dawn, lanzada por la NASA en septiembre de 2007, entró en órbita alrededor de Vesta el 16 de julio de 2011 y completó una misión de estudio de 14 meses antes de partir hacia Ceres, entrando en órbita alrededor de Ceres el 6 de marzo de 2015, convirtiendo a dos de los mayores residentes del cinturón de puntos de luz distantes en mundos cartografiados y fotografiados.