Por primera vez publican cuánta masa pierde el cinturón de asteroides del Sistema Solar; sólo hizo falta una compu... y un Julio

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Cada noche que levantes la vista y veas la Luna devolviéndote parte de la luz del Sol, podrías notar la gran cantidad de cráteres que hay en su superficie. Son las cicatrices dejadas por el impacto de diversos asteroides. También aquí los sufrimos, pero la mayoría de las marcas se han borrado debido a procesos erosivos y cambios en la superficie de la Tierra que ocurren por causa de la atmósfera.

Podrías pensar que los objetos que impactan con los planetas pueden ser dañinos y destructivos, como el que hace 66 millones de años habría acabado con gran parte de los dinosaurios y de otras formas de vida. Pero no te precipites, porque estos impactos han sido también muy benéficos. Seguramente si un planetoide primordial, denominado Tea, no hubiera impactado con violencia sobre nuestro planeta, arrancándole un pedazo que luego daría lugar a nuestro satélite, hace ya unos 4.600 millones de años, la vida aquí hubiera sido muy diferente y casi seguro no habría habido Homo sapiens astrónomos escribiendo trabajos sobre el cinturón de asteroides, ni divulgadores de ciencia contando sobre ello, ni suscriptores de la diaria deleitándose con tales aventuras.

Aquel violento impacto con Tea cambió para siempre nuestro curso. Como muestra alcanza un botón: hasta entonces el eje de la Tierra no tenía la inclinación que dio origen a las estaciones. Los asteroides también han aportado agua y otros elementos a nuestro planeta. En algunos casos fueron devastadores, en otros abonaron el camino para que la vida sea la maravilla que hoy vemos. Sólo por eso, estudiar a los asteroides, de dónde vienen y a dónde van, es relevante. Pero hay incluso otro detalle que también es de interés: los asteroides son restos de la nebulosa protosolar que formó el Sistema Solar. Allí, entonces, hay pistas sobre el origen de todo lo que nos rodea (o al menos de gran parte).

Una de las fuentes de los proyectiles que impactan la Tierra es el cinturón de asteroides que se ubica entre Marte y Júpiter. Hay otro más lejano, pasando Neptuno, que lleva el nombre de cinturón de Kuiper, que también eyecta cuerpos, pero estos se portan de forma diferente (tienen otro tipo de órbitas). Pues bien, un reciente artículo científico, firmado en solitario por el gran astrónomo uruguayo Julio Fernández, viene a aportar información totalmente nueva sobre ese viejo cinturón de asteroides ubicado en una zona más central del Sistema Solar.

El trabajo, titulado “La reducción del cinturón de asteroides y la historia de impactos de la Tierra”, nos deja con la boca abierta. En solitario, Julio Fernández, jubilado del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, pero al que sigue perteneciendo dado su honoris causa, apelando a cálculos nada complejos, sin nuevas observaciones, sino sintetizando información existente, reporta por primera vez cuánta materia pierde el cinturón de asteroides al año. Y más aún: al leerlo uno se sorprende porque además calcula cuánta de esa masa que pierde el cinturón lo abandona como polvo zodiacal y cuánta como objetos macroscópicos, entre ellos, asteroides. Así las cosas, el trabajo tiene la belleza de las cosas simples que tratan sobre temas profundos.

Así que, más rápido que pedrusco que entra en la zona inestable del cinturón de asteroides y, debido a las resonancias de sus vecinos, el gigantesco Júpiter, Saturno y Marte, sale disparado en dirección al centro del Sistema Solar, nos vamos al encuentro de Julio Fernández.

Como en los viejos tiempos

Que el trabajo lleve sólo la firma de Julio es un poco raro en la astronomía de nuestros días, en la que los artículos generalmente son obra de múltiples autores. Cuando le pregunto qué hay detrás de eso, Julio ríe y desacomoda.

“Estoy jubilado. Ya no tengo plata como para pagar a estudiantes o a otros investigadores para trabajar en mis proyectos. Ahora no hay más remedio que trabajar solo”, dice. “Esa es la respuesta más fácil y directa. Lo cierto es también que siempre tuve proyectos teóricos un poco míos. Por ejemplo, cuando empecé con el cinturón transneptuniano, fueron ideas que fui elaborando por mi cuenta. Podríamos decir entonces que tengo una predisposición a trabajar de forma individual en estos proyectos que tengo, que no requieren mucho trabajo de cálculo, de procesamiento de datos y simulaciones”, explica entonces.

Lo que señala queda patente al leer su último artículo. Sentado en el modesto escritorio de su apartamento de Cordón, desde una notebook Asus común y corriente resuelve misterios científicos pensando, leyendo y haciendo unas pocas cuentas. No se precisaron supercomputadoras ni sofisticadas formas de escudriñar el Universo desde observatorios elevados (y de aún más elevado costo). Simplemente integrando los conocimientos existentes y moviendo las neuronas, un ser humano puede estimar cosas que están pasando entre Marte y Júpiter.

“Sí, si se quiere volví a mis orígenes. En aquel entonces las computadoras todavía eran muy rudimentarias y no eran accesibles, por lo que uno muchas cosas las hacía a lápiz y papel”, reconoce Julio. “Este trabajo se hizo con cosas que están a la mano de alguien que se ponga a juntar información y se disponga a hacer algún calculito por su cuenta. Hice cálculos de algunas cositas del modelo, y después todo fue síntesis de información obtenida por otros; como digo en el trabajo, usé esa PC para hacer todos los cálculos que necesitaba”, dice Julio señalando a la Asus que corona el escritorio.

Los cálculos que realizó Julio vaya si son relevantes. La compu puede darse por satisfecha.

Cálculos que surgen como una canción

Le pregunto a Julio cómo nació su idea de intentar calcular la tasa de pérdida de masa del cinturón de asteroides.

“Bueno, esto es un poco como una canción. Si le preguntás a un compositor cómo se le ocurrió tal canción, por lo general te dice que un día se levantó y empezó a tararear una melodía y le salió. Con esto pasó algo así”, afirma caminando por ese puente tantas veces cruzado entre ciencia y arte. Porque sí, la ciencia es una actividad creativa.

“He trabajado casi toda mi vida en temas dinámicos de órbitas, de asteroides que se acercan a la Tierra, de cometas, todo eso. Entonces en un momento fue surgiendo esa idea de que estos objetos que venían del cinturón de asteroides de alguna manera se iban fugando del cinturón, y eso llevaba a que el cinturón estuviera perdiendo, de a poco, algo de masa. Así que me empecé a enfocar en ese problema y me propuse ver si podemos hacer una estimación de cuánta masa se va”, explicita Julio.

Suena lógico. Como lógico es que un músico o música se proponga materializar una melodía nueva que le sorprende bajo la ducha. ¿Desde cuándo esta melodía retumbaba en la caja de resonancia de ideas de Julio?

“Todo esto lo vengo manejando desde poco antes de la pandemia. Incluso antes de publicar el trabajo, que me llevó lo suyo, ya había presentado resultados en un par de congresos, por lo que era una idea que ya tenía bastante trabajada”, señala.

Una vida entre cinturones

Julio es un astrónomo muy relevante para el otro cinturón de asteroides que hay en el Sistema Solar, el ya mencionado cinturón de Kuiper. De hecho, en 1980 Julio publicó un importantísimo trabajo que predecía que más allá de Neptuno debería haber “un cinturón de cometas” formado por pequeños cuerpos y polvos que “sobraron” de la formación de nuestro Sistema Solar, y que de él vendrían determinados cometas que observábamos, cuyos períodos de revolución en torno al Sol son menores a 20 años.

Su seminal trabajo se tituló Sobre la existencia de un cinturón de cometas más allá de Neptuno y lo que allí proponía fue verificado por simulaciones y observaciones varias tiempo después. Por todo ello, no pocas personas señalan que ese cinturón bien podría haberse llamado cinturón de Fernández (¿dónde hay que firmar para hacer fuerza para que así sea?). Ahora Julio vuelve a la carga con otro cinturón de asteroides. Le pregunto si hay aquí una obsesión, si ya había trabajado antes con este otro.

“No, no directamente sobre el cinturón en sí, como en este artículo, sino sobre sus consecuencias, de los asteroides que salen del cinturón, cómo evolucionan sus órbitas y demás. Pero este es el primer trabajo enfocado en el cinturón”, puntualiza.

El cinturón de asteroides está constituido por materiales que, durante la formación del Sistema Solar, no lograron convertirse en planetas, entre otras cosas por resonancias gravitacionales ocasionadas por los planetas circundantes que crearon “zonas caóticas”.

“Los cuerpos y fragmentos creados por colisiones mutuas que cayeron en estas zonas caóticas experimentaron un rápido aumento de sus excentricidades hasta el punto de convertirse en cruzadores de órbitas de planetas y fueron rápidamente removidos del cinturón de asteroides”, dice en el artículo. Entonces el cinturón de asteroides tenía mucha más masa que la que vemos hoy. Pero cuando ese material se terminó de expulsar, el cinturón de asteroides comenzó a exportar pequeños asteroides y polvo zodiacal. La idea de Julio entonces era clara: si el cinturón estaba exportando polvo y asteroides, estaba perdiendo masa. ¿Podría eso calcularse? Y más aún, ¿los cálculos de esa pérdida de masa coincidirían con el registro de colisiones de asteroides que tenemos de Marte, la Luna y la Tierra desde algunos miles de años hasta hace más de 3.000 millones de años?

¿Cuánta masa pierde el cinturón de asteroides?

Julio se remangó, juntó y sintetizó información hasta que supo que podía hacer cálculos que le dieran cuerpo a aquella melodía que lo había asaltado unos cinco años atrás.

Por un lado, estimó cuál es la pérdida de masa del cinturón bajo forma de cuerpos macroscópicos, basándose en datos conocidos de cuerpos que salen eyectados del cinturón debido a perturbaciones y resonancias en sus tres zonas (la interna, la media y la exterior). Por otro, se basó en estimaciones que sostienen que el cinturón de asteroides aporta entre 15% y 35% del polvo zodiacal. Para sus cálculos Julio tomó el camino del medio y realizó las cuentas con base en una contribución de 25%.

“El resto del polvo zodiacal proviene de los cometas. Todo el polvo que va saliendo del núcleo cometario forma la cabellera y la cola de los cometas. Ese polvo luego se va dispersando en el medio interplanetario. En ese caso es evidente ver de dónde sale el polvo, pero en el caso de los asteroides eso no se ve, porque liberan polvo cuando chocan. La estimación de cuánto de ese polvo es aportado por el cinturón y cuánto por los cometas no es sencilla y por eso hay esa variación en los porcentajes”, explica Julio.

Entonces al sumar la masa estimada de pérdida de polvo y de objetos macroscópicos, la melodía que sonaba en la cabeza de Julio tiene una primera materialización: el trabajo reporta que el cinturón de asteroides pierde cerca del 0,000088 de su masa colisionalmente activa actual cada millón de años.

“Efectivamente, el cinturón de asteroides pierde casi una diezmilésima parte de su masa por cada millón de años”, dice, procurando que se comprenda la dimensión de esa pérdida.

Le pregunto si esta tasa de pérdida de masa del cinturón, que arroja esa diezmilésima parte cada millón de años, se había calculado antes. Niega con la cabeza. “Como yo lo calculé, no. Esto es totalmente nuevo, sí”, reconoce. Pero como es un tipo extremadamente humilde, enseguida aclara: “La estimación sale de todos los datos que más o menos ya estaban. Había que juntar todo, hacer un trabajo de síntesis y algunos cálculos. Y eso no se había hecho”.

La masa actual del cinturón de asteroides hoy es muy poca. Apenas alcanza a ser una pequeña fracción de la masa de la Luna (que a su vez tiene una masa de poco más del 1% de la de la Tierra). Tan así es la cosa que uno podría atravesar todo el cinturón de asteroides caminando (es una metáfora, no hagan eso en casa) y las probabilidades de recibir una pedrada en la cabeza serían extremadamente bajas. “De hecho, las sondas interplanetarias que han ido a Júpiter, Saturno y más allá han pasado por el cinturón de asteroides y no han tenido colisiones con los objetos que hay en el cinturón”, enfatiza Julio.

Pero como indican los cálculos de Julio y era sabido, en el pasado la masa del cinturón fue mayor. “Se piensa que inicialmente el cinturón de asteroides podría haber tenido entre un décimo y una masa de la Tierra. Ahora quedan unas pocas diezmilésimas de la masa de la Tierra”, señala. De hecho, la masa de nuestro planeta se usa como unidad para medir la masa de cuerpos celestes y su notación es M⊕. La masa de la Luna es de 0,0123 M⊕. Así las cosas, ¿que el cinturón de asteroides pierda casi una diezmilésima parte de su masa por cada millón de años es mucho o poco?

“Lo importante es ver cómo eso te lleva al pasado. Ese valor, que en frío uno no sabe si es mucho o es poco, cuando lo extrapolás hacia el pasado, durante toda la vida del Sistema Solar, sería una pérdida razonable. Pero cuando aumentás un poquito ese valor, como propongo en el trabajo multiplicando por un factor de dos, ahí sí empieza a haber pérdidas muchísimo mayores en el pasado”, responde Julio. “En ese caso podés decir que la pérdida en el pasado fue brutal. El cinturón tendría que haber tenido una masa de varios órdenes de magnitud mayor para que quede lo que hay ahora”, dice.

Julio habla del pasado, así que iremos a eso. Pero antes, otro gran hallazgo de su trabajo.

Polvo zodiacal y asteroides

Luego, el trabajo de Julio, realizado con una modesta laptop desde el escritorio de su casa, tiene otra maravillosa revelación: fue capaz de estimar cuánta de la masa que pierde el cinturón se va como polvo y cuánta como cuerpos macroscópicos. Gracias a ello hoy sabemos que 80% de la masa perdida es polvo y 20% son objetos macroscópicos. Como un cinturón viejo y gastado, ¡nuestro cinturón de asteroides se está haciendo polvo!

“Los fragmentos que se escapan son pequeños, porque los grandes no los movés tan fácil”, señala Julio. De hecho, en el trabajo habla de “masa colisionalmente activa” porque excluye de ella la masa de Ceres, un planeta enano, y los objetos primordiales Vesta y Pallas, que están dentro del cinturón. Es que cuanto más grande es un objeto, menos probable es que su órbita pueda modificarse para caer en una de esas regiones caóticas donde aumentan las chances de salir disparados hacia fuera del cinturón.

“Sí, en esas zonas se excita la órbita y entonces aumenta muchísimo su excentricidad. Cuando aumenta la excentricidad de la órbita, esa órbita se va muy lejos y llega o cerca de Marte o cerca de Júpiter. Y ahí, chau, adiós”, señala Julio. Eso le pasa al 20% de la masa que va perdiendo el cinturón. En el caso del polvo, las cosas son diferentes.

“El polvo, al ser tan pequeño, es movido por la presión de la radiación solar. Por el denominado efecto Poynting-Robertson, la propia radiación solar va frenando al polvillo y lo hace caer en el Sol”, explica.

Desde Montevideo, entonces, Julio pudo calcular cuánta, de toda la masa eyectada, salía como polvo y cuánta como objetos macroscópicos. Fantástico, ¿o no? Nuevamente, esa estimación nadie la había hecho antes. Simplemente con su curiosidad, con sus ganas de integrar datos, y obviamente con sus conocimientos de todas estas cosas, asteroides, cometas y demás, Julio logra dos resultados que son novedosos sobre nuestro Sistema Solar. Julio vuela como el polvo que escapa del cinturón.

“Uno podría usar el famoso dicho de Newton. Si pude llegar a ver esto fue porque me paré sobre hombros de gigantes. Y en realidad fue así. Me paré sobre todo lo que habían hecho otros y saqué conclusiones que estaban ahí, a punto de madurar”, dice con la humildad que lo caracteriza.

“A uno de los revisores le llamó la atención que hubiera calculado que el 80% de la masa se iba en polvo y 20% en objetos macroscópicos y me recomendó que pusiera eso en los puntos a destacar del artículo”, confiesa Julio. Y estuvo bien el revisor: al leer el trabajo, es una de las cosas que enseguida llaman la atención.

¿Cómo se lleva el modelo con los impactos de asteroides en el pasado?

El trabajo mira tanto el presente como el pasado del cinturón. “En la última parte relaciono esa pérdida de masa del cinturón con la tasa de impactos, sobre todo la que conocemos de los registros de la Luna”, explica.

¿Por qué mirar la Luna y no la Tierra? Simplemente porque en la Tierra las marcas dejadas por los impactos han sido en gran parte borradas. “Desafortunadamente, la erosión y la tectónica de placas han borrado las estructuras de impacto más antiguas de la Tierra”, dice el trabajo. En la Luna las cosas son distintas: “Algunas cuencas tienen casi 4.000 millones de años de antigüedad y algunas rocas lunares probablemente sean más antiguas”.

Los cráteres lunares están bastante estudiados. Y al ver cómo el modelo de pérdida de masa del cinturón de asteroides se llevaba con el registro de impactos en nuestro satélite, las cosas salieron bastante bien. “Eso fue interesante porque mostró que el modelo tenía un buen ajuste”, dice Julio como si acabara de salvar un escrito.

“La tasa que calculé puede ser un valor adecuado para ahora, pero puede haber sido más elevada en el pasado”, señala. Y de hecho, luego de hacer su cálculo de pérdida de masa, multiplica esa tasa por distintos factores.

En el trabajo hay una gráfica que muestra cómo este cálculo de pérdida de masa por millón de años multiplicado por un factor de dos coincide bien con los registros de impactos en la Luna desde el presente hasta hace unos 2.500 millones de años. Si nos vamos más atrás en el tiempo, la tasa de impactos aumenta de manera exponencial y el modelo de Julio para calcular la masa perdida por el cinturón ya no predice correctamente el asunto. También se incluyen los datos de un pico de esférulas, restos de impactos de asteroides en la Tierra, que se dio hace menos de unos 3.500 millones de años, que también queda muy por encima de la curva ¿Le erró Julio? No tanto. El asunto es que el modelo tiene sus límites: se basa en un conjunto de fenómenos tal cual se dan hoy. Pero en el pasado las cosas fueron distintas.

“La pendiente predicha por mi modelo coincide con las observaciones hasta determinado punto a partir del que comienza a ser divergente. ¿Por qué pasa eso? Porque mi modelo a partir de ahí ya no sirve porque cambian las condiciones físicas del cinturón de asteroides, había otras reglas de juego”, sostiene Julio. “Cuando el modelo anda bien es cuando la pérdida de masa del cinturón se debe esencialmente a que el desplazamiento de los fragmentos se da por el efecto de la deriva de Yarkovsky”, explica. Esquemáticamente, ese efecto es una alteración de las órbitas de cuerpos pequeños (hasta unos diez kilómetros de diámetro) debido a la absorción de la radiación solar en una de sus caras y su posterior irradiación al rotar. “Pero hace más de 2.500 millones de años, lo que dominaba eran las interacciones gravitacionales”, dice. “En ese contexto de interacciones gravitacionales era mucho más eficiente la pérdida de fragmentos y por eso se produce el aumento exponencial”, explica.

O sea que una persona en un apartamento en Cordón no sólo puede decirnos qué está pasando en ese cinturón entre Marte y Júpiter, sino que su pensamiento nos lleva a mirar también lo que pasaba allí hace millones de años. “Son las ganas de hacer cosas. Salvando las distancias, cuando Einstein tenía su empleo público en la oficina de patentes en Berna, aprovechaba las horas en las que no tenía nada que hacer para escribir los papers que revolucionaron la física. Tal vez otro empleado público hubiera hecho otras cosas no tan productivas. O está el caso de Mario Benedetti, que cuando se aburría en la oficina se ponía a escribir. Esto es también debido a tener ganas de hacer cosas”, dice Julio.

¿Y mañana, qué?

Julio está jubilado de su puesto en el Departamento de Astronomía del Instituto de Física de la Facultad de Ciencias. Aun así tiene un honoris causa otorgado por la Udelar a instancias de su facultad. “Más allá del honor que me dio, no sé bien qué significa el honoris causa. Lo cierto es que en la Facultad de Ciencias aún mantengo mi escritorio”, confiesa.

Le pregunto si tiene más trabajos en la cabeza. Si se despierta tarareando más melodías astronómicas. “Hay algunas cuestiones, claro que sí, pero todo a mi ritmo. Ahora no estoy en la lógica de publish or perish, de publicar o perecer, lo cual también es bueno porque te da tiempo para que pienses las ideas, las madures y las mastiques, y no vivas en el frenesí de publicar para sobrevivir a la próxima renovación del cargo”, cuenta.

A sus 79 años, al escucharlo hablar de los secretos que le arranca al Sistema Solar, más que un publicar o perecer, uno tiene la convicción de que Julio va a seguir publicando trabajos hasta que le dé la energía. ¿Publicar o perecer? Nah, lo suyo será más bien un perecer publicando. “Y bueno, sí. ¿Para qué parar si podés seguir?”, contesta risueño.

Julio publica esto por placer. Ya no debe pensar en un cargo que mantener. Ya marcó su huella en la astronomía mundial en varias ocasiones. Fue citado por Carl Sagan en su libro Cometas, fue invitado a formar parte de la Academia de Ciencias de Estados Unidos, fue decano de la Facultad de Ciencias, le dieron el honoris causa de la Udelar, publicó decenas de artículos y un libro con anécdotas jugosísimas... Julio ya no tiene nada que demostrarle a nadie dentro de las ciencias astronómicas.

“Lo hice para no quedarme. Si uno no investiga nada, un poco se va quedando y retrayendo. No voy a dar el mismo seminario todos los años, entonces alguna cosa nueva tenés que presentar. Si no vas a pasar a ser el viejo que ya está liquidado, que no sale de lo que dijo siempre”, larga Julio.

Qué lo parió. Si uno alguna vez hubiera dicho algo cercanamente tan maravilloso como varias de las cosas que Julio le aportó a la astronomía, se daría por satisfecho. Pero a él no le alcanza. Como un objeto macroscópico perturbado del cinturón de asteroides, Julio sale disparado al Universo. Y detrás de él, como un cometa, va dejando una estela de gente curiosa maravillada.

Artículo: The depletion of the asteroid belt and the impact history of the Earth
Publicación: Icarus (setiembre de 2025)
Autor: Julio Fernández.