Introducción
El día 23 de abril del año 2019, aproximadamente a las 21:08 hora local de Costa Rica, se observó un bólido sobre Costa Rica con dirección aproximada SE-NW. Su avistamiento fue reportado en varios sitios de Costa Rica y fue documentado por cámaras de vigilancia en el Pacífico Central (Quepos, Esparza), Valle Central, Cordillera volcánica Central (cámaras de vigilancia volcánica en los volcanes Poás y Turrialba) y otras localidades. Posteriormente, esta misma noche, una residente del pueblo de Aguas Zarcas de San Carlos, reportó el impacto de un objeto de aspecto rocoso que perforó el techo de la terraza trasera de su casa de habitación.
A partir de este reporte, surgen numerosos otros indicios de recuperación de piezas de un meteorito asociado con el bólido anteriormente mencionado. Esto causa gran conmoción debido a la atención de los medios, sobre todo por su enfoque y especulación acerca de su posible valor económico. Inmediatamente después del reporte de caída, numerosos especuladores y caza-meteoritos nacionales e internacionales se trasladaron a la zona de San Carlos y comenzaron a hacer ofertas económicas por fragmentos. Esto creó un mercado de especulación que ha abierto la posibilidad a posibles falsificaciones o afirmaciones erróneas sobre material rocoso que puede o no ser parte del meteorito que causó el bólido. Además, se generan centenares de solicitudes del público en general a la Escuela Centroamericana de Geología de la Universidad de Costa Rica con el fin de establecer si cualquier material rocoso que particulares tenían en su posesión, se trata de un meteorito.
A pesar de que sobre la Tierra caen unos 25 meteoritos cada día, aquellos que son vistos caer y recuperados alcanzan solo unos 5 a 10 al año. De hecho, para Costa Rica solo existía el antecedente de un meteorito visto pasar como bólido, caído, recuperado y analizado: el meteorito Heredia, el 1º de abril de 1857 (Soto, 2004). El caso del meteorito de Heredia era el único antecedente de un meteorito oficial ante la Sociedad Meteorítica para el territorio de Costa Rica (https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?code=11875). De tal manera que el Meteorito Aguas Zarcas, que cayó la noche del 23 de abril del 2019 como una lluvia de centenas o miles de fragmentos, es solo el segundo oficialmente registrado en la historia de Costa Rica.
En el caso del meteorito de Heredia, se trató de un meteorito tipo H5 lo que significa que es un condrito ordinario rico en hierro. Esta clasificación indica además que posee un alto porcentaje de cóndrulos con solo un 10 a 15% de matriz y cuyos componentes han sido intensamente metamorfizados. El meteorito Aguas Zarcas, como se discutirá en secciones posteriores de este trabajo, posee una composición muy diferente al de Heredia. Es precisamente su composición lo que lo hace extraordinario en términos de meteoritos recuperados en nuestro planeta.
Esta investigación se ha enfocado en analizar y documentar el material directamente asociado con la caída de Aguas Zarcas y contribuir a la formalización de la caída ante la Sociedad Meteorítica (Meteoritical Society). En este trabajo, se presentan las características morfológicas y petrográficas de los fragmentos analizados en el sitio de la caída y material facilitado en préstamo para análisis no destructivos.
El bólido y campo de caída
La noche del 23 de abril del año 2019, a las 21:07:44 hora local, el bólido fue reportado como visto en varios sitios de Costa Rica y fue documentado por cámaras de vigilancia en el Pacífico Central (Quepos, Esparza), Valle Central occidental, Cordillera Volcánica Central (cámaras de vigilancia volcánica en los volcanes Poás y Turrialba) y otras localidades en la zona norte (Fig. 1). En el cantón de San Carlos, se reportó una intensa iluminación, y un sonido fuerte parecido a una explosión, que documenta posiblemente la fragmentación de la roca en la atmósfera, y luego se dio la lluvia de fragmentos del meteorito.
La figura 1 muestra una secuencia de capturas de video de dos cámaras de monitoreo de la Red Sismológica Nacional ubicadas en el Volcán Turrialba. La secuencia A muestra el bólido primero como un destello que satura la imagen (Figs. 1, A2 y A3) y posteriormente al alejarse, se aprecia el bólido como un punto con un rastro luminoso (Figs. 1, A5 y A6). Esta cámara apunta en una dirección azimut 264° y tiene una ubicación latitud 10,0182 y longitud -83,7598. La secuencia de la figura 1B muestra el resplandor (B2) y posteriormente el bólido en la esquina superior derecha, detrás de la marca de agua (Fig. 1 B4). Hacia el final de este video se observa un destello secundario y la fragmentación del bólido en al menos dos puntos luminosos. Esta cámara tiene una ubicación latitud 10,0192 y longitud -83,7564 y apunta en una dirección 270°. Se aclara que el tiempo que muestra la marca de agua en la cámara #2 (Fig. 1 B) no es correcto, el resplandor del bólido es captado por la cámara del volcán Poás a las 21:07:44 hora local. La cámara en la secuencia A de la figura 1, cuenta con tecnología tipo Starlight que optimiza la luz ambiental, por lo que se infiere que los colores del resplandor y el bólido observados son fieles a los percibidos en realidad. Estos concuerdan con los relatos de los reportes del bólido.
En primera instancia, solo se notó con certeza uno de los principales fragmentos, que impactó el techo de una casa en el norte del poblado de Aguas Zarcas. Posteriormente se documentó que la lluvia de los meteoritos cayó en los distritos de Aguas Zarcas y La Palmera de San Carlos. El primer fragmento, con una masa principal de 1071 g, fue recuperado por la dueña de una vivienda en el barrio La Caporal de Aguas Zarcas. Al impactar, horadó el techo de la parte posterior de la casa (Figs. 2A, 2B), quebró una cercha de madera y golpeó unas mesas plásticas (Figs. 2C, 2D), donde se rompió en algunos pequeños fragmentos, para un peso total recuperado de 1152 g.
Al día siguiente, y en parte gracias a la noticia dada del primer impacto, otros vecinos hacia el noroeste de Aguas Zarcas, principalmente en La Cocaleca y en Santa Rosa de La Palmera, y alrededores, en pastizales, potreros, predios de casas, caminos y bosques, recuperaron fragmentos con un peso desde menos de un gramo hasta el mayor de 1875 g, con varios fragmentos en el orden de 1 kg. Un fragmento de 280 g traspasó el techo de la casa de un perro, pero no lo hirió. Los cráteres de impacto vistos fueron superficiales y de menos de 20 cm de diámetro (Fig. 2E). El total recuperado hasta fines de mayo de 2019 se estima en 27 kg. El área de caída de los diferentes fragmentos tiene una forma de elipse orientada SE-NW, de unos 6,5 km de eje mayor y unos 3 km de eje menor (Fig. 3). El área principal donde se reporta la recuperación de fragmentos se extiende entre el norte del poblado de Aguas Zarcas y La Palmera. Sin embargo, existen áreas densamente vegetadas donde la recuperación de fragmentos se dificulta como es el valle del río Aguas Zarcas. Además, debido a la especulación sobre el posible valor económico de los fragmentos, muchos hallazgos no fueron reportados o su localidad específica fue mantenida en confidencialidad.
Características morfológicas
Durante el ingreso a la atmósfera, los meteoroides son sometidos a temperaturas por encima de los 1500°C, suficientes como para fundir la superficie rocosa del cuerpo, por lo que se preserva una corteza de fusión vidriosa con indicadores de la dirección de caída y morfologías conocidas como regmagliptos (Lin y Qun, 1987). Estas características usualmente son indicios inequívocos para reconocer un meteorito. Estas estructuras se ven muy bien desarrolladas en las masas principales del Meteorito Aguas Zarcas, por encima de unos 50 g de peso, y particularmente en las masas mayores recuperadas.
El fragmento de La Caporal indica claramente tres generaciones de regmagliptos (Fig. 4), lo cual ofrece una evidencia clara de la secuencia de dos ocasiones de fragmentación de la pieza recuperada en su caída antes de tocar tierra. La figura 4A muestra la primera generación de regmagliptos con un mayor desarrollo por pérdida de masa por desprendimiento y fusión, así como una corteza de fusión bien desarrollada y leve iridiscencia en los bordes. En esta vista se aprecia la forma aerodinámica con mayor desarrollo de corteza de fusión en la parte frontal. Ambas características indican la dirección en la que viajaba el fragmento por la atmósfera cuando se desarrolló la primera generación de regmagliptos. La figura 4B muestra la segunda generación, que presenta un color violáceo-naranja y un buen desarrollo de corteza de fusión. En la imagen se aprecian zonas color gris claro que corresponden con plástico que el fragmento incorporó al impactar las mesas (Fig. 2D). La figura 4C muestra la tercera y última generación de regmagliptos para este fragmento. Presenta un color naranja por alteración de la matriz. La figura 4D muestra un acercamiento a la corteza de fusión que microscópicamente, asemeja la superficie de lavas cordadas. Para este fragmento, se preparó un modelo tridimensional a partir de fotogrametría que se puede consultar en el repositorio de información digital de esta revista.
El fragmento reportado de mayor masa es el de 1875 g. Este fragmento muestra poco desarrollo de regmagliptos, con superficies planares y de aspecto trapezoidal (Fig. 5). Se aprecia claramente la corteza de fusión y en partes iridiscencia. Este fragmento impactó en un campo lodoso y la superficie de impacto está impregnada con fango y materia vegetal. La corteza de fusión muestra un mayor desarrollo en la cara trapezoidal con sus bordes iridiscentes. Los sectores fracturados muestran la textura característica con bajo porcentaje de cóndrulos en una matriz vítrea color negro. Este fragmento en particular fue adquirido por coleccionistas y posteriormente donado por Terry y Evan Boudreaux al Field Museum de Chicago, Estados Unidos (https://sites.google.com/fieldmuseum.org/pritzkercenter/home#h.p_vmSBLnHKOxV2 y https://news.wttw.com/2019/10/08/field-museum-s-new-meteorite-contains-stardust-predates-solar-system).
Existen muchos otros fragmentos con formas de plato (Fig. 6A), gota (Fig. 6B), elípticos, y con frecuentes patrones aerodinámicos (Fig. 6C), así como formas de domo frontal. La superficie de fusión es muy evidente en la mayoría de los casos (Fig. 6) y presentan microfracturas. Muchos de los fragmentos muestran regmagliptos con superficies iridiscentes (el tono de luz varía de acuerdo con el ángulo desde el que se observe el fragmento). En general, el material es levemente magnético y tiene un olor particular detectado desde su caída e inspección y reportado en el boletín de la Sociedad Meteorítica como “tipo Murchison” haciendo referencia al meteorito homónimo, uno de los más estudiados en el ámbito de la meteorítica (Cronin y Chang, 1993) (https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?code=16875).
Petrografía
Los especímenes observados muestran una baja abundancia de cóndrulos, entre 5% y 15% del área expuesta, en una matriz vítrea color gris oscuro. Sin embargo, L. Garvie indica en el Boletín de la Sociedad Meteorítica sobre el meterito Aguas Zarcas (https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?code=69696), que existen también piezas ricas en cóndrulos donde estos ocupan hasta 40% de la superficie. El interior de los especímenes analizados muestra muy claramente cóndrulos de tamaño submilimétrico a milimétrico, en porcentajes variables, como se menciona anteriormente, en medio de la matriz gris oscuro, que también contiene inclusiones ricas en calcio y aluminio (conocidas por su acrónimo inglés: CAI Calcium-Aluminium Rich Inclusions), cristales submilimétricos de plagioclasas, piroxenos, olivino, y cristales octahédricos y espículas con brillo metálico y color latón, posiblemente de sulfuros. Algunos especímenes se encuentran brechiados.
Con el fin de preservar las muestras, pues la mayoría de ellas fueron facilitadas con carácter de préstamo para su estudio, se estudió la superficie mediante técnicas no destructivas. Principalmente, se observaron los fragmentos bajo iluminación episcópica en un microscopio Nikon Eclipse NV100 Pol equipado con lentes específicos para este tipo de iluminación, Nikon TU Plan Fluor EPI de 5x, 10x, 20x, 50, y 100x. Estos lentes no requieren inmersión en aceite lo que permite mantener la muestra sin contaminación. Otros análisis no destructivos que están siendo llevados a cabo durante la preparación de este artículo son la Espectroscopía RAMAN, Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR por sus siglas en inglés) y análisis bajo el microscopio electrónico de barrido y espectroscopía de rayos-X por energía dispersiva. El trabajo en estos análisis continúa en la actualidad y sus resultados se presentarán en trabajos posteriores al presente artículo.
La figura 7A muestra las características texturales generales de la superficie expuesta, donde se nota el bajo porcentaje de cóndrulos en la matriz oscura. La figura 7B muestra un posible CAI con su borde irregular y poco desarrollo de estructuras cristalinas. En esta figura se aprecia un borde negro, vítreo irregular con menor presencia de inclusiones cristalinas en la matriz. La figura 7C muestra la superficie esférica externa de un cóndrulo, preservada al desprenderse la matriz. La figura 7D muestra una sección transversal de un cóndrulo compuesto por plagioclasa (euhédrica, tabular) y olivino. La figura 7E muestra un cristal octahédrico cuya superficie tiene brillo metálico y color dorado congruentes con las características de sulfuros de hierro y níquel (Rubin y Ma, 2017). La figura 7F muestra un cóndrulo con una clara textura de olivino en barra (barred olivine texture) característica en meteoritos y que asemeja la textura spinifex en materiales terrestres como lavas ultramáficas (Connolly, Jones, y Hewins, 1998; Lofgren y Lanier, 1990; Tsuchiyama, Osada, Nakano, y Uesugi, 2004).
La matriz tiene una apariencia vítrea en macroscopía pero bajo aumento se distingue un agregado microcristalino donde se observan cristales vítreos de olivino y plagioclasa así como minerales metálicos. Los especímenes recuperados en el campo, posterior a las lluvias, muestran el rápido desarrollo de pátinas color naranja consistente con la alteración de sulfuros y óxidos de hierro. Aún los fragmentos recuperados antes de ser expuestos a la lluvia, desarrollan rápidamente una pátina similar por lo que deben ser conservados en una atmósfera inerte.
Conclusiones: clasificación y su origen
En términos generales, existen tres clases de meteoritos: los férreos o metálicos, compuestos principalmente de hierro y níquel; los pétreos, que son los más abundantes, compuestos principalmente de silicatos densos de hierro y magnesio, y los férreo-pétreos, intermedios entre los anteriores (Krot, Keil, Scott, Goodrich, y Weisberg, 2014). Asimismo, existe una amplia variedad de clasificaciones para los meteoritos pétreos, que toman en cuenta su composición química, composición isotópica y petrología. Sin embargo, la clasificación más básica es dividirlos entre meteoritos condríticos (o condritos) y meteoritos no-condríticos (o acondritos) (Krot et al., 2014). La principal característica de un meteorito condrítico es la presencia de cóndrulos, los cuales constituyen agregados cristalinos de escala milimétrica a submilimétrica que contienen minerales silicáticos como olivinos, piroxenos y feldespatos (Scott y Krot, 2014). Estos se formaron como pequeñas esferas de fundido durante procesos de alta temperatura producto de la acreción de partículas de la nébula que dio origen al Sistema Solar y la Tierra, así como por fusión y metamorfismo por procesos de impacto durante su trayectoria anterior a la caída a la Tierra (Friend, Hezel, y Mucerschi, 2016; Hezel y Palme, 2007; Hezel y Palme, 2010). La matriz ha sido incorporada a posteriori de la formación de los cóndrulos, y se ha mezclado con el metal remanente de la formación de estos (van Kooten, Moynier y Agranier, 2019). Estos cóndrulos están presentes en el meteorito Aguas Zarcas. Por otro lado, se identifican los anteriormente mencionados CAI. La presencia de los CAI significa que parte del material que conforma el meteorito no ha sido afectado por procesos de diferenciación intensos posteriores a su formación, es decir, no ha cambiado desde la formación del Sistema Solar y se trata de un material primitivo (MacPherson, 2014; Russell et al., 1998).
Los análisis llevados a cabo por la Universidad de Costa Rica fueron complementados por sofisticados análisis químicos e isotópicos, sobre todo en las universidades de Arizona y Nuevo México, entre otras. Con base en las características texturales observadas y geoquímicas analizadas, el meteorito Aguas Zarcas ha sido clasificado oficialmente por la Sociedad Meteorítica como tipo CM2 (https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?code=69696). Esto implica que es un condrito (por la presencia de cóndrulos e inclusiones refractarias de Ca y Al), carbonáceo (por la presencia de carbón en la matriz), del tipo 2 debido a la presencia de minerales hidratados y sulfuros ricos en Ni (Braukmüller, Wombacher, Hezel, Escoube, y Münker, 2018; Nanne, Nimmo, Cuzzi, y Kleine, 2019). De acuerdo con los análisis realizados por K. Ziegler de la Universidad de Nuevo México (https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?code=69696), la composición de isótopos de oxígeno indica que el meteorito Aguas Zarcas no tiene relación con los cuerpos rocosos de la Tierra, Luna y Marte pues la relación de los isótopos de O17 y O18 se encuentra por debajo de la línea de fraccionamiento terrestre (Tyra, Farquhar, Guan, y Leshin, 2012; Ushikubo, Tenner, Hiyagon, y Kita, 2017; Young y Russell, 1998). Su composición isotópica se asemeja a aquella de la nébula primordial del Sistema Solar por lo que se infiere una edad de aproximadamente 4,57 Ga (Connelly, Bollard, y Bizzarro, 2017).
El origen de los meteoritos carbonáceos implica efectos de alteración acuosa a bajas temperaturas, lo cual en conjunto con otras características solo puede ocurrir en un cuerpo parental (McSween, 1999). La isotopía de O, H y N en materia orgánica insoluble indicaría que estos cuerpos parentales se acrecionaron principalmente en la nébula protosolar, posiblemente por disociación fotoquímica de precursores ricos en C (Tartèsea, Chaussidonb, Gurenkoc, Delarued, y Roberte, 2018).
Se asocia, a partir de las comparaciones espectrofotométricas, que los asteroides tipo C, como Ceres, Pallas y similares, dentro del cinturón principal de asteroides, son los cuerpos parentales de los meteoritos condríticos carbonáceos (McSween, 1999; MacSween et al., 2018), como Aguas Zarcas, en donde Ceres es el principal candidato como cuerpo parental de este meteorito.