Comet Hale Bopp visto desde el transbordador espacial Columbia en la misión STS-83. (Crédito de la imagen: NASA)
Los cometas -esos pequeños objetos helados que orbitan alrededor del Sol- actúan como cápsulas del tiempo flotantes, ofreciendo una ventana a los primeros días de la formación de nuestro sistema solar y guardando pistas sobre los orígenes de la vida en la Tierra.
En un estudio reciente, los científicos desarrollaron un modelo innovador para trazar cómo la química de un cometa, conocido como «Hale-Bopp», ha evolucionado con el tiempo. En última instancia, este esfuerzo logró revelar conocimientos que podrían mejorar nuestra comprensión de la formación planetaria en su conjunto, e incluso podría haber arrojado luz sobre la posibilidad de vida más allá de nuestro planeta.
Drew Christianson, de la Universidad de Virginia, explica a universeexpedition.com: «Sería difícil encontrar dos cometas completamente iguales. «El Hale-Bopp ha sido uno de los favoritos de los estudiosos de los cometas, en parte porque fue uno de los cometas más brillantes vistos […] , incluso apodado el Gran Cometa de 1997. Como resultado, hay una gran cantidad de observaciones realizadas con las que comparar los resultados de nuestro modelo.»
El
Hale-Bopp se originó en la Nube de Oort, una envoltura teórica de planetesimales helados que rodea al Sol en los confines de nuestro sistema solar, y se cree que contiene algunos de los restos más primitivos y mejor conservados de la nebulosa primordial que formó nuestro sistema solar.
«La Nube de Oort es lo más alejado del Sol que se puede estar sin dejar de pertenecer al sistema solar», afirma Christianson.
Pero entonces, en algún momento del pasado lejano, Hale-Bopp fue expulsado de la Nube de Oort y comenzó su aproximación hacia el Sol. Ahora tarda unos 2.400 años en completar su órbita alrededor de nuestra estrella. En otras palabras, ahora tenemos un objeto relativamente cerca de nosotros que no sólo contiene información sobre los confines de nuestro sistema solar, sino también sobre los primeros días de nuestro vecindario cósmico.
Así, a partir de los datos de observación recogidos a lo largo de los años, los científicos han estudiado el Hale-Bopp -en particular su composición química y cómo podría haber evolucionado con el tiempo- para aportar valiosas ideas sobre el estado del antiguo sistema solar. Estos datos también se complementan con modelos computacionales que nos ayudan a comprender las interacciones dinámicas y las transformaciones que tienen lugar en el interior del cometa, simulando cómo pueden haberse formado, sobrevivido o descompuesto moléculas orgánicas complejas a lo largo del tiempo. Conocer esas interacciones internas del cometa es importante porque revela qué tipos de moléculas podrían haber estado presentes durante el comienzo de nuestro sistema solar y, por tanto, puede sugerir cómo empezó la vida.
Sin embargo, estos análisis suponen un reto cuando se estudian cometas completamente formados como el Hale-Bopp, y se vuelven aún más complicados cuando el cometa se acerca al Sol, donde se calienta y escupe polvo y gases en una gigantesca «coma» brillante.
Una de las principales cuestiones que se plantean los investigadores del nuevo estudio se refiere a cómo diferenciar las especies químicas creadas en el hielo del cometa (las especies «progenitoras») de las formadas mediante procesos energéticos en la coma (las especies «hijas»).
Los científicos han desarrollado modelos de la química en fase gaseosa para investigar los procesos que tienen lugar en los comas cometarios, pero las iteraciones actuales de estos modelos se centran únicamente en los cometas activos y no tienen en cuenta la química que tiene lugar en los núcleos helados de los cometas. En consecuencia, es posible que esos modelos no reflejen adecuadamente toda la gama de condiciones y procesos que experimenta un cometa a lo largo de su vida.
«En el pasado se han realizado numerosos modelos químicos del gas y las superficies que rodean a los cometas», afirma Christianson. «Del mismo modo, ha habido estudios de las condiciones físicas del hielo y el polvo del cometa en sí. Sin embargo, antes de [nuestro modelo] , MAGICKAL, no había habido modelos químicos del cuerpo del cometa, lo que lo convierte en el primero de este tipo.»
El nuevo modelo del equipo rastrea la órbita del Hale-Bopp, comenzando por su fase de almacenamiento en frío en la Nube de Oort, seguida de cinco de sus órbitas alrededor del Sol. El modelo divide el cuerpo del cometa en 25 capas distintas de hielo y polvo, con una química compleja que tiene lugar a distintas profundidades, lo que les permite representar mejor la verdadera realidad de la química del cometa.
«Cuando un cometa se calienta al acercarse al Sol, no lo hace de manera uniforme», explica Christianson. «El exterior se calienta primero antes de llegar al interior del cometa. Del mismo modo, los rayos UV y los rayos cósmicos sólo llegan a ciertas profundidades, y afectan a cada profundidad de forma diferente.
El núcleo de Hale-Bopp, compuesto de agua congelada, gases, polvo y material rocoso, contiene moléculas orgánicas complejas como formamida, formiato de metilo, etilenglicol, metanol y acetonitrilo, sustancias que, de hecho, los científicos sospechan que pueden estar relacionadas con los orígenes de la vida en la Tierra.
Curiosamente, la investigación sugiere que la mayoría de las moléculas orgánicas complejas de Hale-Bopp probablemente se heredaron de sus orígenes primordiales en lugar de formarse en su viaje actual. «Los cometas son agregados de granos de polvo helado que crecen durante el proceso de formación de estrellas y planetas», explica Christianson. «Aunque los granos de polvo son omnipresentes en el medio interestelar, en las regiones densas de formación estelar construyen mantos helados a partir del material del gas circundante mientras las temperaturas aún son bajas».
Los científicos creen que es en el interior de estos hielos donde se forman moléculas orgánicas complejas.
«Las observaciones del JWST también empiezan a confirmar esta opinión de que [estas moléculas] están ahí, en los hielos fríos», añadió Christianson. «Con el tiempo, esos granos helados se agregan para formar cuerpos cada vez más grandes que conocemos como cometas. Así que muchas de las moléculas orgánicas complejas de los cometas parecen tener un origen interestelar.»
Antes de sacar conclusiones precipitadas, Christianson advierte que el hecho de que los cometas sean una fuente de moléculas orgánicas en la Tierra es un tema muy controvertido. «No sabemos con certeza qué influencia tuvieron los primeros cometas en la Tierra primitiva, si es que tuvieron alguna. Los hallazgos de nuestro modelo no afectan mucho a cómo se formó el sistema solar, pero sí sugieren que se trataba de un entorno muy complejo con todo tipo de sustancias químicas, orgánicas o no. Pero las moléculas orgánicas que llegaron a la Tierra desde los cometas podrían proceder de mucho antes de que se formara el Sol. Es una cuestión fascinante que nosotros y otros seguiremos estudiando».
El equipo tiene previsto seguir perfeccionando su modelo para representar con mayor precisión los cometas reales, con el fin de hacer predicciones más fiables sobre los nuevos cometas y los conocimientos que pueden ofrecer sobre sus historias evolutivas. Para ello, están preparando un estudio del modelo del cometa 67P, un cometa de la familia de Júpiter que hizo historia al ser el primer cometa orbitado y en el que aterrizó una nave espacial desde la Tierra.
«En lo que respecta a las observaciones, ni siquiera hemos observado una fracción del uno por ciento de los cometas del sistema solar», afirmó Christianson. «La mayoría están simplemente fuera de nuestro alcance. Si observamos más cometas y descubrimos que son menos complejos de lo que pensábamos en un principio, entonces tal vez la composición podría formarse íntegramente dentro del sistema solar. O, si encontramos más cometas químicamente complejos, eso solidificaría aún más la idea de que las moléculas complejas deben haberse formado antes de la formación del sistema solar».
«Sólo el tiempo lo dirá».
