Sabemos que todos los cuerpos sólidos del universo, bien sean planetas, cometas o asteroides, se forman de pequeño a grande: minúsculas partículas de polvo se van agregando para dar lugar a objetos cada vez mayores. Pero, ¿cómo eran las semillas con las que comenzó el proceso, y que miles de millones de años después dieron lugar a la Luna, a Venus, o al suelo que pisamos? La respuesta puede hallarse en los cometas, que constituyen los objetos menos procesados del Sistema Solar y, por lo tanto, son testigos de cómo era la nebulosa primigenia. Ahora un estudio muestra que sus semillas eran partículas muy porosas y del tamaño de milímetros, un escenario distinto al contemplado hasta ahora.

“Las partículas de polvo se hallan presentes en escenarios tan diversos como el medio interestelar, las atmósferas planetarias, las colas de los cometas o los discos en torno a las estrellas jóvenes –apunta Olga Muñoz, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que coordina el estudio–. Conocer las propiedades de estas partículas resulta esencial no solo para evaluar sus efectos, como el aumento o descenso de las temperaturas en el caso de la atmósfera terrestre, sino también para obtener información sobre la estructura y evolución de los objetos donde se encuentra. E, incluso, el polvo en ciertos entornos puede revelarnos la historia de la formación de los cuerpos rocosos”.

Y, en el Sistema Solar, los objetos que constituyen la clave para desentrañar esa historia son los cometas. Los núcleos cometarios se describen como bolas de polvo heladas y, desde su formación en los orígenes del Sistema Solar, han permanecido alejados de la radiación del Sol y a muy bajas temperaturas, de modo que el material que los compone apenas ha cambiado. De hecho, este carácter prístino de los cometas se confirmó gracias a la misión Rosetta (ESA), que acompañó al cometa 67P en su órbita alrededor del Sol y pudo estudiarlo in situ.

Superficie del cometa 67P
Detalle de la superficie del cometa 67P, donde se observa un chorro de polvo y hielo, tomada por la cámara Osiris a bordo de la misión Rosetta en julio de 2017. Crédito: ESA, Rosetta, MPS, OSIRIS; UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

“Los datos de 67P incidieron en un problema ya conocido sobre los rasgos de las partículas de polvo en el universo. Teníamos, por un lado, los datos de las observaciones de 67P desde tierra que apuntaban a que se trata de partículas del tamaño de la micra (una milésima de milímetro), y que coinciden con los de la misión Giotto sobre el cometa Halley. Y, por otro, contábamos con los datos de los instrumentos que analizaron el polvo de 67P in situ y que indicaban que las partículas dominantes medían, aproximadamente, desde una décima de milímetro hasta varios milímetros, una conclusión que coincide a su vez con los datos del polvo observado en los discos de formación de planetas en torno a estrellas jóvenes”, señala Fernando Moreno, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el trabajo.

Para resolver el problema, el equipo de Muñoz y colaboradores empleó el Laboratorio de Polvo Cósmico (CODULAB) del Instituto de Astrofísica de Andalucía, que trabaja con análogos de polvo cósmico y cuyos resultados anteriores ya demostraron que la práctica, muy habitual, de asumir que los granos de polvo son esféricos puede dar lugar a grandes errores en la interpretación de las observaciones.

Hasta la fecha, los estudios experimentales sobre polvo cósmico trabajaban con partículas diminutas (desde menos de una micra hasta unas cien micras) y, para contrastar medidas, el CODULAB se modificó en 2017 para estudiar partículas de hasta varios milímetros. El equipo probó con motas de polvo de distintos tamaños y características y encontró las idóneas, aquellas que conseguían reproducir tanto la señal de las observaciones desde tierra del cometa 67P como las de los instrumentos a bordo de Rosetta: partículas grandes, porosas, con forma achatada y con inclusiones de pocas micras.

“Los resultados han sido espectaculares, porque solucionan el problema y aportan una panorámica nueva. Si ya en su momento abandonamos la idea de que los granos de polvo eran esféricos, ahora tenemos un nuevo modelo que apunta a que las semillas de los cuerpos rocosos pueden medir varios milímetros y presentan estructuras porosas unidas por pequeñas partículas orgánicas: algo parecido a pequeñas bolitas de algodón sucias”, concluye Olga Muñoz (IAA-CSIC).

Bola de algodón sucia
Imágenes tomadas con microscopio electrónico de una bola de algodón sucia, el modelo de partícula que reproduce tanto la señal de las observaciones desde tierra del cometa 67P como las de los instrumentos a bordo de la misión Rosetta. Las barras blancas denotan 500 micras (a) y 100 micras (b) y (c), respectivamente. Las pequeñas partículas que cubren las fibras de algodón corresponden a las inclusiones de carbón. Crédito: IAA.

Referencia:
O. Muñoz et al. «Experimental phase function and degree of linear polarization curves of mm-sized cosmic dust analogs». The Astrophysical Journal Supplement Series (Feb. 2019)

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