Buscando la esencia de los cometas

Los cometas aparecen en el cielo como manchas difusas de las que nacen dos largas colas que pueden alcanzar una extensión de millones de kilómetros. Tanto las colas como la mancha (denominada coma) están constituidas por una mezcla de gases y polvo que reflejan la luz solar. Como fuente de todo ese material, escondido en esa 'nube' de polvo y gas, se encuentra el núcleo, un pequeño cuerpo sólido con un tamaño del orden de los kilómetros, que no es sino un conglomerado de hielos, principalmente de agua, y polvo (mayoritariamente silicatos y material orgánico).

Esta descripción, breve y aparentemente simple, representa una historia de al menos dos mil años y la contribución y el esfuerzo de un gran número de pensadores y científicos. Pero el trabajo no ha terminado. Estas 'estrellas con cabellera' aún presentan incógnitas que los científicos abordamos mediante observaciones desde Tierra, simulaciones por ordenador y, en contadas ocasiones, visitándolas, como ha sido el caso del cometa Hartley 2. El pasado 4 de noviembre, la misión Deep Impact, en su versión extendida EPOXI, tomó imágenes y espectros de ese cometa desde una distancia de unos setecientos kilómetros. Las imágenes revelaron un núcleo alargado, con forma de cacahuete, que mide aproximadamente 2,2 kilómetros de largo y 400 metros de ancho.

Lo más espectacular, según el equipo científico de la misión, reside en que las imágenes mostraban chorros de gas y partículas que podían ser trazados, por primera vez, hasta la región de origen en el núcleo. En expresión navideña, las imágenes mostraban que el núcleo sufría una tormenta de nieve, rodeado de 'bolas de nieve' con tamaños que oscilaban desde el de una pelota de golf hasta el de una de baloncesto. Se trata de un resultado muy esperado, puesto que desde hace mucho tiempo se buscan esas partículas de hielo alrededor del núcleo de los cometas y se viene discutiendo sobre la actividad de los cometas y el origen de los chorros.

Pero, en mi opinión, lo realmente importante reside en que esos chorros en concreto están constituidos por dióxido de carbono, hallazgo que ha sido posible gracias a que hemos ido hasta el cometa (este compuesto no se puede detectar desde Tierra). Esto es muy importante porque afianza la idea de que los cometas, al menos algunos, deben contener todavía material prístino, casi intacto desde su formación y, por lo tanto, muy valioso por la información que puede contener sobre el origen del Sistema Solar. El dióxido de carbono es muy volátil y su presencia, formando los chorros, nos indica que el núcleo ha sufrido escaso procesado térmico ya que, de otra manera, ese compuesto habría, prácticamente, desaparecido hace tiempo.

Otro hecho singular es que las producciones de agua y de dióxido de carbono parecen separadas. Esta última está restringida, según se puede ver en las imágenes, a uno de los extremos, de apariencia muy rugosa. A su vez, el agua parece proceder de la 'cintura' del núcleo, de una zona suave y sin rugosidad. Y esa descripción permite plantear algunas preguntas interesantes, destinadas a relacionar lo que podemos observar desde Tierra con el origen y formación de los cometas: ¿por qué la región de la que procede el dióxido de carbono está tan fría -ya que no se observa sublimación de agua- si está expuesta al Sol?, ¿es la rugosidad tan importante?, ¿procede el agua realmente de la 'cintura' o lo que se 've' se debe a efectos térmicos y dinámicos en la coma? Y si procede de la cintura, ¿cuál es la justificación para esa composición heterogénea en un cuerpo tan pequeño? Estoy seguro de que los artículos que se publicarán al respecto responderán a esas preguntas.

Hartley 2 es el quinto cometa visitado por una sonda espacial y, hasta la fecha, todos se definen por sus singularidades, de modo que resulta difícil encontrar los elementos comunes. Así, en mi opinión, uno podría decir que los accidentes cometarios nos escamotean su esencia y que, como ya hemos comentado, aún queda mucho trabajo. Estoy convencido de que con los cometas estamos como cuando se descubrió el ornitorrinco sesenta años antes de la publicación de El origen de las especies: era un pato raro.

Una de las herramientas que empleamos para el estudio de los cometas es el desarrollo de programas informáticos para hacer simulaciones de núcleos cometarios. Y algunos se preguntarán: ¿qué es una simulación? Y, más importante aún, ¿para qué sirve? Una simulación nos dice lo que pasaría en un sistema (en este caso, el núcleo de un cometa), partiendo de unas determinadas condiciones y aplicando los procesos que creemos que ocurren en él. Cuando comparamos las simulaciones con lo que observamos se puede aprender mucho: para empezar, podemos determinar si nuestra hipótesis puede explicar las cosas que vemos o tenemos que replantearnos qué ocurre. Por el contrario, si los procesos que utilizamos explican lo que vemos, podremos hacer predicciones sobre el sistema o suposiciones acerca de las condiciones de las que partía.

Dado que los cometas están relativamente cerca de nosotros, la siguiente pregunta lógica parece la siguiente: ¿por qué simular cometas? Es cierto que, si los comparamos con otros objetos astronómicos, los cometas se conocen bastante bien. Sin embargo, es en la búsqueda de detalles donde surgen cuestiones aún no resueltas, y de ahí la necesidad de simularlos. Básicamente, un cometa es un cuerpo compuesto por hielo y polvo que, cuando se acerca al Sol, sufre transformaciones drásticas: el hielo sublima (pasa directamente de estado sólido a gaseoso) y, en el proceso, arrastra polvo con él. Esta mezcla de gas y polvo es la que produce el brillo de los cometas y da lugar tanto a la coma que envuelve el núcleo como a las colas, producto de la interacción con el viento solar. El brillo de la coma y las colas nos permite disfrutar, a veces incluso a simple vista, del espectáculo de los cometas. Y también hace posible que los detectemos con facilidad, pero nos impide ver el núcleo cuando lo tenemos más cerca. Así que lo que se conoce acerca de la composición y la estructura interna de los cometas es lo que se deduce del estudio de la coma: sabemos que los cometas constituyen objetos muy porosos, frágiles y muy poco brillantes cuando no se encuentran activos, y que la mayor parte del hielo que los compone es de agua (aunque se han detectado muchos otros compuestos en cantidades menores, como monóxido y dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno o metano).

¿Qué nos queda por saber?

Muchas de las noticias sobre cometas aluden a su material prístino y a la importante fuente de información que esto supone: como sus órbitas los mantienen alejados del Sol durante la mayor parte de su vida y son lo suficientemente pequeños como para que la gravedad tampoco los haya procesado, los cometas tienen probabilidades de conservar algo de material de la época en la que se formaron. Y el estudio de este material prístino nos permitiría conocer las condiciones de formación del Sistema Solar. Sin embargo, al no conocer las características y composición concretas de los núcleos tampoco podemos saber si queda material sin procesar o a qué profundidad se encuentra.

Otra de las incógnitas gira en torno a los estallidos de actividad de los cometas. En ocasiones, el brillo de un cometa se intensifica súbitamente. Esto apunta a un aumento repentino en la producción de gas y polvo, para el que se han propuesto varias explicaciones: podría deberse a alguna transformación de los materiales al recibir el calor del Sol, a la formación de una grieta por la que se libera gas retenido en el interior, al choque con un asteroide o a que de repente se haya destapado hielo en la superficie. No existe consenso al respecto, de modo que debemos buscar medios para averiguar qué ocurre de verdad en el núcleo cometario.

También albergamos dudas sobre los procesos de sublimación simultánea que se producen en los cometas. Cada compuesto presenta una temperatura fija a la que sublima, dependiendo de la presión. Esto nos hace esperar que a distintas distancias del Sol (y por lo tanto a distintas temperaturas), encontraremos gases de diferentes compuestos, dependiendo de su volatilidad. Sin embargo, cerca del Sol, en la coma, los vemos todos. ¿Hay algún mecanismo que hace que elementos más volátiles queden atrapados en el hielo de agua y se liberen cuando este sublima? ¿O simplemente los compuestos más volátiles vienen de zonas más profundas (y por lo tanto más frías) del núcleo?

Finalmente, desconocemos qué causas provocan que, en ocasiones, el núcleo cometario se rompa. Sabemos que su material es frágil, pero se trata de un fenómeno que ocurre solo ocasionalmente. ¿Se acercó demasiado a un objeto grande que lo sometió a un tirón gravitacional intenso? ¿Chocó contra algún asteroide? ¿Se formó alguna bolsa de gas en el interior que lo hizo estallar por la presión? ¿Comenzó a girar tan rápido que se deshizo?

Como vemos, las incógnitas son numerosas y su solución no parece sencilla. Y las simulaciones ayudan, como mínimo, a descartar algunas de las posibles respuestas a las cuestiones que siguen abiertas acerca de los cometas. O al menos eso me digo los días que los programas fallan…