Estamos ansiosos
por la cita de la humanidad con un cometa. Queremos compartir un estupendo artículo
escrito por uno de nuestros ídolos astronómicos, el científico español Josep Trigo Rodríguez.
Rosetta al
reencuentro con nuestros orígenes. Por Josep Trigo-Rodríguez.
El lander Philae
hará historia el próximo miércoles al posarse sobre la superficie helada del
cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
¡Bienvenidos a
una nueva entrada del Blog Meteoritos y Ciencias Planetarias! La
exploración espacial se enfrenta el próximo miércoles ante una de las maniobras
más arriesgadas de su historia. La sonda interplanetaria Rosetta, un
complejo ingenio obra de la
Agencia Europea del Espacio (ESA), diversas agencias europeas
y NASA, que ya se encuentra orbitando su objetivo final: el cometa 67P/
Churyumov-Gerasimenko desplegará su lander Philae para abordar la superficie de
ese primitivo objeto. De los veinticinco experimentos científicos que
contiene la sonda Rosetta, una decena de ellos conforman la instrumentación
puntera que empleará Philae para el análisis físico-químico de la superficie,
subsuelo y estructura interna del cometa. Ese ingenio articulado con una masa
total de unos 98 kg
está dotado de unas patas y un mecanismo de agarre que se antoja exitoso en esa
arriesgada maniobra. Así pues, el próximo miércoles la misión Rosetta se
enfrenta a su reto más arriesgado: el descenso y amarre a un punto seleccionado
de la escabrosa superficie del cometa denominado Agilkia. Muchas son las
preguntas que nos planteamos pero intentaré responder a algunas bastante
genéricas que se hace el público como, por ejemplo, ¿por qué dedicar un
presupuesto de unos cien millones de euros para desarrollar una misión a un
lejano objeto helado?
La ambiciosa
misión Rosetta responde al ansia por saber acerca de los cometas por parte de
la comunidad científica y la humanidad en general. Posiblemente no existan
objetos más diversos y de comportamiento más cambiantes que los sorprendentes
cometas. Esporádicamente cruzan nuestros cielos mientras se hacen visibles
al atravesar la región dominada por los planetas terrestres. El desconocimiento
de la humanidad hizo que en la antigüedad presagiasen calamidades y desastres
para nuestros antepasados. Si bien un impacto con alguno de ellos podría ser
fatal para la vida en la Tierra
estas colisiones suelen ser preferentemente abortadas por el gigantesco Júpiter
y a la postre suceden cada cientos de millones de años (Trigo-Rodríguez, 2012).
Por tanto, los cometas son actualmente entendidos como enorme oportunidad
científica en pro de conocer más sobre las etapas primeras de nuestro sistema
planetario.
Estos objetos,
generalmente con unas dimensiones de pocos kilómetros, se formaron en las
regiones más alejadas del disco protoplanetario a partir de la agregación de
diminutas partículas minerales, materia orgánica y diferentes tipos de hielos.
Fred L. Whipple acuñó en los años cincuenta del siglo XX el concepto de
"bola de nieve sucia" para referirse a estos cuerpos helados.
Astrónomos y cosmoquímicos estamos fascinados por su contenido, un legado de
los materiales formativos del llamado disco protoplanetario del Sistema Solar. De esa estructura anular de materiales que condensan alrededor de
buena parte de las estrellas jóvenes se formarán en pocos millones de años los
asteroides y cometas que actuarán como bloques constitutivos primordiales de
los planetas, también llamados planetesimales. Tales cuerpos, de pocas decenas
de kilómetros, nunca se calentarán por su contenido en isótopos radiactivos
suficientemente como para fundirse y, por ello, sus materiales formativos
permanecen apilados a la espera de su análisis científico. La datación
isotópica de estos componentes micrométricos que forman los cometas, y que nos
llegan a la atmósfera superior en forma de Partículas de Polvo Interplanetario
(conocidas por su acrónimo IDPs), revela que poseen unos 4.568 millones de
años. Precisamente esa datación nos permite establecer el origen de los
materiales sólidos en el Sistema Solar.
La complejidad
intrínseca de la estructura de los cometas quedó reflejada a raíz de la
exploración con una flotilla de sondas interplanetarias del cometa 1P/Halley en
1986. Las imágenes de la sonda Giotto (ESA), un precursor de Rosetta, nos
convencieron que los cometas eran objetos mucho más complejos de lo que se
pensaba y los reafirmó como auténticos fósiles de la creación. El estudio
a cargo de Rosetta y Philae de la forma y estructura del cometa
67P/Churyumov-Gerasimenko, con una precisión y resolución sin precedente, ha
permitido revelar que es un objeto binario de contacto producido por la
colisión a baja velocidad relativa de dos cuerpos primitivos. Las imágenes
a altísima resolución permiten profundizar en la compleja y heterogénea
superficie que posiblemente viene a demostrar que el objeto se formó por la
agregación sucesiva de pequeños cuerpos helados primordiales, también llamados
cometesimales. Como consecuencia se revela una superficie heterogénea que
podría explicarse en base al modelo de crecimiento en capas, por impactos
sucesivos de cometesimales, propuesto en base al estudio del cometa 9P/Tempel 1
por la sonda Deep Impact de NASA (Belton et al., 2006). Las imágenes también
revelan que algunos cráteres esculpidos en su superficie se asemejan a los que
hay en asteroides. Posiblemente indique que los cometas durante eones han
recibido el impacto de innumerables cuerpos de muy diferente naturaleza.
De los 25
experimentos que llevará a cabo la misión Rosetta, una decena de ellos viajan
con Philae hasta la superficie misma del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko
(Bibring et al., 2009). Todos correrán a cargo de instrumentos científicos de
gran relevancia que, por simplicidad y ánimo divulgativo, aquí describiré
someramente y citando su acrónimo. Un reto adicional es que Philae debe
realizar esa serie de experimentos únicos en un período relativamente breve.
Esta previsto que esa instrumentación permanezca activa alrededor de cinco días
con la batería primaria que nos es recargable y que posee una capacidad total
de alrededor de unos 1.200 W/h. Una batería solar secundaria haría lo
posible por mantener la actividad de la sonda a un menor ritmo y podría
recargarse si las condiciones de emisión de polvo permiten su recarga de manera
regular. Las condiciones de aislamiento de esas baterías permitirán a Philae
operar más o menos tiempo en un rango de temperaturas interior entre -55 y +70 ºC
Por un lado
Philae consta de las cámaras CIVA y ROLIS, tanto de tipo panorámico como de
detalle inferior para así captar imágenes a gran resolución de la actividad
superficial y del material que forma el cometa. Por otro lado cuenta con el
instrumento SESAME, una sonda acústica que permitirá detectar el impacto de las
partículas de polvo que se desprenden y que son impulsadas desde la superficie
como consecuencia de la sublimación del gas.
Por otro lado,
el experimento CONSERT permitirá recibir y transmitir señales de radio desde y
hacia el orbitador Rosetta que servirán para sondear la estructura y
constitución del núcleo cometario a gran escala. Se planea, en pocas
palabras, vislumbrar su estructura interna para responder a preguntas
fascinantes acerca de la formación de estos astros helados. ¿Estarán los
cometas quizás formados por bloques, auténticas pilas de escombros, de muy
diferente origen, naturaleza y propiedades físicas?
Del estudio
remoto de los cometas sabemos que están rodeados por una envoltura gaseosa y
magnética formada por un gas cargado a alta temperatura que se denomina plasma
y es consecuencia de la sublimación de los compuestos volátiles que forman
parte del núcleo cometario y la interacción con el viento solar, un continuo
flujo de protones y electrones que procede del Sol y baña el medio
interplanetario. Precisamente para profundizar en ese complejo medio que
envuelve los cometas Philae contará con el instrumento ROMAP estudiará el
entorno magnético y el plasma que rodea el cometa y permitirá analizar su
interacción con el viento solar.
Respecto a los
análisis de la superficie del cometa, que tendrán lugar en la región de
"cometizaje" bautizada como Agilkia, Philae empleará
diversos instrumentos. Por un lado se emplearán el espectrómetro APXS y el
medidor multi-sensor MUPUS que permitirán precisar respectivamente la
composición elemental de los materiales formativos del cometa y las propiedades
físicas del material superficial y del subsuelo como por ejemplo su
temperatura, densidad, y porosidad, entre otros.
El sistema de
adquisición y transferencia de muestras de la superficie a los diferentes
instrumentos de Philae correrá a cargo de un ingenioso taladro llamado SD2.
Mediante ese complejo sistema se trasladarán muestras para ser calentadas por
pasos en dos instrumentos estelares que operan sobre la superficie cometaria. PTOLEMY es un espectrómetro de masas que profundizará en la
composición isotópica del hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre y de
otros isótopos estables. Además COSAC es un cromatógrafo de gases y
espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (TOF-MS) que permitirá identificar la
composición molecular del material, en particular de los componentes orgánicos.
Con esos instrumentos se profundizará en la composición química e isotópica de
los materiales y poder compararlos con la materia orgánica, los componentes
atmosféricos o la misma agua que existe en la Tierra. Este aspecto
es particularmente importante pues, salvo la recuperación de las muestras del
cometa 81P/Wild 2 de la misión Stardust de NASA, no se ha estudiado el material
mismo de un cometa y mucho menos in situ.
Cabe remarcar a
nivel español el papel destacado en el desarrollo de parte de esa
instrumentación científica del Instituto de Astrofísica de Andalucía
(IAA-CSIC), el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) o la Universitat Politècnica
de Catalunya (UPC). La contribución privada de España también ha sido
destacable, aportando un 7% del presupuesto total, a través de numerosas
empresas como Alcatel Espacio, Astrium Crisa, GMV, GTD, SENER y Tecnológica. Por
otro lado, desde el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) en Barcelona
estamos colaborando actualmente con varios grupos europeos en la interpretación
y análisis de los resultados científicos.
A MODO DE
CONCLUSIÓN
Cabe entender
que cada cometa, por su diferente historia y procedencia, podría ser un eslabón
único para comprender mejor, por ejemplo, el enriquecimiento de la Tierra en materia orgánica
y agua. A partir de aquí esperamos comprender mejor los mecanismos que
confluyeron en la aparición de la vida en la Tierra. No podemos
olvidar, por ejemplo, que las condritas carbonáceas contienen excesos
enantioméricos en aminoácidos que son similares a los que se dan en la Tierra. ¿Fué el agua y la
materia orgánica heredada de esos materiales? Es incluso posible que la
hidratación de estos primitivos objetos, unos cincuenta millones de años antes
de que se consolidase la Tierra ,
fuese un primer paso hacia el incremento de la complejidad de la materia
orgánica que más tarde permitiría abonar progresivamente nuestro planeta
(Trigo-Rodríguez, 2012).En definitiva la misión Rosetta, sin duda la más
ambiciosa apuesta europea por la exploración de estos frágiles bloques
primordiales, nos aportará nuevas claves e, incluso todo lujo de detalles,
sobre ese fascinante puzzle que concierne a nuestro origen mismo en el Cosmos.
Ojalá las razones anteriormente expuestas sean para ustedes suficientes como para
seguir apostando por la exploración espacial y, por ende, por la ciencia y la
tecnología.
REFERENCIAS
Belton M.J.S. et
al. (2007) The internal structure of Jupiter family cometary nuclei from Deep
Impact observations: The ''talps'' or ''layered pile'' model. Icarus 187,
pp. 332-344.
Bibring J.-P. et
al. (2009) Rosetta Lander ("Philae") Investigations. En ROSETTA:
ESA's mission to the origin of the solar system. R. Schulz, C. Alexander, H.
Boehnhardt y K.-H. Glassmeier (eds.), Springer, New York, EUA, pp. 589-631.
Trigo Rodríguez
J.M. (2012) Las raíces cósmicas de la vida. Colección El espejo y la
lámpara. Ediciones UAB, Barcelona, ISBN: 978-84-939695-2-3, 241 págs.
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