Mosaico de Imágenes del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko tomadas por la
NAVCAM entre agosto y noviembre de 2014. Crédito: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA
IGO 3.0
No hay grandes cavernas en el interior del cometa
67P/Churyumov-Gerasimenko. La misión Rosetta de la ESA ha realizado mediciones
que lo demuestran claramente, dando solución a un misterio de muchos años.
Los cometas son restos de hielo de la formación de los
planetas hace 4.600 millones de años. Hasta ahora un total de ocho cometas han
sido visitados por sondas espaciales y, gracias a estas misiones, hemos
construido una imagen de las propiedades básicas de estas cápsulas del tiempo
cósmicas. Aunque se han contestado algunas preguntas, otros permanecen sin
respuesta.
Los cometas son una mezcla de polvo y hielo que, de ser
totalmente compacta, sería más pesada que el agua. Sin embargo, las mediciones
anteriores han demostrado que algunos de ellos tienen densidades extremadamente
bajas, mucho más bajas que la del hielo de agua. Su baja densidad indicaría que
los cometas deberían ser muy porosos. Esta porosidad ¿indica la existencia de
profundas cavernas en el interior del núcleo o se trata de una estructura de
baja densidad más homogénea?
En un nuevo estudio, publicado en la edición de esta
semana de la revista “Nature”, un equipo dirigido por Martin Pätzold, del
Rheinische Institut für Umwelt Forschung an der Universität zu Köln, Alemania, se
afirma que el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko es también un objeto de baja
densidad, pero se pudo descartar que posea un interior cavernoso. Este
resultado es consistente con los resultados anteriores del experimento de radar
del instrumento CONSERT de Rosetta, que muestran que el núcleo de dos lóbulos
del cometa es bastante homogéneo en escalas espaciales de unas pocas decenas de
metros.
La explicación más razonable es, entonces, que la
porosidad del cometa debe ser una propiedad intrínseca de las partículas de
polvo mezcladas con el hielo que conforman el interior. De hecho, las
mediciones de sondas espaciales anteriores han demostrado que el polvo cometario
no es un sólido compactado sino más bien un agregado 'esponjoso' de partículas
de polvo de alta porosidad y baja densidad. Los instrumentos Cosima y GIADA de
Rosetta han demostrado que el mismo tipo de partículas de polvo también se
encuentran en el 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Estación de seguimiento de espacio profundo de 35 metros de diámetro de la ESA en New Norcia, Australia.
Crédito: ESA
El equipo de Pätzold hizo su descubrimiento utilizando el
Radio Science Experiment (RSI) para
estudiar la forma en que el orbitador Rosetta es arrastrado por la gravedad del
cometa, generada por su masa. El efecto de la gravedad sobre el movimiento de
Rosetta se mide por cambios en la frecuencia de las señales de la sonda cuando
se reciben en la Tierra. Es
una manifestación del efecto Doppler, que se produce cuando hay un movimiento
entre una fuente y un observador, el mismo efecto que hace percibamos un cambio
de tono en las sirenas de emergencia de un vehículo en movimiento.
En este caso, Rosetta es arrastrada por la gravedad del
cometa, cambiando la frecuencia del enlace de radio con la Tierra. La35 metros de la ESA en la estación de tierra
de New Norcia en Australia se utiliza para comunicarse con Rosetta durante las
operaciones de rutina. Se analizaron las variaciones en las señales recibidas
para dar una imagen del campo de gravedad a través del cometa. Si hubiera
habido grandes cavernas internas, hubieran sido detectables por una caída de la
aceleración.
La misión Rosetta de la ESA es la primera en realizar esta medición,
difícil para el caso de un cometa.
"La ley de la gravedad de Newton nos dice que la
nave espacial Rosetta es básicamente atraída por todo", dice Martin
Pätzold, el investigador principal del experimento RSI. "En términos
prácticos, esto significa que tuvimos que quitar la influencia sobre el
movimiento de Rosetta del Sol, de todos los planetas-desde el gigante Júpiter hasta
los planetas enanos-, así como la de los grandes asteroides en el cinturón
interior, para dejar sólo la influencia gravitatoria del cometa.
Afortunadamente, estos efectos se conocen bien y éste es un procedimiento
estándar hoy en día para las operaciones de la sondal".
A continuación se debe restar la presión de la radiación
solar y la cola de gas que se escapa del cometa. Ambos factores desvían la nave
de su curso. En este caso, el instrumento ROSINA de Rosetta es extremadamente
útil, ya que mide el gas que está fluyendo más allá de la nave espacial. Esto
permitió a Pätzold y sus colegas calcular y eliminar esos efectos también.
Cualquiera que sea el movimiento que queda, se debe a la
masa del cometa. Para el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, da una masa de un
poco menos de 10 millones de toneladas. Las imágenes de la cámara OSIRIS se han
utilizado para desarrollar modelos de la forma del cometa y éstas indican un
volumen de alrededor de 18,7 km3, lo que significa que la densidad es de 533 kg / m3.
La obtención de los detalles del interior sólo era
posible a través de un poco de buena suerte cósmica.
Dada la falta de conocimiento de la actividad del cometa,
una trayectoria de aproximación cautelosa había sido diseñada para garantizar
la seguridad de la sonda. Incluso en el mejor de los casos, esto llevaría a Rosetta
a no menos de 10 km .
Desafortunadamente, antes de 2014, el equipo de RSI predijo que tenían que
acercarse a menos de 10 km
para medir la distribución interna del cometa. Esto se basó en observaciones
terrestres que sugerían que el cometa era de forma redonda. A 10 kms. y más
lejos, sólo la masa total sería medible. Entonces la extraña forma del cometa
se reveló cuando Rosetta se aproximaba. Por suerte para el RSI, la estructura
de doble lóbulo significaba que las diferencias en el campo de gravedad serían
mucho más pronunciadas, y por lo tanto más fáciles de medir desde muy lejos. "Ya
estábamos viendo las variaciones en el campo de gravedad a 30 kms. de
distancia," dice Pätzold.
Cuando Rosetta alcanzó la órbita a 10 kms, RSI fue capaz
de reunir mediciones detalladas. Esto es lo que les ha dado tanta confianza en
sus resultados, y que podría ser aún mayor.
En septiembre, Rosetta será guiada a un impacto
controlado en la superficie del cometa. La maniobra proporcionará un desafío
único para los especialistas en dinámica de vuelo en el European Space Operations Centre (ESOC) de la ESA Operaciones en
Darmstadt, Alemania. A medida que Rosetta se acerca más y más al complejo campo
de gravedad del cometa la navegación será más y más difícil. Sin embargo, para
el RSI, sus mediciones se incrementarán en precisión. Esto podría permitir que
el equipo comprobar si hay cavernas a pocos cientos de metros de distancia.
“A homogeneous nucleus for Comet 67P/
Churyumov–Gerasimenko from its gravity field,", por M. Pätzold et al., fue publicado en la
revista Nature.
TRADUCCIÓN ÍNTEGRA DE: http://blogs.esa.int/rosetta/2016/02/04/inside-rosettas-comet/
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