A medida que el cometa Rosetta se acercaba a su período más activo el año pasado, la nave espacial detectó hielo de dióxido de carbono, nunca antes visto en un cometa, seguido por la aparición de dos parches inusualmente grandes de hielo de agua.

La capa de hielo de dióxido de carbono cubría un área comparable al tamaño de un campo de fútbol. mientras que los dos parches de hielo de agua eran cada uno más grande que una piscina olímpica y mucho más grandes que cualquier signo de hielo de agua visto previamente en el cometa.

Las tres capas heladas se encontraron todas en la misma región, en el hemisferio sur del cometa.

Una combinación de la compleja forma del cometa, su trayectoria alargada alrededor del Sol y la inclinación sustancial de su giro, las estaciones se distribuyen de manera desigual entre los dos hemisferios del cometa de doble lóbulo 67P / Churyumov-Gerasimenko.

Cuando Rosetta llegó en agosto de 2014, el hemisferio norte todavía estaba pasando por su verano de 5,5 años, mientras que el hemisferio sur estaba en invierno y gran parte de él estaba envuelto en oscuridad.

Sin embargo, poco antes de la aproximación más cercana del cometa al Sol en agosto de 2015, las estaciones cambiaron y el hemisferio sur experimentó un breve pero intenso verano, exponiendo esta región a la luz solar nuevamente.

En el primer semestre de 2015, a medida que el cometa se volvía cada vez más activo, Rosetta observó vapor de agua y otros gases saliendo del núcleo, levantando su cubierta polvorienta y revelando algunos de los secretos helados del cometa.

En particular, en dos ocasiones a finales de marzo de 2015, Rosetta es visible espectrómetro de imágenes térmicas e infrarrojas, VIRTIS, encontró un parche muy grande de hielo de dióxido de carbono en la región de Anhur, en el hemisferio sur del cometa.

Esta es la primera detección de dióxido de carbono sólido en cualquier cometa, aunque no es infrecuente en el Sistema Solar, es abundante en los casquetes polares de Marte, por ejemplo.

"Sabemos que los cometas contienen dióxido de carbono, que es una de las especies más abundantes en atmósferas cometarias después del agua, pero es extremadamente difícil observarlo en forma sólida en la superficie, "explica Gianrico Filacchione del INAF-IAPS Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali de Italia, quien dirigió el estudio.

En el entorno del cometa, el dióxido de carbono se congela a -193 ° C, muy por debajo de la temperatura donde el agua se convierte en hielo. Por encima de esta temperatura, cambia directamente de sólido a gas, dificultando su detección en forma de hielo en la superficie.

Por el contrario, se ha encontrado hielo de agua en varios cometas, y Rosetta detectó muchos parches pequeños en varias regiones.

"Esperábamos encontrar señales de hielo de dióxido de carbono y lo habíamos estado buscando durante bastante tiempo, pero definitivamente fue una sorpresa cuando finalmente detectamos su inconfundible firma, "añade Gianrico.

El parche, que consiste en un pequeño porcentaje de hielo de dióxido de carbono combinado con una mezcla más oscura de polvo y material orgánico, se observó durante dos días consecutivos en marzo. Esta fue una captura afortunada:cuando el equipo miró esa región nuevamente alrededor de tres semanas después, se ha ido.

Suponiendo que todo el hielo se hubiera convertido en gas, los científicos estimaron que el parche de 80 m × 60 m contenía alrededor de 57 kg de dióxido de carbono, correspondiente a una capa de 9 cm de espesor. Su presencia en la superficie es probablemente un caso raro aislado, con la mayor parte del hielo de dióxido de carbono confinado a capas más profundas del núcleo.

Gianrico y sus colaboradores creen que el parche helado se remonta a unos años, cuando el cometa estaba todavía en los confines fríos del Sistema Solar exterior y el hemisferio sur estaba experimentando su largo invierno. En ese tiempo, algo del dióxido de carbono que aún se desprende del interior del núcleo condensado en la superficie, donde permaneció congelado durante mucho tiempo, y se vaporizó solo cuando la temperatura local finalmente volvió a subir en abril de 2015.

Esto revela un ciclo estacional de hielo de dióxido de carbono, que se desarrolla sobre la órbita de 6,5 años del cometa, a diferencia del ciclo diario del hielo de agua, también visto por VIRTIS poco después de la llegada de Rosetta.

Curiosamente, poco después de que desapareciera el hielo de dióxido de carbono, La cámara de ángulo estrecho OSIRIS de Rosetta detectó dos parches inusualmente grandes de hielo de agua en la misma área, entre las regiones del sur de Anhur y Bes.

"Ya habíamos visto muchos parches del tamaño de un metro de agua helada expuesta en varias regiones del cometa, pero las nuevas detecciones son mucho mayores, abarcando unos 30 m × 40 m cada uno, y persistieron durante unos 10 días antes de desaparecer por completo, "dice Sonia Fornasier de LESIA – Observatoire de Paris y Université Paris Diderot, Francia, científico principal del estudio que se centra en las variaciones de color de la superficie estacionales y diarias.

Estas áreas ricas en hielo aparecen como partes muy brillantes de la superficie del cometa que reflejan una luz de color más azul en comparación con los alrededores más rojos. Los científicos han experimentado con mezclas de polvo y hielo de agua para demostrar que, a medida que aumenta la concentración de hielo en ellos, la luz reflejada se vuelve gradualmente más azul en color, hasta llegar a un punto donde se reflejan cantidades iguales de luz en todos los colores.

Los dos parches recién detectados contienen entre un 20% y un 30% de agua helada mezclada con material más oscuro, formando una capa de hasta 30 cm de espesor de hielo sólido. Uno de ellos probablemente estaba al acecho debajo de la capa de hielo de dióxido de carbono revelada por VIRTIS aproximadamente un mes antes.

"En una escala global, También descubrimos que toda la superficie del cometa se volvió cada vez más azul a medida que se acercaba al Sol y la intensa actividad despegó grandes cantidades de polvo. exponiendo más del terreno rico en hielo debajo, "explica Sonia.

Cuando el cometa se alejó del Sol, los científicos observaron que el color general de la superficie del cometa se volvía más roja gradualmente.

También revelaron variaciones locales de color, indicativo del ciclo diario del hielo de agua. Se convierte rápidamente en vapor de agua cuando se expone a la luz solar durante el día local, se condensó nuevamente en finas capas de escarcha y hielo a medida que la temperatura disminuye después de la puesta del sol, solo para vaporizar nuevamente al día siguiente.

La distribución del hielo de agua debajo de la superficie polvorienta del cometa parece estar muy extendida pero no uniformemente. con pequeñas manchas que puntúan el núcleo, apareciendo y desapareciendo como resultado de la actividad del cometa.

De vez en cuando, también se descubren porciones de hielo más grandes y gruesas, que se remonta a una aproximación anterior al Sol.

"Estos dos estudios del contenido helado del cometa están revelando nuevos detalles sobre la composición y la historia del núcleo, "dice Matt Taylor, Científico del proyecto Rosetta de la ESA.

"Si bien la parte de vuelo de la misión ha terminado, continúa la explotación científica de la enorme cantidad de datos recopilados por Rosetta ".

"Exposición estacional de hielo de dióxido de carbono en el núcleo del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko" por G. Filacchione et al. y "el cometa 67P de Rosetta / Churyumov-Gerasimenko arroja su manto polvoriento para revelar su naturaleza helada" por S. Fornasier et al. se publican en la revista Ciencias .