No estamos acostumbrados a considerar el polvo como un material valioso, a menos que provenga del espacio. Y más precisamente, del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Un análisis de su polvo ha proporcionado información valiosa sobre este objeto celeste, y, más generalmente, sobre la historia del sistema solar.

Usando el instrumento COSIMA a bordo de la sonda espacial europea Rosetta, un equipo científico examinó el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P) con gran detalle desde agosto de 2014 hasta septiembre de 2016. Estaban interesados ​​en las partículas de polvo expulsadas del núcleo del cometa y capturadas por la nave espacial. y COSIMA permitió estudiar su composición. Los resultados de su investigación fueron publicados en diciembre de 2017 por la Royal Astronomical Society.

El estudio indica que, de media, la mitad de la masa de cada partícula de polvo consiste en material carbonoso con una estructura orgánica principalmente macromolecular; la otra mitad se compone principalmente de minerales de silicato no hidratados. ¿Cómo es este resultado importante o interesante? ¿Qué implica? ¿Lo esperaban los científicos o es una ruptura total con las teorías preexistentes?

Gracias a Rosetta y sus instrumentos, hemos podido tener una mejor idea de lo que se compone 67P. Esto es particularmente cierto para los gases en su atmósfera, gracias al instrumento ROSINA. Durante el viaje del cometa alrededor del sol, libera continuamente gases y polvo que forman un tenue halo. Este fenómeno se explica por la sublimación de hielos que están incrustados dentro del núcleo del cometa:cambian directamente del estado sólido al gaseoso. A medida que el gas escapa a la atmósfera del cometa, trae consigo pequeñas partículas de polvo. ROSINA ha caracterizado y cuantificado los gases:está hecho de vapor de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, oxígeno molecular y una multitud de pequeñas moléculas orgánicas hechas principalmente de carbono, hidrógeno, átomos de nitrógeno y oxígeno.

Otros instrumentos, como las cámaras de a bordo y el espectrómetro de imágenes VIRTIS, estudió la superficie de 67P. Sus estructuras son complejas:acantilados, fallas, derrumbes, pozos y más. Pero sobre todo, la superficie del cometa es muy oscura y tiene poco hielo. El hecho de que sea tan oscuro posiblemente se deba a un alto contenido de carbono orgánico. Dado que los hielos y gases representan solo una pequeña fracción de la materia cometaria total, los investigadores confían, entre otras cosas, el análisis de los granos de polvo liberados por el cometa para aprender más sobre la composición del núcleo del cometa. Este polvo es representativo de la composición no volátil del cometa, y el estudio de las características químicas del polvo reflejará las del núcleo del cometa.

35, 000 partículas recogidas

El instrumento COSIMA es una especie de mini laboratorio físico-químico, cuya función era recoger las partículas de polvo liberadas por el cometa 67P, imagínelos y luego mida sus características químicas usando un método de análisis de superficie llamado "espectrometría de masas de iones secundarios de tiempo de vuelo" (TOF-SIMS). Durante los dos años que pasó orbitando el cometa, La recopilación de datos tuvo más éxito de lo que esperaban los investigadores e ingenieros que diseñaron el instrumento hace unos 20 años. En efecto, COSIMA ha recogido más de 35, 000 partículas de hasta 1 milímetro de diámetro. Esperábamos muchos menos granos de polvo e infinitamente más pequeños.

El análisis y la interpretación científica de las mediciones espectrométricas de masas realizadas en una fracción de las partículas recolectadas (alrededor de 250) fue largo y desafiante. La ultra porosidad del polvo, recogido casi intacto después de la expulsión de la superficie del cometa, tiene pocos análogos en nuestros laboratorios y el dominio de la técnica TOF-SIMS, ya complicado en el laboratorio, había demostrado ser casi heroico cuando se llevó a cabo de forma remota en el espacio.

De estas medidas, fue posible deducir los principales elementos constituyentes de las partículas de polvo (oxígeno, carbón, silicio, planchar, magnesio, sodio, nitrógeno, aluminio, calcio…), así como alguna información sobre la naturaleza química de algunos componentes. A partir de estos datos, el equipo demostró que cada partícula de polvo (tamaño de ~ 0,05 a 1 mm de diámetro) contenía, de media, aproximadamente el 50% en masa de material carbonoso orgánico. Este material era principalmente macromolecular, lo que significa que estaba hecho de grandes estructuras ensambladas de una manera totalmente desordenada y compleja; la otra mitad de la masa está compuesta principalmente por minerales silicatos no hidratados.

Según las medidas, esta composición de polvo es independiente de la fecha de recolección de partículas. En otras palabras, de media, no hay diferencia en la composición entre el polvo expulsado por el cometa antes, durante o después de su perihelio, que es cuando, en agosto de 2015, El 67P hizo su mayor acercamiento al sol y donde su actividad fue más intensa. La composición del polvo cometario tampoco depende de su tamaño o morfología:"agregados esponjosos" o más "granos compactos". Las partículas analizadas son pequeños fragmentos del núcleo, provenientes de su superficie, así como pozos que se hunden en las profundidades del cometa. Por lo tanto, la composición promedio determinada por COSIMA refleja muy probablemente la composición libre de volátiles general del núcleo de 67P. La mayor parte de la materia cometaria está formada por esta íntima mezcla de 50-50 en peso de minerales y material carbonoso sólido.

Un material primitivo

Estos resultados, así como los obtenidos hace 30 años durante el sobrevuelo del cometa Halley por las sondas Giotto y Vega, demuestran que los cometas se encuentran entre los objetos del sistema solar más ricos en carbono. Los expertos sospecharon esto, pero esta es finalmente una prueba experimental directa. El alto valor de la relación de abundancia entre el carbono y el silicio medido por COSIMA está muy cerca de la relación de abundancia de estos elementos medidos en la fotosfera del sol. Es más, los silicatos contenidos en el polvo de 67P no muestran signos notables de alteración por el agua líquida. Estas dos observaciones son una prueba importante del carácter primitivo de esta sustancia cometaria. Significa que este material apenas ha sido modificado desde la formación del cometa, a diferencia de la mayoría de los otros objetos del sistema solar. Estudiarlo nos lleva a los inicios del sistema solar, hace casi 4.500 millones de años.

Las medidas COSIMA, combinado con las observaciones de los otros instrumentos Rosetta, indican que la mayor parte del material carbonoso cometario no se encuentra en hielos y gases, pero en polvo, en esta forma macromolecular no volátil. Este resultado está en línea con los análisis de laboratorio de otros materiales extraterrestres que se han recolectado en la Tierra:meteoritos, micrometeoritos y partículas de polvo interplanetarias. Con estos, sin embargo, rara vez se conoce el objeto original del que se originaron estos materiales. Y sobre todo, el calentamiento durante la entrada atmosférica altera y modifica, al menos en parte, sus componentes carbonosos.

Las mediciones in situ de COSIMA y su recolección de polvo a bajas velocidades (unos metros por segundo, el ritmo de alguien que corre) han hecho posible preservar totalmente la información química. Por lo tanto, Hoy es posible decir que si los cometas como el 67P jugaron un papel en la aparición de vida en la Tierra, especialmente trayendo material rico en carbono, habría sido este complejo componente macromolecular el que dominó lo que se entregó.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.