Los portadores invisibles de agua

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Uno de los mayores misterio sobre el origen de la Tierra, que sigue desconcertando a los científicos hoy en día, está relacionado con el origen del agua en nuestro planeta. El agua es esencial para la existencia de prácticamente todos los organismos vivos, sin embargo, aún no sabemos de dónde proviene este líquido, que llena todos los lagos y océanos y fluye por los cauces de arroyos y ríos. Según algunas teorías, el agua ya estaba presente en el momento de la formación de la Tierra, no obstante, surgen cada vez más indicios de que fue traída por pequeños cuerpos celestes, que aún abundan en el sistema solar.

Si echamos un vistazo al entorno del Sol, pronto encontramos pequeñas bolas de hielo de agua, llamados cometas, que vuelan a través del espacio interplanetario y que, a lo largo de miles de millones de años, podrían haber suministrado toda el agua que nos rodea. Sin embargo, los cometas rara vez se acercan a la Tierra y aún menos frecuentemente impactan su superficie. Los asteroides lo hacen con más frecuencia, pero no contienen grandes cantidades de este valioso compuesto. ¿O sí? En las últimas décadas, nuestra compresión sobre los habitantes del sistema solar se ha complicado considerablemente, y los astrónomos ahora consideran la posibilidad de que el agua haya sido traída a la Tierra por cuerpos oscuros, recién descubiertos, sobre los que sabemos muy poco. Los astrónomos los han bautizado con un nombre acorde: cometas oscuros.

Dibujo del planeta Arend-Roland. Fuente: Miesel (1958).

Hasta hace poco, teníamos una imagen bastante sencilla de los habitantes del sistema solar. Además de los planetas y sus lunas, orbitaban alrededor del Sol muchos cuerpos más pequeños, llamados asteroides y cometas. Los primeros son grandes fragmentos de roca y/o metal, mientras que los cometas están compuestos por varios tipos de hielo (agua, metano, dióxido de carbono congelado, CO, amoníaco, etc.) y polvo. Al estudiar las imágenes de estos cuerpos celestes, los astrónomos los distinguen según su apariencia. Los asteroides aparecen como puntos pequeños o grandes, mientras que los cometas se distinguen por su tenue coma y sus colas alargadas, resultado de la sublimación del hielo y polvo cometarios.

Nuestro entendimiento del sistema solar ha cambiado drásticamente en los últimos veinte años. Un ejemplo notorio es Plutón. Hasta el año 2006 se le consideraba un planeta, pero luego la Unión Astronómica Internacional decidió que Plutón no cumplía con algunos de los criterios necesarios para mantener su estatus en esta prestigiosa categoría. Los astrónomos establecieron nuevos requisitos, según los cuales un planeta debe tener suficiente masa para adoptar una forma esférica y despejar su órbita de otros cuerpos más pequeños. Como Plutón no cumplía este último criterio, fue reclasificado como un planeta enano. Esta decisión fue motivada por el descubrimiento de otros cuerpos pequeños con órbitas similares desde 1992. Hoy sabemos que Plutón es el primer cuerpo descubierto del cinturón de Kuiper, que se extiende entre 30 y 50 unidades astronómicas y contiene una multitud de cuerpos más pequeños, cometas y asteroides. Si sumamos la masa de todos los cuerpos en él, encontramos que es entre 20 y 200 veces mayor que la del cinturón principal de asteroides, situado entre Marte y Júpiter.

Desde los años setenta los astrónomos han sospechado que la diferencia entre cometas y asteroides tampoco es tan clara como parecía inicialmente. Se observó que algunos asteroides, como Apolo y Amor, tienen órbitas muy similares a las de los cometas de corto período, con un tiempo orbital menor a 200 años. Al principio, se sugirió que estos llamados asteroides en órbitas cometarias y los cometas de baja actividad, como 28P/Neujmin y 49P/Arend-Rigaux, representaban una etapa de transición entre cometas y asteroides. Investigaciones posteriores mostraron que se trataba de cometas que en el momento de su descubrimiento se encontraban en las secciones lejanas de sus órbitas, donde las temperaturas eran demasiado bajas para la sublimación del hielo, o de cometas moribundos o incluso ya extintos, que habían perdido casi todo su hielo debido a numerosos encuentros cercanos con el Sol en el pasado, lo que explicaba la ausencia de comas y colas.

Cinturón de Kuiper y las órbitas planetarias. Fuente: NASA.

También existen asteroides activos que en las imágenes parecen cometas, pero que siguen órbitas típicas de asteroides. Algunos de ellos se encuentran en el cinturón principal de asteroides, y emiten pequeñas cantidades de hielo cuando se acercan al Sol, generalmente cada 5 o 6 años. El hecho de que contengan grandes cantidades de hielo es sorprendente, ya que orbitan en regiones relativamente cálidas del sistema solar, donde no se esperaría encontrar hielo acumulado. Hasta hace poco, estos asteroides activos eran los principales candidatos como portadores de agua a la Tierra y otros planetas rocosos.

En 2010, los astrónomos descubrieron otra categoría de asteroides, los llamados asteroides desintegrados. Estos, en las imágenes, se parecen a cometas, ya que tienen una coma alrededor de su núcleo, aunque esta está compuesta principalmente por polvo asteroidal. Los primeros ejemplos descubiertos fueron P/2010 A2 (LINEAR) y (596) Scheila, ambos en el cinturón principal de asteroides. Las razones de su desintegración son colisiones con otros cuerpos o una rápida rotación sobre su eje, lo que hace que la fuerza centrífuga expulse fragmentos de su superficie.

El descubrimiento científico más reciente en este contexto ocurrió en 2023, cuando en la revista científica The Planetary Science Journal apareció un artículo titulado: «(523599) 2003 RM: El asteroide que quiso ser un cometa». En él, un grupo de astrónomos estadounidenses describe un cuerpo celeste cercano a la Tierra que tarda aproximadamente cinco años en completar una órbita alrededor del Sol. Al principio, 2003 RM parecía un asteroide común, sin embargo, las mediciones precisas de su posición en el cielo revelaron que este cuerpo no seguía las leyes bien conocidas de la mecánica celeste. A menudo, su velocidad y dirección de movimiento cambiaban bruscamente. Estudios posteriores mostraron que estos saltos eran causados por la sublimación del hielo que se esconde debajo de la superficie de este objeto. Cuando este hielo se vaporiza, actúa como un pequeño motor de cohete que acelera ligeramente el asteroide y cambia su órbita. Los científicos clasificaron a este y otros cuerpos similares en una nueva categoría de cuerpos celestes, conocidos como cometas oscuros.

(523599) 2003 RM en el centro. Fuente: Farnocchia et al. (2023).

En su mayoría, estos son cuerpos pequeños de hasta 100 metros de diámetro que giran rápidamente sobre su eje. Se estima que los cometas oscuros representan entre el 0,5 % y el 60 % de los cuerpos cercanos a la Tierra, lo que podría significar que hay mucho más hielo en el sistema solar interior de lo que se había pensado. Probablemente, en el pasado, estos eran objetos más grandes compuestos por enormes cantidades de hielo. A medida que se acercaban al Sol, la sublimación del hielo provocaba su rápida rotación y desintegración en cuerpos más pequeños.

A diferencia de los cometas “clásicos”, que rara vez se acercan a la Tierra, las órbitas de los cometas oscuros a menudo cruzan la trayectoria terrestre, lo que aumenta considerablemente la probabilidad de que impacten la superficie de nuestro planeta. Así, los cometas oscuros son candidatos ideales como portadores de agua a la Tierra.

Los descubrimientos científicos sobre los cometas oscuros abren nuevas vías para comprender el origen del agua en la Tierra y en el sistema solar en general. Aunque todavía hay muchas preguntas sin respuesta, estos misteriosos objetos ofrecen una explicación convincente de cómo nuestro planeta adquirió esta valiosa sustancia a lo largo de millones de años. Las investigaciones sobre los cometas oscuros podrían ser clave para desvelar los misterios sobre el origen y evolución de la vida en la Tierra y en el universo.

Lecturas complementarias para los más curiosos

1. Davide Farnocchia et al 2023, 523599) 2003 RM: The Asteroid that Wanted to be a Comet, Planet. Sci. J. 4 29, DOI 10.3847/PSJ/acb25b, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/acb25b
2. Aster G. Taylor, Jordan K. Steckloff, Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Luke Dones, David Vokrouhlický, David Nesvorný, Marco Micheli, 2024, The dynamical origins of the dark comets and a proposed evolutionary track, Icarus, Volume 420, 15 September 2024, 116207, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116207.
3. Darryl Z. Seligman et al., 2023, Dark Comets? Unexpectedly Large Nongravitational Accelerations on a Sample of Small Asteroids,Planet. Sci. J. 4 35, https://doi.org/10.3847/PSJ/acb697.
4. Henry H. Hsieh, 2017, Asteroid–comet continuum objects in the solar systemPhilosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 375, No. 2097, Discussion meeting issue: Cometary science after Rosetta (13 July 2017), pp. 1-15, published by Royal Society, https://www.jstor.org/stable/44678485.
5. Meisel, D. D., 1958, Comet Arend-Roland (1956h), The Strolling Astronomer, Volume 12, Issue 4-6, p.57-68, 1958StAst..12…57M.
6. Kuiper Belt: The Solar System’s Frontier, NASA.