Primeras mediciones sobre el agua de 67P. Fuente: ESA.
La nave espacial Rosetta de la ESA (Agencia Espacial Europea) ha descubierto que el vapor de agua procedente del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko es significativamente diferente al de la Tierra. El descubrimiento alimenta el debate sobre el origen de los océanos de nuestro planeta.
Las mediciones se realizaron en el mes siguiente a la llegada de la nave espacial al cometa, el seis de agosto. Es uno de los más esperados primeros resultados de la misión, porque el origen del agua de la Tierra es todavía una cuestión abierta.
Una de las principales hipótesis sobre la formación de la Tierra es que estaba tan caliente cuando se formó hace 4.600 millones años que cualquier contenido de agua debería haberse evaporado. Pero actualmente dos tercios de la superficie están cubiertos de agua, ¿así que de dónde vino?
En esta hipótesis, debería haber llegado después de que nuestro planeta se enfriara, muy probablemente procedente de colisiones con cometas y asteroides. La contribución relativa de cada clase de objeto al abastecimiento de agua de nuestro planeta sigue, sin embargo, siendo objeto de debate.
La clave para determinar donde se originó el agua está en su sabor, en este caso la proporción de deuterio -un tipo de molécula de hidrógeno que contiene un neutrón además de un protón- respecto al hidrógeno normal. Esta proporción es un indicador importante de la formación y evolución temprana del Sistema Solar, y las simulaciones teóricas muestran que debería cambiar con la distancia al Sol y con el tiempo en los primeros millones de años.
Uno de los objetivos principales es comparar ese valor en diferentes tipos de objeto con el de los océanos de la Tierra, con el fin de determinar la cantidad de cada tipo de objeto que pudo contribuir al agua de la Tierra.
Los cometas en particular son herramientas únicas para sondear los inicios del Sistema Solar: albergan el material sobrante del disco protoplanetario a partir del cual se formaron los planetas, y por lo tanto debe reflejar la composición primordial de sus lugares de origen.
Las mediciones se realizaron en el mes siguiente a la llegada de la nave espacial al cometa, el seis de agosto. Es uno de los más esperados primeros resultados de la misión, porque el origen del agua de la Tierra es todavía una cuestión abierta.
Una de las principales hipótesis sobre la formación de la Tierra es que estaba tan caliente cuando se formó hace 4.600 millones años que cualquier contenido de agua debería haberse evaporado. Pero actualmente dos tercios de la superficie están cubiertos de agua, ¿así que de dónde vino?
En esta hipótesis, debería haber llegado después de que nuestro planeta se enfriara, muy probablemente procedente de colisiones con cometas y asteroides. La contribución relativa de cada clase de objeto al abastecimiento de agua de nuestro planeta sigue, sin embargo, siendo objeto de debate.
La clave para determinar donde se originó el agua está en su sabor, en este caso la proporción de deuterio -un tipo de molécula de hidrógeno que contiene un neutrón además de un protón- respecto al hidrógeno normal. Esta proporción es un indicador importante de la formación y evolución temprana del Sistema Solar, y las simulaciones teóricas muestran que debería cambiar con la distancia al Sol y con el tiempo en los primeros millones de años.
Uno de los objetivos principales es comparar ese valor en diferentes tipos de objeto con el de los océanos de la Tierra, con el fin de determinar la cantidad de cada tipo de objeto que pudo contribuir al agua de la Tierra.
Los cometas en particular son herramientas únicas para sondear los inicios del Sistema Solar: albergan el material sobrante del disco protoplanetario a partir del cual se formaron los planetas, y por lo tanto debe reflejar la composición primordial de sus lugares de origen.
Ratios D / H en el Sistema Solar. Imagen: K. Altwegg et al. Fuente: ESA.
Complicación
Pero debido a la dinámica de los inicios del Sistema Solar, esto no es un proceso sencillo. Los cometas de período largo que provienen de la distante nube de Oort, formada originalmente en la región de Urano-Neptuno, suficientemente lejos del Sol para que el hielo pudiera sobrevivir.
Posteriormente fueron esparcidos a confines lejanos del Sistema Solar, como resultado de las interacciones gravitatorias con los planetas gaseosos gigantes, a medida que se asentaron en sus órbitas.
Por el contrario, se pensaba que los cometas de la familia de Júpiter, como el cometa estudiado por Rosetta, se formaron más lejos, en el Cinturón de Kuiper más allá de Neptuno. De vez en cuando estos objetos sufren una perturbación en sus órbitas y son enviados hacia el Sistema Solar interior, donde sus órbitas empiezan a ser controladas por la influencia gravitatoria de Júpiter.
De hecho, el cometa 67P viaja ahora alrededor del Sol entre las órbitas de la Tierra y Marte en su punto más cercano, y un poco más allá de Júpiter en el más lejano, con un período de en torno a 6,5 años.
La ratio
Mediciones anteriores de la ratio deuterio/hidrógeno (D/H) en otras cometas han mostrado una amplia gama de valores. De los 11 cometas para los que se han realizado las mediciones, sólo 103P/Hartley 2, de la familia de Júpiter, coincidía en su composición de agua con la Tierra, según las observaciones hechas por la misión Herschel de la ESA en 2011.
Por el contrario, los meteoritos originalmente provenientes del Cinturón de Asteroides -entre Marte y Júpiter- también se ajustan a la composición del agua de la Tierra. Así, a pesar del hecho de que los asteroides tienen un contenido de agua en general mucho menor, si un gran número de ellos colisionó con la Tierra pudieron haber dado como resultado los océanos.
En este contexto son importantes las investigaciones de Rosetta. Curiosamente, la relación D/H medida por el Espectómetro del Orbitador Rosetta para Análisis de Iones y partículas Neutrales, ROSINA, es más de tres veces mayor que la de los océanos de la Tierra y la del cometa Hartley 2. De hecho, es incluso más alta que la medida en cualquier cometa de la nube de Oort.
Pero debido a la dinámica de los inicios del Sistema Solar, esto no es un proceso sencillo. Los cometas de período largo que provienen de la distante nube de Oort, formada originalmente en la región de Urano-Neptuno, suficientemente lejos del Sol para que el hielo pudiera sobrevivir.
Posteriormente fueron esparcidos a confines lejanos del Sistema Solar, como resultado de las interacciones gravitatorias con los planetas gaseosos gigantes, a medida que se asentaron en sus órbitas.
Por el contrario, se pensaba que los cometas de la familia de Júpiter, como el cometa estudiado por Rosetta, se formaron más lejos, en el Cinturón de Kuiper más allá de Neptuno. De vez en cuando estos objetos sufren una perturbación en sus órbitas y son enviados hacia el Sistema Solar interior, donde sus órbitas empiezan a ser controladas por la influencia gravitatoria de Júpiter.
De hecho, el cometa 67P viaja ahora alrededor del Sol entre las órbitas de la Tierra y Marte en su punto más cercano, y un poco más allá de Júpiter en el más lejano, con un período de en torno a 6,5 años.
La ratio
Mediciones anteriores de la ratio deuterio/hidrógeno (D/H) en otras cometas han mostrado una amplia gama de valores. De los 11 cometas para los que se han realizado las mediciones, sólo 103P/Hartley 2, de la familia de Júpiter, coincidía en su composición de agua con la Tierra, según las observaciones hechas por la misión Herschel de la ESA en 2011.
Por el contrario, los meteoritos originalmente provenientes del Cinturón de Asteroides -entre Marte y Júpiter- también se ajustan a la composición del agua de la Tierra. Así, a pesar del hecho de que los asteroides tienen un contenido de agua en general mucho menor, si un gran número de ellos colisionó con la Tierra pudieron haber dado como resultado los océanos.
En este contexto son importantes las investigaciones de Rosetta. Curiosamente, la relación D/H medida por el Espectómetro del Orbitador Rosetta para Análisis de Iones y partículas Neutrales, ROSINA, es más de tres veces mayor que la de los océanos de la Tierra y la del cometa Hartley 2. De hecho, es incluso más alta que la medida en cualquier cometa de la nube de Oort.
Conclusiones
"Este sorprendente hallazgo podría indicar un origen diverso de los cometas de la familia de Júpiter; tal vez se formaron a lo largo de un rango de distancias del joven Sistema Solar más amplio de lo que pensábamos", reconoce en la nota de prensa de la ESA Kathrin Altwegg, investigadora principal de ROSINA y autora principal del artículo sobre los resultados, publicado en Science esta semana.
"Nuestro hallazgo también descarta la idea de que los cometas jupiterianos contienen únicamente agua parecida a la de los océanos terrestres, y da argumentos a favor de los modelos que ponen más énfasis en los asteroides como el principal mecanismo de formación de los océanos de la Tierra", añade.
"Sabíamos que el análisis in situ de este cometa por parte de Rosetta iba a traer sorpresas para el cuadro científico del Sistema Solar, y esta observación excepcional sin duda añade más leña al fuego sobre el origen del debate", insiste Matt Taylor, científico del proyecto Rosetta. "Como Rosetta seguirá observando el cometa en su órbita alrededor del Sol a lo largo del próximo año, vamos a mantener una estrecha vigilancia sobre la forma en que evoluciona y se comporta, lo que nos dará una visión única sobre el misterioso mundo de los cometas y su contribución a nuestra comprensión de la evolución del Sistema Solar".
"Este sorprendente hallazgo podría indicar un origen diverso de los cometas de la familia de Júpiter; tal vez se formaron a lo largo de un rango de distancias del joven Sistema Solar más amplio de lo que pensábamos", reconoce en la nota de prensa de la ESA Kathrin Altwegg, investigadora principal de ROSINA y autora principal del artículo sobre los resultados, publicado en Science esta semana.
"Nuestro hallazgo también descarta la idea de que los cometas jupiterianos contienen únicamente agua parecida a la de los océanos terrestres, y da argumentos a favor de los modelos que ponen más énfasis en los asteroides como el principal mecanismo de formación de los océanos de la Tierra", añade.
"Sabíamos que el análisis in situ de este cometa por parte de Rosetta iba a traer sorpresas para el cuadro científico del Sistema Solar, y esta observación excepcional sin duda añade más leña al fuego sobre el origen del debate", insiste Matt Taylor, científico del proyecto Rosetta. "Como Rosetta seguirá observando el cometa en su órbita alrededor del Sol a lo largo del próximo año, vamos a mantener una estrecha vigilancia sobre la forma en que evoluciona y se comporta, lo que nos dará una visión única sobre el misterioso mundo de los cometas y su contribución a nuestra comprensión de la evolución del Sistema Solar".
Referencia bibliográfica:
Kathrin Altwegg et al.: 67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio. Science (2014). DOI: 10.1126/science.1261952.
Kathrin Altwegg et al.: 67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio. Science (2014). DOI: 10.1126/science.1261952.