Breve historia de los cometas y las aventuras de Philae

Halley's_Comet,_1910

Cometa Halley, 1910

Los cometas son pequeños cuerpos celestes que cuando pasan cerca del Sol forman colas de polvo y gas ionizado, materiales que proceden de su núcleo y que el calor volatiliza. La cola de gas sigue, desde el cometa, la dirección de la luz del Sol y la de polvo está entre esta y la trayectoria del cuerpo celeste. En el Sistema Solar hay miles de millones de cometas; los astrónomos observan con regularidad muchos, pero solo unos pocos trascienden al público en general. Son los más próximos o los más luminosos los que suelen adquirir la denominación de ‘gran cometa’; aunque no existe ninguna definición precisa para estos cuerpos celestes.

Los cometas desempeñaron un papel muy importante durante el proceso de formación del Sistema Solar. Hace unos 4500 millones de años los conglomerados de polvo y materia que rellenaban el espacio interplanetario colisionaban con frecuencia con los planetas, recién nacidos, y los restos de aquellas formaciones quedaron en el espacio en forma de asteroides y cometas. Es posible que gran parte del agua de nuestros océanos y que las complejas moléculas que dieron origen a la vida en la Tierra procedan de los cometas. Mientras que los planetas, desde su creación, se han visto sometidos a transformaciones químicas, los cometas han mantenido una composición muy similar a la que tuvieron cuando se originó el Sistema Solar. Son una especie de fósiles en el pequeño rincón del universo que ocupamos y ofrecen una oportunidad excepcional para el estudio de su formación y desarrollo.

Las observaciones desde la Tierra, y las que han hecho las sondas espaciales, de la composición de los cometas, muestran que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Todos estos elementos se hallan en las moléculas orgánicas más complejas, como los ácidos nucleicos y los aminoácidos, esenciales para la formación de la vida. La idea de que fueron los cometas los responsables de aportar el agua y “sembrar” los elementos que dieron origen a la vida en nuestro planeta ha ido cobrando fuerza de forma progresiva con el tiempo en el mundo científico. El observatorio espacial Herschel, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), pudo comprobar que el agua del cometa Hartley era muy similar a la de la Tierra ¿Cómo es posible distinguir el agua de nuestros océanos de la que contiene un cometa? Las moléculas de agua tienen dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los átomos de hidrógeno son muy simples, con un protón y un electrón. Hay un elemento, el deuterio, que tiene un electrón, pero que en su núcleo hay un protón y un neutrón. Químicamente es muy parecido al hidrógeno, pero es más pesado. Estos átomos se denominan isótopos. Dos átomos de deuterio se combinan igual con uno de oxígeno para formar lo que denominamos agua pesada. Nuestros océanos contienen esta clase de agua en una proporción determinada. Cuando se formó el universo, hace unos 13◦700 millones de años durante el big bang, se creó todo el hidrógeno y el deuterio del universo. Hoy, el agua de cada lugar contiene deuterio en cantidades diferentes, que dependen de las condiciones que caracterizaban el sitio en el que se formó. Así pues, comparando la tasa de deuterio en el agua de la Tierra con la de los cometas es posible determinar si su procedencia es la misma o no.

Los cometas tienen su origen en dos zonas del Sistema Solar muy distintas. Los que describen órbitas de corto periodo (menos de 200 años), suelen moverse en el plano de la eclíptica, al igual que los planetas, y su afelio (punto de la órbita más alejado del Sol) está en la región de los planetas exteriores (más allá de Júpiter). Estos cometas tienen su origen en el Disco Disperso: un anillo que se extiende a partir del cinturón de Kuiper que está a 30 UA del Sol. Los de mayor periodo y los que viajan siguiendo una trayectoria parabólica o hiperbólica, proceden normalmente de la nube de Oort. Se trata de una corteza esférica situada muy lejos de nuestra estrella, cuyo espesor se extiende de unos 2000 UA a 50◦000 UA de distancia, mil veces más alejada del Sol que la zona del Disco Disperso. Allí, el efecto gravitatorio de nuestra estrella es muy débil. En los confines del Sistema Solar otras estrellas y las galaxias próximas influyen en el movimiento de los cuerpos que los ocupan de un modo difícil de predecir. Los objetos celestes en la nube de Oort contienen gran cantidad de agua, metano, etano, monóxido de carbono, ácido cianhídrico y amoníaco. Se considera que esta nube es un resto del disco que dio origen a los planetas y que se formó alrededor del Sol hace 4600 millones de años. Algunos astrónomos opinan que los cuerpos del cinturón de Kuiper y el Disco Disperso también pasan a la nube de Oort y que las diferencias entre asteroides y cometas no son tan grandes como en un principio se creía.

Desde hace más de dos mil años los seres humanos han observado al cometa Halley, sin ni siquiera saber cómo se llamaba, porque fue Edmund Halley quién, en el siglo XVII, descubrió que describía orbitas alrededor del Sol y que tardaba unos 77 años en completarlas; a partir de entonces se convirtió en el cometa Halley. Sin embargo, no todos los cometas describen órbitas y los que lo hacen pueden tener periodos tan cortos como el cometa Encke (3,3 años) o tan largos como el del gran cometa de 1843 (515 años).

Tycho Brahe trató de calcular la distancia a la que pasó de la Tierra el gran cometa de 1577 y comprobó que ─mientras la ubicación aparente del objeto en el cielo era la misma visto desde su observatorio [cerca de Copenhague] que para otro astrónomo en Praga─ la de la Luna difería bastante. Esto le llevó a concluir que el cometa estaba del orden de tres veces más lejos que la Luna. Fue una aproximación bastante burda ya que en realidad se encontraba a unas 320 UA (unidad astronómica o distancia de la Tierra al Sol), según estimaríamos hoy a partir de las observaciones del propio Tycho Brahe. El famoso astrónomo danés todavía pensaba que el Sol giraba alrededor de la Tierra, igual que la Luna.

En 1744 otro fantástico cometa, el Klikenberg-Chéseaux, pudo contemplarse con el mismo brillo que Venus, y durante su perihelio (punto de la órbita más próximo al Sol) llegó a mostrar un abanico de seis colas. Los astrónomos ya habían observado otros cometas con múltiples colas, pero el de 1744 los desconcertó porque no se tenía noticia de ninguno con un número tan elevado. La explicación que se le ha dado a este fenómeno, en el caso del Klikenberg-Chéseaux, es la existencia de tres fuentes activas en el núcleo del cometa que, al rotar y enfrentarse al Sol, producen emisiones de forma secuencial.

En 1843, otro gran cometa exhibió al pasar cerca del Sol una larguísima cola cuya longitud era del orden de 2 UA. El 27 de febrero de aquel año podía contemplarse desde la Tierra durante el día. Nunca se había observado antes un cometa con una cola de semejante tamaño.

Durante estos últimos años, uno de los cometas más famosos fue Hale-Boop que se pudo contemplar desde la Tierra a simple vista durante un año y medio. Se hizo tristemente célebre cuando el grupo religioso Puerta del Cielo cometió un suicidio colectivo que afectó a 39 de sus miembros, convencidos de que tras el cometa viajaba una nave de extraterrestres en la que sus almas podrían embarcar para acceder a una vida superior. El trágico suceso ocurrió el 22 de marzo de 1997 cuando Hale-Boop se hallaba en el punto de su trayectoria más próximo a la Tierra.
A finales de noviembre de 2013, los astrónomos estuvieron pendientes de otro cometa, ISON, que terminó por desaparecer al acercarse a nuestra estrella. Cada vez que los cometas pasan cerca del Sol, se gastan, pierden materiales ligeros y brillo y con el tiempo terminan por convertirse en asteroides.

Este año, otro cometa está siendo objeto de especial atención por parte de la comunidad científica y el público en general. Se llama 67P/Churyumov-Gerasimenko.

En 1969 Klim Ivanovych Churyumov, del Observatorio Astronómico de Kiev, mientras examinaba una fotografía de un cometa (Comas Solá) hecha por Svetlana Ivanovna Gerasimenko, encontró una mancha en la placa. En principio pensó que era parte de la cola del objeto celeste. Poco después pudo constatar que se trataba de otro cometa distinto. Como es habitual, el recién descubierto objeto celeste recibió el nombre de sus descubridores. Sin embargo, los astrónomos Churyumov y Gerasimenko no podían imaginar, hace 35 años, que se harían mundialmente famosos gracias a una nave espacial que llevaría el nombre de la piedra que utilizó Champollion para descifrar la escritura jeroglífica egipcia, Rosetta, porque su misión sería la de desentrañar los secretos mejor guardados de los cometas.

En 2004, Rosetta, un un artefacto espacial de la Agencia Europea del Espacio, recibió el encargo de viajar hasta el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko para llevar a cabo una exploración única en la historia de los viajes espaciales. La nave llevaría a bordo un robot, Philae, capaz de posarse sobre la superficie del cometa. Precisamente fue en la isla egipcia de Philae donde los soldados de Napoleón encontraron la piedra Rosetta.

Rosetta lleva viajando por el Sistema Solar, con su robot Philae a bordo, más de diez años. Se ha adentrado en el espacio profundo, ha orbitado casi cuatro veces alrededor del Sol y para seguir su trayectoria se ha tenido que apoyar en las fuerzas gravitatorias de otros planetas. En junio de 2011 todos sus sistemas se hibernaron para ahorrar energía y así permanecieron cerca de dos años y medio hasta el 20 de enero de este año. Ese día, el despertador automático a bordo de Rosetta los reactivó y envió una señal: «Hola Tierra». A partir de ese momento, Rosetta, inició la aproximación final a su objetivo. En junio estaba a 430°000 kilómetros del cometa y en agosto lo alcanzó. Desde entonces, Rosetta ha descrito órbitas triangulares alrededor del objeto celeste para determinar en qué punto de su superficie deberá aterrizar Philae. Cuando lo seleccionó le pusieron un nombre: ̕sitio J̕. Sin embargo, la ESA decidió organizar un concurso para rebautizarlo y desde el 16 al 22 de octubre recibió 8°000 propuestas de 135 países con designaciones para ese lugar. La ganadora fue Agilkia que es el topónimo de la isla del Nilo a la que se trasladaron los antiguos monumentos egipcios ─incluyendo el templo de Isis─ que ocupaban la isla de Philae cuando esta se inundó debido a la construcción de la presa de Asuán.
El aterrizaje del robot Philae en el lugar denominado Agilkia del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, está previsto para dentro de unos días: el 12 de noviembre.

Philae lleva 10 instrumentos que le permitirán estudiar el material de la superficie y el interior del cometa y cómo se altera conforme la temperatura aumenta al acercarse al Sol. Dispone de un sistema de perforación para obtener muestras a 23 centímetros de profundidad que podrán ser analizadas por los espectrómetros para determinar su composición química; también cuenta con otros instrumentos para medir la resistencia, densidad, textura, porosidad, características del hielo y propiedades térmicas de los compuestos de la superficie.

Rosetta no es la primera nave espacial que aportará información sobre los cometas. Giotto, Stardust y Deep Impact ya lo han hecho. Giotto, el pintor del medievo que representó en sus lienzos a la Estrella de Belén, fue el nombre con que se bautizó a la primera sonda espacial que se aproximó a dos cometas: el Halley en 1986 (596 kilómetros) y el Grigg-Skjellerup en 1992 (200 kilómetros). Stardust, partió de la Tierra el 7 de febrero de 1999, recogió muestras de la coma del cometa Wild 2, la cápsula de retorno llegó a la Tierra el 15 de enero de 2006, y la nave principal continuó la misión hasta interceptar otro cometa, Tempel 1, en 2011. Deep Impact envió un objeto pesado contra Tempel 1, en 2005, para provocar un cráter en la superficie del cometa y estudiar su composición. El impacto contra el cuerpo celeste produjo una nube de polvo, más grande de lo que se esperaba, que ocultó la vista del cráter.

Aunque Rosetta no es la primera nave que estudia un cometa, es la que cuenta con el equipo más sofisticado, y la primera que lleva un robot capaz de permanecer sobre la superficie del cuerpo celeste durante meses. En un principio, incluso se pensó que la nave regresara a la Tierra con muestras del asteroide, pero el proyecto tuvo que abandonarse al resultar excesivamente costoso. Aun así la Agencia Europea del Espacio estima que la misión incurrirá en un gasto de unos 1300 millones de euros, en su defensa argumenta que es la mitad de lo que cuesta un submarino moderno o el precio de 3 aviones Airbus 380, incluso dice que si no hubiera habido físicos interesados en el estudio de las partículas tampoco se habría desarrollado internet.

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