Desde tiempos inmemorables la humanidad ha fijado su vista en el cielo, sin poder desviar su atención de todos aquellos majestuosos cuerpos que noche tras noche se destacan en el firmamento. Diferentes culturas, en todas la latitudes, han leído las estrellas, las han agrupado en constelaciones, han generado un sin fin de mitología a su alrededor y han basado sus mapas y calendarios en ellas. No es sorprendente que tantas civilizaciones se sintieran tan cercanas a este tipo de objetos y los tomaran como su guía y compañía incondicional, pues su disposición en la bóveda celeste es constante y sus patrones regulares de movimiento son fáciles de descifrar.
El cometa Hartley 2 visto por la sonda Deep Impact/EPOXI. Se aprecian las zonas activas (NASA).
Caso contrario fue el tema de los cometas (cuyo nombre deriva del griego Kome que significa cabello), éstos cuerpos también han sido observados en múltiples ocasiones, y como prueba de ello su aparición ha sido registrada, interpretada y plasmada en muchas culturas. No obstante, a diferencia de las estrellas, por mucho tiempo la percepción de estos objetos estuvo rodeada de misticismo y fue abordada con mucho recelo. De hecho, ya que a los ojos de sus observadores el comportamiento de los cometas era completamente impredecible y errático, su aparición fue generalmente asociada a desastres naturales, a espíritus y fue adicionalmente relacionada con implacables mensajes de los dioses. Con base en todo lo anterior, no es sorprenderte que su aparición fuera generalmente recibida con pavor e histeria en las poblaciones.
Representación pictórica del destello de la cola de un cometa en la cultura azteca.
Las interpretaciones que se les han dado a los cometas, han sido muy diversas: En algunas culturas la cola de los cometas era vista como una larga cabellera de mujer, la cual representaba el disgusto de los dioses. En otros casos estas mismas colas se han asociado a espadas ardientes que surcaban el cielo, simbolizando que la guerra y la muerte vendrían a la tierra para menguar la ira de los dioses.
Los cometas han inspirado igualmente un número interminable de leyendas y mitologías: Los Romanos hablaban de una gran conflagración, pronosticada por los Oráculos, que caería del cielo y azotaría la tierra. Los Babilonios hablaban por su parte de Gilgamesh quien llegaría acompañado de fuego, azufre e inundaciones. En Mongolia los cometas eran conocidos como “las hijas del diablo” que advertían sobre próximas destrucciones, tormentas y heladas que vendrían a la tierra.
El transito de cometas por el cielo no solo ha dado pie al surgimiento de diversas historias, sino que además ha coincidido con sucesos históricos muy lamentables, tales como: La llegada de Francisco Pizarro a Sur America y la subsecuente masacre del pueblo Inca, el asesinato de Julio Cesar y una gran cantidad de terremotos, enfermedades, entre otros.
Escena XXXII del Tapiz de Bayeux donde se representa el cometa Halley, visible en el cielo de Inglaterra en 1066
Para bien o para mal, éstos cuerpos han fascinado por décadas a la humanidad y no fue hasta 1705 que ocurrió un gran avance en su estudio y entendimiento. Fue en este año que un astrónomo británico llamado Edmond Halley (1656-1742) asoció los avistamientos sucesivos de un cometa en los años 1456, 1531, 1607 y 1682 con una órbita elíptica definida, y predijo que este mismo cuerpo podría ser observado años después (en 1758 AD) surcando majestuosamente el cielo. Es en honor a este notable científico que el cometa, avistado por última vez en 1986 y cuyo retorno se espera para 2061, fue nombrado.
El descubrimiento de este cuerpo y de su trayectoria, motivó a muchas personas a hacer observaciones aficionadas en busca de cuerpos de la misma índole, con el fin de reportarlos y ponerles su nombre. Actualmente se conocen aproximadamente 2000 cometas, y anualmente se avistan unos 15 o 30 cuerpos, siendo desconocidos cerca de la mitad de ellos.
Composición del aspecto que tenía el cometa Halley en 1910 sobre Nueva York a partir de una foto de la Quinta Avenida. (Foto: Crose Photo Company/Collection)
Los cometas, que se componen principalmente de hielo y pequeñas partículas de polvo, están incluidos dentro del grupo de los “cuerpos menores” del sistema solar. Éstos giran en órbitas elípticas alrededor del sol y cuando están muy cerca a éste (en su perihelio) desarrollan largas colas, que nuevamente disminuyen de tamaño y se vuelven difusas al alejarse de él.
Las colas son generadas por la gran cantidad de energía radiada desde nuestra inmensa estrella, la cual causa la sublimación del hielo y la formación de una atmósfera conocida con el nombre de coma (halo). Este halo se encuentra rodeando el nucleus, que es la principal parte sólida del cometa y que posee pocos kilómetros de diámetro.
Cuando el cometa se encuentra muy cerca del Sol, a una distancia de aproximadamente 3 UA (Unidades Astronómicas) o menor a esta se comienza a observar el coma y adicionalmente, como resultado de la interacción con la luz ultravioleta, se da una disociación de moléculas que genera una nube invisible de hidrógeno gaseoso, la cual se observa recubriendo todo el sistema. En este punto el cometa es visible desde la Tierra, en gran media gracias a que ahora éste refleja la luz solar.
Los cometas presentan diferentes tipos de colas. Las más comunes son la de polvo y la de gas. La cola de gas se dirige siempre en el sentido perfectamente contrario al de la luz del Sol, mientras que la cola de polvo retiene parte de la inercia orbital, alineándose entre la cola principal y la trayectoria del cometa. El choque de los fotones que recibe el cometa como una lluvia, aparte de calor, aportan luz, siendo visible al ejercer el cometa de pantalla; reflejando así cada partícula de polvo la luz solar.
El gas (dispuesto linearmente) y las partículas (amplias, difusas y gentilmente curvadas) se extienden para formar una o varias colas, que son el rasgo más característico de los cometas. Esta cola siempre es alongada y apunta hacia la dirección opuesta al sol, como resultado de la interacción del cometa con los iones provenientes del viento solar (compuesto también por átomos cargados y partículas subatómicas). Debido a la reflexión de la luz solar la cola presenta un color amarillo, con tonalidades azules debido a la radiación electromagnética de los iones CO+, N2+, y CO2+ .
En cuanto a su origen, los cometas se formaron y ubicaron dentro del disco protoplanetario entre las actuales órbitas de Jupiter y Neptuno, como planetesimales compuestos en gran medida por hielo. Aquellos planetesimales congelados, que lograron sobrevivir al periodo de formación planetaria hace 4600 millones de años, fueron expulsados hacia los límites del Sistema Solar por la interacción con los planetas de mayor tamaño.
No obstante, a pesar que la mayoría actualmente residen repartidos entre el cinturón de Kuiper y la nube de Oort, este estado no es inmutable y no se descarta la posibilidad que tras un descanso de aproximadamente 4600 millones de años, en estas estas frías y distantes regiones, estos cuerpos de hielo pueden reingresar al Sistema Solar. En lo que se refiere a la dinámica aquellos procedentes de el cinturón de Kuiper (EKOs o EKBOs) pueden verse afectadas por la atracción gravitacional de Neptuno o por la interacción con otros cuerpos EKOs. De forma análoga los cometas procedentes de la Nube de Oort pueden iniciar su moción hacia el Sol como el resultado de una interacción con alguna estrella cercana o por alguna otra razón.
Diseño del sistema solar, incluyendo la Nube de Oort, en una escala logarítmica. Crédito: NASA
Una vez dentro del Sistema Solar el Sol aporta luz y calor, y en su trayectoria hacia él los cometas pueden afrontan todo tipo de panoramas, dentro de los que se incluyen: Su destrucción por el impacto con algún planeta o satélite, su captura gravitacional por parte de alguno de los planetas gigantes e incorporación como un nuevo satélite, la modificación de su trayectoria e incluso la expulsión del Sistema Solar sin siquiera haberse acercado al Sol por la acción gravitacional de Jupiter u otro de los planetas gigantes, el feliz retorno al lugar de origen, la aniquilación por pasar muy cerca del Sol (cometas que reciben el nombre de sun grazers) o incluso caer dentro de él, entre otros.
Al impactar un planeta o algún satélite, los cometas dejan tras de sí un cráter sobre la superficie y una serie de volátiles dentro de los cuales se destacan el agua, el metano, óxidos de carbono y amoniaco, y en algunos casos compuestos orgánicos derivados de procesos no biológicos en la preexistente nebulosa.
Regiones activas del cometa Hartley 2 en función de la sustancia que emiten. Arriba a la izquierda, el cometa Wild 2 (NASA).
La distancia al Sol que el cometa posea en su perihelio es determinante para su futuro. Por un lado si la distancia es de aproximadamente 8 UA o superior, el cometa sobrevive y puede seguir normalmente su recorrido. Si por el contrario el objeto se acerca al Sol en su perihelio a una distancia de aproximadamente 6 UA o menor a ésta, cada vez que transite cerca al Sol éste perderá grandes cantidades de hielo por sublimación hasta que adquiera una espesa corteza conformada por partículas refractarias cementadas por la materia orgánica presente el el hielo, convirtiendose así en un cometa muerto cuyas características son muy similares a las de un asteroide.
Con base en su órbita los cometas se han dividido en cometas con un gran periodo y cometas con uno corto. Los cometas con un periodo largo son considerados como tales al demorarse 200 años o más en cada revolución y al tener distancias de afelio del orden de cientos de unidades astronómicas (UA); éstos poseen excentricidades en sus órbitas igual o cercanas a 1, cayendo dentro de esta categoría aquellos que pasan sólo una vez cerca al Sol y no regresan. Por otro lado los de periodo corto tienen una órbita cercana al plano de la elíptica y están dentro de la órbita de Jupiter.
Núcleo del cometa Wild 2 visto por la sonda Stardust. (JPL- NASA)
La observación del núcleo y los procesos que allí ocurren se encuentran obscurecidos por el gas y el polvo del coma, es por esto que se ha tenido que recurrir a la robótica de las naves espaciales para estudiarlos con mayor detalle. Algunos de los inconvenientes que hay que afrontar al momento de preparar misiones a los cometas son: La aparición inesperada de estos y el poco tiempo que algunos cometas permanecen en la vecindad del planeta Tierra, la inclinación en la órbita que siguen muchos cometas, la aceleración y altas velocidades que ellos experimentan cuando se aproximan al perihelio, la poca gravedad que estos cuerpos ejercen, entre otras.
No obstante, a pesar de todos los desafíos que estas misiones suponen, se ha logrado realizar observaciones muy precisas de algunos cuerpos (Tago-Sato-Kosaka en 1970, Bennett en 1970, Encke en 1970, Giacobini-Zinner en 1985, Tempel 1 en 2005, entre otros) que han contribuido enormemente al entendimiento de los procesos físicos y químicos que ocurren en la superficie del núcleo de los cometas y en el coma; concluyendo, en términos generales, que el núcleo de los cometas es un análogo cercano a una “bola de nieve sucia”.
En lo que respecta a su composición química, el núcleo de un cometa es clave ya que nos habla sobre su origen y sobre la acreción partículas de hielo y polvo en los tiempos de la nebulosa solar. Si bien la composición química del hielo en el núcleo de los cometas puede variar, estas variaciones son sistemáticas y están relacionadas con la diferenciación química que existía en el disco protoplanetario, que a su vez se relaciona con el lugar de origen de los diferentes cometas. Es muy importante ser cuidadosos con la interpretación de estos datos, ya que cabe la posibilidad que estas diferencias sean el resultado de analizar los gases provenientes del jet, cuya composición no necesariamente representa la totalidad del núcleo.
Chorros de polvo del cometa 67P vistos por la cámara NAVCAM de Rosetta el 28 de abril (ESA/Rosetta/NAVCAM).
En términos generales moléculas de agua constituyen el mayor porcentaje de gas en el coma. Adicionalmente se encuentran algunos compuestos de carbono (CO, CO2, H2CO, CH, OH) y nitrógeno biatómico (N2). Todo las anteriores moléculas se han detectado junto con una gran variedad de iones (hidrogeno, carbono, nitrógeno, oxigeno, magnesio, aluminio, silicio, azufre, sodio, potasio, entre otros).
Al analizar las concentraciones elementales en el hielo y las partículas de polvo (Tabla 1) se observó como el hidrogeno y el oxigeno constituyen la mayor parte de los elementos en los cometas. Éstos son seguidos por el carbono y el nitrógeno. Todos estos elementos forman una gran variedad de compuestos refractarios como óxidos, carbonatos, sulfuros y silicatos que al ser originados por la condensación de una fase gaseosa de baja temperatura, no forman estructura cristalina de ningún mineral como olivino, feldespato o cuarzo.
Tabla #1.
En lo referente a los compuestos orgánicos y el planeta Tierra estos compuestos fueron incorporados a la atmósfera como parte del polvo cósmico, y adicionalmente (ya que estos compuestos pueden sobrevivir a las colisiones, especialmente en el caso de las colisiones oceánicas), las moléculas orgánicas pudieron haber sido depositadas en el planeta Tierra, y haberse enfriado lo suficiente como para que el agua liquida las acumulara en su superficie.
*Estudiante de Geología
Miembro Activo del Grupo de Estudiantil de Ciencias Planetarias - TITÁN.
Universidad Nacional de Colombia.
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