¿Cómo nacen los cometas?

Comprender cómo y cuándo se formaron objetos como el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko resulta fundamental para determinar con exactitud hasta qué punto pueden emplearse para interpretar la formación y evolución temprana de nuestro Sistema Solar.

La revista Astronomy & Astrophysics acaba de publicar un nuevo estudio al respecto dirigido por Björn Davidsson, del Laboratorio de Propulsión por Reacción del Instituto de Tecnología de Pasadena (Estados Unidos). 

Si los cometas realmente son tan primitivos, podrían contribuir a desvelar las propiedades de la nebulosa solar a partir de la cual se condensaron el Sol, los planetas y otros cuerpos menores hace 4.600 millones de años, así como los procesos que transformaron nuestro sistema planetario hasta convertirse en lo que conocemos hoy en día.

La hipótesis alternativa establece que se trata de fragmentos más recientes, resultantes de la colisión entre cuerpos anteriores, como objetos transneptunianos (TNO), por ejemplo. Así, ofrecerían información del interior de estos cuerpos de mayor tamaño, las colisiones que los fragmentaron y el proceso de formación de nuevos cuerpos a partir de los restos de otros más antiguos.

“En cualquier caso, los cometas son testigos de importantes

acontecimientos evolutivos en el Sistema Solar; por eso hemos realizado con Rosetta estas mediciones y las de otros cometas, para averiguar qué escenario es más probable”, aclara Matt Taylor, científico del proyecto Rosetta de la ESA.

Los dos años junto a 67P/Churyumov–Gerasimenko han permitido a Rosetta mostrarnos un cuerpo bilobulado, muy poroso y de baja densidad con numerosas capas, lo que sugiere que ambos lóbulos fueron acumulando materia antes de fusionarse. 

La porosidad excepcionalmente alta del interior del núcleo nos da la primera pista de que no pudo formarse mediante colisiones violentas, ya que estas habrían compactado un material tan frágil. Las estructuras y formaciones de distinto tamaño que han captado las cámaras de Rosetta ofrecen más datos de cómo podría haberse desarrollado su evolución.

Un trabajo anterior mostraba que la cabeza y el cuerpo del cometa en principio estaban separados, pero que la colisión que provocó su unión fue de una velocidad tan baja que no llegó a destruirlos. El hecho de que ambos lóbulos presenten capas similares también indica que han debido de experimentar evoluciones similares y que la tasa de supervivencia a colisiones catastróficas debió de ser alta durante un largo periodo de tiempo.

Es posible que también se produjeran otras uniones a menor escala. Por ejemplo, en la región de Bastet, en el lóbulo inferior del cometa, existen tres ‘casquetes’ esféricos, y se cree que se trata de restos de cometesimales conservados en parte. 

A una escala aún menor, de apenas varios metros de diámetro, encontramos las texturas denominadas ‘piel de gallina’ y ‘terrones’, que podemos observar en numerosos fosos y acantilados en distintos lugares del cometa.

Aunque es posible que esta morfología se deba a procesos de fracturación, se cree que representan la irregularidad intrínseca de los componentes del cometa. Es decir, estas texturas podrían tener el tamaño típico de los cometesimales más pequeños que fueron acumulándose y fusionándose para formar el cometa, y que hoy podemos apreciar gracias a la erosión provocada por la radiación solar.

Según esta teoría, las velocidades a las que chocaron y se unieron estos cometas menores variaron durante el proceso de acumulación, alcanzando un máximo en el momento en que los terrones tienen varios metros de tamaño. Por este motivo, se espera que las estructuras de este tamaño sean las más compactas y resistentes, y resulta especialmente interesante que la materia del cometa muestre esas irregularidades a esa escala concreta.

La teoría también se ve respaldada por el análisis espectral de la composición del cometa, que muestra que su superficie apenas ha experimentado alteraciones por agua líquida, y por el análisis de los gases expulsados por los hielos sublimados y ocultos bajo la superficie, que revela la existencia de gran cantidad de gases supervolátiles en el cometa, como monóxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y argón.

Estas observaciones implican que los cometas nacieron en condiciones extremadamente frías y que no han experimentado procesos térmicos significativos durante gran parte de su existencia. Antes bien, para explicar las bajas temperaturas, la supervivencia de ciertos hielos y la retención de los gases supervolátiles, debemos entender que han ido acumulándose durante mucho tiempo.

“Aunque parece que los TNO más grandes en los confines del Sistema Solar se calentaron por efecto de sustancias radioactivas de corta duración, no parece que los cometas muestren señales similares de procesamiento térmico. Para resolver esta paradoja, tuvimos que observar detalladamente la línea temporal de nuestros modelos del Sistema Solar y plantearnos nuevas ideas”, admite Björn.

Björn y sus colegas proponen que los TNO de mayor tamaño se formaron rápidamente durante el primer millón de años de la nebulosa solar, ayudados por corrientes turbulentas de gas que aceleraron su crecimiento hasta un tamaño de 400 km de diámetro.

Al cabo de unos tres millones de años, el gas había desaparecido de la nebulosa solar, dejando únicamente la materia sólida. Después, durante unos 400 millones de años, los TNO, ya masivos, fueron acumulando material y compactándose en capas, por ejemplo, de hielo que se fundía y se volvía a congelar sucesivamente. Algunos de ellos terminarían dando lugar a objetos del tamaño de Plutón o Tritón.

En cambio, los cometas siguieron otro camino. Tras la rápida fase de crecimiento inicial de los TNO, los restos rocosos de material helado que quedaban en el límite exterior de la nebulosa solar habrían empezado a acercarse a baja velocidad, dando lugar a cometas de unos 5 km de tamaño en el momento en que el gas desapareció. Y serían precisamente las velocidades a la que se acumuló la materia las que causarían la formación de objetos con núcleos frágiles, alta porosidad y baja densidad.

Además, este lento crecimiento habría permitido a los cometas conservar algunos de los materiales más antiguos y ricos en gases volátiles de la nebulosa solar, al ser capaces de liberar la energía generada por la desintegración radioactiva de su interior sin calentarse demasiado.

Pero los TNO más grandes tuvieron un protagonismo aún mayor en la evolución de los cometas. Al alterar las órbitas de los cometas, a lo largo de los siguientes 25 millones de años se acumuló más material a una velocidad algo mayor, formando las capas exteriores. Esto también permitió que los objetos de pocos kilómetros de tamaño chocaran suavemente entre sí para formar cometas bilobulados.

“No parece que los cometas muestren las características esperadas en las pilas de escombros formadas por colisión, que suelen ser el resultado del choque de objetos de gran tamaño como los TNO. Más bien creemos que fueron formándose tranquilamente a la sombra de los TNO, sin sufrir apenas alteraciones en estos 4.600 millones de años —añade Björn—. Nuestro nuevo modelo explica lo que vemos en las observaciones detalladas de Rosetta y lo que ya apuntaban misiones de aproximación anteriores”.

Matt concluye: “Los cometas realmente son los tesoros ocultos del Sistema Solar. Nos ofrecen información inigualable sobre procesos fundamentales en las primeras fases de formación de los planetas y su relación con la arquitectura actual del Sistema Solar”.

Notas para los editores
“The primordial nucleus of Comet 67P/Churyumov–Gerasimenko,” de B. Davidsson et al está publicado en la revista Astronomy & Astrophysics. 

Para más información:
Markus Bauer








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