Este artículo se publica en colaboración con The Conversation.
Por primera vez, los científicos han detectado oxígeno molecular (O2) en la coma de un cometa, la nube de gas que lo rodea cuando se acerca al Sol. El descubrimiento, que cuestiona nuestra comprensión de cómo se formó el sistema solar, fue realizado por la Agencia Espacial Europea mediante la nave espacial Rosetta , que orbitaba el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko .
Los hallazgos, publicados en Nature, sorprendieron por completo a los investigadores.
Rastreando el origen del O2
El oxígeno es uno de los elementos más abundantes de nuestra galaxia y del sistema solar, y con cada respiración damos por sentado el oxígeno molecular libre que constituye el 20 % de nuestra atmósfera . ¿Por qué es tan importante encontrar oxígeno en un cometa? El oxígeno se combina con facilidad con otros elementos abundantes, como el hidrógeno (H) o el carbono ( C ), para formar agua (H2O) o dióxido de carbono (CO2).
Se necesita cierta energía para volver a separar estas moléculas en sus componentes y producir oxígeno libre. Los altos niveles de oxígeno libre de nuestra atmósfera solo persisten porque son repuestos constantemente por la actividad fotosintética de la vida vegetal de la Tierra. Nuestra atmósfera es, en realidad, tan singular que, si se encontrara una atmósfera similarmente rica en oxígeno alrededor de un planeta que orbita una estrella distinta del Sol, la explicación más probable sería, de hecho, la vida. Pero la vida no tiene nada que ver con el oxígeno del 67P. Si bien el cometa contiene algunos de los bloques de construcción de la vida, pero no proporciona las condiciones para ensamblarlos.
Sabemos que el agua, el monóxido de carbono y el dióxido de carbono son los gases dominantes en las comas de los cometas. Por ello, los autores del estudio descartan en primer lugar la posibilidad de que el oxígeno procediera de la nave espacial o se hubiera producido por reacciones con el combustible de los propulsores. Otras explicaciones incluyen reacciones químicas o interacciones con la radiación, por ejemplo la luz UV, que también podrían separar estas moléculas para producir oxígeno libre.
Pequeñas cantidades de oxígeno observadas en otros cuerpos helados – como las lunas de Júpiter – Europa, Ganímedes y Calisto – así como los anillos de Saturno, se producen mediante la división de moléculas de agua o de CO2 por la luz UV (fotólisis) o por radiación de mayor energía (radiólisis). Sin embargo, los investigadores midieron una liberación constante de oxígeno a medida que el 67P se acercaba al Sol, lo que sugiere que el oxígeno está distribuido de manera uniforme por todo el núcleo helado y no es resultado de la fotólisis ni de la radiólisis desde que se formó el cometa.
Los cometas de nuestro sistema solar están hechos del material que quedó tras la formación de los planetas. Eso significa que debemos remontarnos al momento en que el sistema solar se formó a partir de una nebulosa solar o disco protoplanetario para comprender cómo llegó hasta allí. El hecho de que un cometa pueda incorporar oxígeno a medida que crece mediante la acumulación de pequeños granos de hielo y polvo es una cosa, pero conservarlo hasta hoy es otra. Que siga ahí refuerza la idea de que los cometas son, en efecto, los restos más prístinos y menos alterados de la formación de nuestro sistema solar hace 4,5 mil millones de años.
Pero si el 67P tiene oxígeno en su cola, ¿seguro que lo hemos visto en otras mediciones y en otros cometas? Por desgracia, es difícil detectar oxígeno a partir de observaciones de cometas con telescopios. En cambio, los científicos están ahora ocupados reexaminando los datos de otro encuentro cercano con un cometa, el del Halley, hace casi 30 años.
Un vistazo al nacimiento del sistema solar
Pero, por el momento, no hay razón para suponer que el oxígeno del 67P sea una observación aislada. ¿Qué nos dice, entonces, la presencia de oxígeno libre sobre las condiciones de la nebulosa solar o del disco protoplanetario que se cree que dio origen a nuestro sistema solar?
El oxígeno libre rara vez se observa en nebulosas o nubes interestelares, por lo que no esperaríamos encontrarlo cuando se formó nuestro sistema solar. Pero hay excepciones, y una de ellas podría ser la clave para entender lo que ocurre. La nube ρ Ophiuchi tiene una temperatura algo más alta, de 20-30 kelvin (-253 °C a -243 °C), que la temperatura media de las nubes interestelares, de unos 10 kelvin (-263 °C). La cantidad de oxígeno en relación con el agua en esta nube «cálida» es comparable a la observada en la coma del 67P. Las temperaturas ligeramente más elevadas permitirían que el oxígeno sublimara (pasara directamente a gas sin convertirse antes en líquido) con mayor facilidad, en lugar de condensarse (pasar de gas a líquido) sobre la superficie de granos de hielo y polvo fríos, donde reaccionaría con el hidrógeno para formar agua.
Esto significa que nuestro sistema solar podría haberse formado a partir de una nube inusualmente cálida, lo que plantea la cuestión de qué pudo haber causado esta temperatura elevada.
Los autores del estudio también exploran otras formas más complejas de formación de oxígeno y de incorporación al cometa. El atrapamiento de gas O2 dentro de granos de hielo de agua requeriría episodios rápidos de calentamiento y enfriamiento. La radiólisis de granos helados en una nebulosa, en cambio, requeriría que estos granos se ensamblaran en un cometa de forma inalterada, lo que significa que no deberíamos esperar mucha conmoción por colisiones entre granos u otras posibles fuentes de calor.
Ojalá más estudios puedan ayudarnos a determinar la secuencia de eventos que tuvo lugar en las primeras etapas de formación del sistema solar. La investigación de Rosetta sobre el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko sigue siendo apasionante, porque nos proporciona una ventana al pasado, a una época anterior a la formación de los planetas. Podemos esperar con ilusión las próximas sorpresas que este cometa nos depara.
La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde los puntos de vista expresados.
Para mantenerse al día con la Agenda, suscríbase a nuestro boletín semanal.
Autor: Christian Schroeder es profesor titular de Ciencias Ambientales y Exploración Planetaria en la Universidad de Stirling.
Imagen: El cometa aparece en esta exposición de cinco minutos. REUTERS/Aaron Kingery/NASA/MSFC/Handout.
