Cometes i asteroides, què és?

2001/05/01 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Fa 50 anys semblava clar què era l'asteroide i quin cometa. Tenien característiques diferencials i podien classificar-se en dos grups ben delimitats. Els cometes eren “pilotes brutes de gel” generats en el límit del sistema solar i els asteroides eren roques que suraven entre Mart i Júpiter. Els cometes presenten diverses òrbites, mentre que els asteroides posseeixen òrbites molt el·líptiques que orbiten el Sol en el mateix pla i direcció que els planetes. Però en els últims 50 anys, a mesura que s'han anat descobrint més asteroides i cometes, han aparegut asteroides que es comporten com a cometes i cometes que es comporten com a asteroides. I, per descomptat, els científics no han tingut més remei que revisar les seves definicions.

La teoria més coneguda que descriu el nucli dels cometes va ser la de l'astrònom estatunidenc Fred Whipple en 1950-51. La teoria de Whipple descrivia molt bé els cometes que llavors es coneixien, així com el seu comportament i peculiaritats, i durant molts anys es va considerar totalment real.

Whipple va definir els cometes com una “pilota bruta de pànic”. Segons ell, el nucli dels cometes estava format per fragments de gel barrejats amb metà, amoníac, diòxid de carboni i pols. Quan els cometes s'acostaven al Sol, el gel de la superfície s'evaporava, alliberant els dolls de pols i gas i formant la cua pròpia dels cometes. A mesura que el cometa envellís, la pols quedaria dispers al voltant de l'òrbita completa del cometa, surant i quan la Terra travessa aquesta regió es produirien estrelles de pluja. De fet, la majoria de les pluja d'estrelles tenen lloc associats a un determinat cometa.

Els asteroides són petits cossos rocosos sense atmosfera. El més gran és Ceres i té 930 quilòmetres de diàmetre. Va ser descobert per l'italià Giuseppe Piazzi en 1801 i a més de ser el més gran, és el primer asteroide observat per l'home. En aquella època, un grup d'astrònoms a Berlín tractava de detectar un planeta en el buit que s'estén entre Mart i Júpiter, perquè, segons els càlculs teòrics, allí havia d'haver-hi un planeta.

Però el seu pare Piazzi els va avançar i va trobar a l'asteroide Ceres. En 1802 es va descobrir Pal·las, el segon més gran, en 1804 Juno, en 1807 Vesta i en 1854 Astrea. Des de llavors gairebé tots els anys s'ha trobat algun nou asteroide a la regió, estimant-se en uns 400.000 quilòmetres. No obstant això, els astrònoms de Berlín no s'equivocaven del tot, perquè es creu que els asteroides acumulats en aquesta regió anomenada cinturó d'asteroides són restes d'un planeta que no va arribar a formar-se per la gran gravetat de Júpiter.

Primers dubtes

Una esfera de gel.

Whipple era una teoria clara i senzilla. Explicava clarament què eren els cometes i com s'envellien, i semblava que relacionava bé les preocupacions dels cometes amb tots els seus caps. Però en 1983 el propi Whipple va expressar diverses preocupacions.

Aquell any l'observatori astronòmic IRES, que treballava amb els infrarojos, va detectar un curiós asteroide, l'asteroide 3200 Phaethon. La seva òrbita era molt excèntrica i Geminida coincidia amb la del corrent meteorològic. Després d'analitzar bé aquesta curiositat, els astrònoms van concloure que l'asteroide 3200 Phaethon podia ser un cometa mort i que ell era el responsable de la pluja d'estrelles Géminidas que es produeix cada any al desembre. Llavors va començar a esquerdar la teoria de Whipple, que col·locava cometes i asteroides en diferents caixes. I va continuar esquerdant.

Anys abans, en 1977, Kowal va descobrir a Kiron entre les òrbites de Júpiter i Neptú. Va ser classificat com a asteroide i durant deu anys no va donar problemes. Però en 1988, quan s'acostava al Sol, va començar a actuar com a cometa més que com a asteroide. Es va tornar molt brillant, va desenvolupar després una atmosfera de pols i cap a gener de 1990 es van detectar emissions de gasos. És a dir, encara que lluny del Sol es comportava com un asteroide, prop del Sol va adquirir totes les característiques del cometa. Kiron va ser el primer objecte classificat com a asteroide i cometa i actualment es coneix com a cometa 95P/Kiron o asteroide Kiron (2060).

La cometi Shoenaker-Levy es va trencar en dues dotzenes de fragments quan en 1992 va passar per Júpiter.

A més dels quirones, s'han classificat alhora altres dos objectes com a asteroides i cometes. 107 P/Wilson-Harrington = (4015) Wilson-Harrington i 140P/Elst-Pizarro = (7968) Elst-Pizarro. El primer es va detectar com a asteroide en 1979, però com a cometa 30 anys abans; el segon, encara que sembla ser un dels asteroides situats entre Mart i Júpiter, en 1996 va desenvolupar una cua com la dels cometes.

Comportaments creuats

L'òrbita i la composició són les dues característiques fonamentals de la distinció entre asteroides i cometes. Però ja no serveixen. Es creu que la majoria dels asteroides del sistema solar es van originar entre Mart i Júpiter i que orbiten el Sol en el mateix pla i direcció que els planetes. La majoria dels cometes provenen del núvol Oort, més enllà dels límits del sistema solar. En 1950 Jan Oort suggereix que els cometes amb òrbita de llarg període passen la major part del temps en el núvol esfèric d'Oort.

Posteriorment, els treballs de Gerad Kuiper van demostrar que els cometes de llarg període es van formar en una regió més enllà del Neptú (el cinturó de Kuiper), a partir dels residus exteriors del sistema solar, i que posteriorment van ser llançats, per efecte de la gravetat dels grans planetes, fora del sistema solar totalment o al núvol d'Oort.

Es creu que en el núvol d'Oort hi ha milers de milions de cometes i que ocasionalment es llancen cap al sistema solar per la gravetat de les grans estrelles i planetes que passen per allí.

Llavors es mouen fent òrbites molt excèntriques. Però no tots els objectes que estan en el núvol Oort són cometes. Es diu que un 3% poden ser asteroides, llançats per la gravetat de Júpiter fins allí, que també fan òrbites molt excèntriques. D'altra banda, els cometes amb òrbites de curt període han caigut sota la influència de la gravetat de Júpiter formant òrbites que semblen ser les dels asteroides. Per tant, des del punt de vista exclusiu de l'òrbita no és possible distingir exactament què és el cometa de l'asteroide.

Tram d'asteroide desprès al sòl.

Quant a la composició hi ha més d'un dubte. Sobretot des que és possible calcular les densitats de cometes i asteroides. De fet, si els cometes són principalment gel, la densitat del nucli hauria de ser d'aproximadament 1g/cm³, prop de la densitat estàndard de l'aigua. No obstant això, alguns cometes tenen nuclis de molt baixa densitat, com si, en lloc de ser un nucli compacte, estiguessin formats per fragments que la gravetat manté íntimament units. La cometi Shoenaker-Levy, per exemple, es va trencar en dues dotzenes de fragments quan en 1992 va passar pel lateral de Júpiter, no era sinó una cometi compacta. De fet, la força que podia exercir Júpiter era massa feble per a dividir un nucli compacte de terror.

Els cometes de parts feblement relacionades entre si es descriuen mitjançant el model de “pic de residus”. Un cim de residus a penes té tensió interna, és molt porosa i la seva densitat en el nucli és molt baixa, com les cometis esmentades. Es creu que aquests cometes es van deure a col·lisions exteriors del sistema solar i que molts asteroides que circulen prop de la Terra podrien formar part de cometes de baixa densitat antigues.

Com no tots els cometes són iguals, ni els asteroides. Es divideixen en tres grups. Els de la classe C són els menys lluminosos i estan composts per silicats hidratats, carboni i compostos orgànics. Les de tipus S reflecteixen més llum i poden contenir piroxens (magnesi, ferro i silicats de calci), olivino (silicat de magnesi i ferro) i metalls de níquel. Les M són més estranyes i estan formades per silicats de níquel, magnesi i ferro.

Per a la recerca d'asteroides s'utilitzen models. En la imatge es representa el relleu de l'asteride Veste en colors.

La major part dels asteroides tipus C es troben en l'exterior del cinturó d'asteroides i els de tipus S a l'interior. Els C són suposadament els més primitius. No presenten distribució química, és a dir, els components no estan distribuïts en capes com en la Terra. Per això, es considera que mai s'han escalfat, ja que igual que ha ocorregut en la Terra i en els asteroides de tipus S, els minerals tindrien dividits en capes.

Els asteroides poden tenir una àmplia gamma de densitats. En general, les de tipus C són més lleugeres que les de tipus S, però s'ha observat que les “pics de residus” com els cometes poden ser poroses o tenir un nucli sòlid. A més, els investigadors han descobert que un tros d'asteroide que va caure a Texas en 1998 tenia cristalls de sal tan antics com el sistema solar. Si no existeixen indicis de la col·lisió del cristall amb un cometa amb sal durant la joventut de l'asteroide, pot indicar-se que l'asteroide va tenir alguna vegada aigua en la seva estructura. Per tant, a més d'en les cometis, també pot haver-hi aigua en els asteroides.

A la vista de tot això, és clar que els cometes i asteroides tenen més similituds de les que esperaven i no poden classificar-se en dues caixes diferents i independents: formen part d'una família major, de la família dels cossos petits del sistema solar.

Demostratius del passat

Representació de la sonda Rossetta que l'Agència Espacial Europea enviarà en 2003.

Aquests cossos petits poden tenir la clau del passat del sistema solar. De fet, es creu que es van formar juntament amb el sistema solar, ja que es van crear fa 4.600 milions d'anys i el sistema solar, i que van tenir un paper important en la formació dels planetes, són de gran interès. La recerca d'asteroides i cometes permet conèixer més clarament els processos de formació de la Terra i del sistema solar.

Però la seva recerca no és fàcil. En el cas dels asteroides, a causa del seu caràcter rocós i a la seva capacitat de travessar l'atmosfera terrestre, molts d'ells han pogut ser analitzats en laboratoris. Els cometes, a l'ésser de gel, formen espectaculars estrelles de pluja però a penes deixen evidència en la Terra. No obstant això, des de la dècada dels 80, les agències espacials mundials han posat en marxa una sèrie de missions per a estudiar més de prop els asteroides i cometes.

La sonda NEAR que es va posar recentment en l'asteroide Eros va ser en boca de tots. Dins de dos anys, l'Agència Espacial Europea (AQUESTA) enviarà la sonda Rossetta cap a Júpiter per a realitzar la radiografia del cometa 46P/Wirtanen que es troba. Viatjarà de 9 anys per a arribar fins allí i després girarà durant dos anys al voltant del cometa.