Cometas y asteroides, ¿qué es?

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

Hace 50 años parecía claro qué era el asteroide y qué cometa. Tenían características diferenciales y podían clasificarse en dos grupos bien delimitados. Los cometas eran “balones sucios de hielo” generados en el límite del sistema solar y los asteroides eran rocas que flotaban entre Marte y Júpiter. Los cometas presentan diversas órbitas, mientras que los asteroides poseen órbitas muy elípticas que orbitan el Sol en el mismo plano y dirección que los planetas. Pero en los últimos 50 años, a medida que se han ido descubriendo más asteroides y cometas, han aparecido asteroides que se comportan como cometas y cometas que se comportan como asteroides. Y, por supuesto, los científicos no han tenido más remedio que revisar sus definiciones.

La teoría más conocida que describe el núcleo de los cometas fue la del astrónomo estadounidense Fred Whipple en 1950-51. La teoría de Whipple describía muy bien los cometas que entonces se conocían, así como su comportamiento y peculiaridades, y durante muchos años se consideró totalmente real.

Whipple definió los cometas como un “balón sucio de pánico”. Según él, el núcleo de los cometas estaba formado por fragmentos de hielo mezclados con metano, amoniaco, dióxido de carbono y polvo. Cuando los cometas se acercaban al Sol, el hielo de la superficie se evaporaba, liberando los chorros de polvo y gas y formando la cola propia de los cometas. A medida que el cometa envejeciera, el polvo quedaría disperso alrededor de la órbita completa del cometa, flotando y cuando la Tierra atraviesa esta región se producirían estrellas de lluvia. De hecho, la mayoría de las lluvia de estrellas tienen lugar asociados a un determinado cometa.

Los asteroides son pequeños cuerpos rocosos sin atmósfera. El más grande es Ceres y tiene 930 kilómetros de diámetro. Fue descubierto por el italiano Giuseppe Piazzi en 1801 y además de ser el más grande, es el primer asteroide observado por el hombre. En aquella época, un grupo de astrónomos en Berlín trataba de detectar un planeta en el hueco que se extiende entre Marte y Júpiter, porque, según los cálculos teóricos, allí debía haber un planeta.

Pero su padre Piazzi les adelantó y encontró al asteroide Ceres. En 1802 se descubrió Palas, el segundo más grande, en 1804 Juno, en 1807 Vesta y en 1854 Astrea. Desde entonces casi todos los años se ha encontrado algún nuevo asteroide en la región, estimándose en unos 400.000 kilómetros. Sin embargo, los astrónomos de Berlín no se equivocaban del todo, porque se cree que los asteroides acumulados en esta región llamada cinturón de asteroides son restos de un planeta que no llegó a formarse por la gran gravedad de Júpiter.

Primeras dudas

Una esfera de hielo.

Whipple era una teoría clara y sencilla. Explicaba claramente qué eran los cometas y cómo se envejecían, y parecía que relacionaba bien las preocupaciones de los cometas con todos sus cabos. Pero en 1983 el propio Whipple expresó varias preocupaciones.

Aquel año el observatorio astronómico IRAS, que trabajaba con los infrarrojos, detectó un curioso asteroide, el asteroide 3200 Phaethon. Su órbita era muy excéntrica y Geminida coincidía con la de la corriente meteorológica. Tras analizar bien esta curiosidad, los astrónomos concluyeron que el asteroide 3200 Phaethon podía ser un cometa muerto y que él era el responsable de la lluvia de estrellas Géminidas que se produce cada año en diciembre. Entonces empezó a resquebrajar la teoría de Whipple, que colocaba cometas y asteroides en distintas cajas. Y siguió agrietando.

Años antes, en 1977, Kowal descubrió a Kiron entre las órbitas de Júpiter y Neptuno. Fue clasificado como asteroide y durante diez años no dio problemas. Pero en 1988, cuando se acercaba al Sol, empezó a actuar como cometa más que como asteroide. Se volvió muy brillante, desarrolló después una atmósfera de polvo y hacia enero de 1990 se detectaron emisiones de gases. Es decir, aunque lejos del Sol se comportaba como un asteroide, cerca del Sol adquirió todas las características del cometa. Kiron fue el primer objeto clasificado como asteroide y cometa y actualmente se conoce como cometa 95P/Kiron o asteroide Kiron (2060).

La cometa Shoenaker-Levy se rompió en dos docenas de fragmentos cuando en 1992 pasó por Júpiter.

Además de los quirones, se han clasificado a la vez otros dos objetos como asteroides y cometas. 107 P/Wilson-Harrington = (4015) Wilson-Harrington y 140P/Elst-Pizarro = (7968) Elst-Pizarro. El primero se detectó como asteroide en 1979, pero como cometa 30 años antes; el segundo, aunque parece ser uno de los asteroides situados entre Marte y Júpiter, en 1996 desarrolló una cola como la de los cometas.

Comportamientos cruzados

La órbita y la composición son las dos características fundamentales de la distinción entre asteroides y cometas. Pero ya no sirven. Se cree que la mayoría de los asteroides del sistema solar se originaron entre Marte y Júpiter y que orbitan el Sol en el mismo plano y dirección que los planetas. La mayoría de los cometas provienen de la nube Oort, más allá de los límites del sistema solar. En 1950 Jan Oort sugiere que los cometas con órbita de largo período pasan la mayor parte del tiempo en la nube esférica de Oort.

Posteriormente, los trabajos de Gerad Kuiper demostraron que los cometas de largo período se formaron en una región más allá del Neptuno (el cinturón de Kuiper), a partir de los residuos exteriores del sistema solar, y que posteriormente fueron arrojados, por efecto de la gravedad de los grandes planetas, fuera del sistema solar totalmente o a la nube de Oort.

Se cree que en la nube de Oort hay miles de millones de cometas y que ocasionalmente se lanzan hacia el sistema solar por la gravedad de las grandes estrellas y planetas que pasan por allí.

Entonces se mueven haciendo órbitas muy excéntricas. Pero no todos los objetos que están en la nube Oort son cometas. Se dice que un 3% pueden ser asteroides, lanzados por la gravedad de Júpiter hasta allí, que también hacen órbitas muy excéntricas. Por otra parte, los cometas con órbitas de corto período han caído bajo la influencia de la gravedad de Júpiter formando órbitas que parecen ser las de los asteroides. Por lo tanto, desde el punto de vista exclusivo de la órbita no es posible distinguir exactamente qué es el cometa del asteroide.

Tramo de asteroide desprendido al suelo.

En cuanto a la composición hay más de una duda. Sobre todo desde que es posible calcular las densidades de cometas y asteroides. De hecho, si los cometas son principalmente hielo, la densidad del núcleo debería ser de aproximadamente 1g/cm3, cerca de la densidad estándar del agua. Sin embargo, algunos cometas tienen núcleos de muy baja densidad, como si, en lugar de ser un núcleo compacto, estuvieran formados por fragmentos que la gravedad mantiene íntimamente unidos. La cometa Shoenaker-Levy, por ejemplo, se rompió en dos docenas de fragmentos cuando en 1992 pasó por el lateral de Júpiter, no era sino una cometa compacta. De hecho, la fuerza que podía ejercer Júpiter era demasiado débil para dividir un núcleo compacto de terror.

Los cometas de partes débilmente relacionadas entre sí se describen mediante el modelo de “pico de residuos”. Una cima de residuos apenas tiene tensión interna, es muy porosa y su densidad en el núcleo es muy baja, como las cometas mencionadas. Se cree que estos cometas se debieron a colisiones exteriores del sistema solar y que muchos asteroides que circulan cerca de la Tierra podrían formar parte de cometas de baja densidad antiguas.

Como no todos los cometas son iguales, ni los asteroides. Se dividen en tres grupos. Los de la clase C son los menos luminosos y están compuestos por silicatos hidratados, carbono y compuestos orgánicos. Las de tipo S reflejan más luz y pueden contener piroxenos (magnesio, hierro y silicatos de calcio), olivino (silicato de magnesio y hierro) y metales de níquel. Las M son más raras y están formadas por silicatos de níquel, magnesio y hierro.

Para la investigación de asteroides se utilizan modelos. En la imagen se representa el relieve del asteride Veste en colores.

La mayor parte de los asteroides tipo C se encuentran en el exterior del cinturón de asteroides y los de tipo S en el interior. Los C son supuestamente los más primitivos. No presentan distribución química, es decir, los componentes no están distribuidos en capas como en la Tierra. Por ello, se considera que nunca se han calentado, ya que al igual que ha ocurrido en la Tierra y en los asteroides de tipo S, los minerales tendrían divididos en capas.

Los asteroides pueden tener una amplia gama de densidades. En general, las de tipo C son más ligeras que las de tipo S, pero se ha observado que las “picos de residuos” como los cometas pueden ser porosas o tener un núcleo sólido. Además, los investigadores han descubierto que un trozo de asteroide que cayó en Texas en 1998 tenía cristales de sal tan antiguos como el sistema solar. Si no existen indicios de la colisión del cristal con un cometa con sal durante la juventud del asteroide, puede indicarse que el asteroide tuvo alguna vez agua en su estructura. Por lo tanto, además de en las cometas, también puede haber agua en los asteroides.

A la vista de todo ello, está claro que los cometas y asteroides tienen más similitudes de las que esperaban y no pueden clasificarse en dos cajas diferentes e independientes: forman parte de una familia mayor, de la familia de los cuerpos pequeños del sistema solar.

Demostrativos del pasado

Representación de la sonda Rossetta que la Agencia Espacial Europea enviará en 2003.

Estos cuerpos pequeños pueden tener la llave del pasado del sistema solar. De hecho, se cree que se formaron junto con el sistema solar, ya que se crearon hace 4.600 millones de años y el sistema solar, y que tuvieron un papel importante en la formación de los planetas, son de gran interés. La investigación de asteroides y cometas permite conocer más claramente los procesos de formación de la Tierra y del sistema solar.

Pero su investigación no es fácil. En el caso de los asteroides, debido a su carácter rocoso y a su capacidad de atravesar la atmósfera terrestre, muchos de ellos han podido ser analizados en laboratorios. Los cometas, al ser de hielo, forman espectaculares estrellas de lluvia pero apenas dejan evidencia en la Tierra. Sin embargo, desde la década de los 80, las agencias espaciales mundiales han puesto en marcha una serie de misiones para estudiar más de cerca los asteroides y cometas.

La sonda NEAR que se posó recientemente en el asteroide Eros fue en boca de todos. Dentro de dos años, la Agencia Espacial Europea (ESA) enviará la sonda Rossetta hacia Júpiter para realizar la radiografía del cometa 46P/Wirtanen que se encuentra. Viajará de 9 años para llegar hasta allí y después girará durante dos años alrededor del cometa.