Historia de dos cometas (Bitácora de Rosetta 20)

No nos olvidamos de la única sonda que está orbitando un cometa y que sigue transmitiéndonos todo tipo de datos. Naturalmente hablo de la sonda Rosetta, que nos ha sorprendido últimamente con numerosos artículos científicos. Recordemos que el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko sigue alejándose del Sol tras pasar por el perihelio el pasado 13 de agosto (no volverá a pasar por él hasta dentro de 6,5 años). Pero el cometa permanece muy activo, así que Rosetta se halla actualmente ‘orbitando’ su objetivo a una distancia récord de 1500 kilómetros de distancia para evitar cualquier tipo de colisión o confusión de los sensores ópticos. Lamentablemente, esta elevada distancia ha impedido restablecer las comunicaciones con la pequeña Philae. La última sesión de comunicaciones con la díscola sonda tuvo lugar el mes de julio.

El cometa 67P visto por la cámara Navcam de Rosetta el 21 de septiembre de 2015 ( ESA/Rosetta/NavCam).
El cometa 67P visto por la cámara NavCam de Rosetta el 21 de septiembre de 2015 a 330 km de distancia (ESA/Rosetta/NavCam).

Estas ‘excursiones’ a gran distancia del núcleo sirven además para estudiar la coma de Chury, así como para intentar detectar la onda de choque que se crea entre la débil magnetosfera del núcleo y el viento solar. Rosetta será la primera sonda capaz de analizar esta interesante frontera en varios puntos, ya que las anteriores misiones a otros cometas se limitaron a sobrevolar sus objetivos en una única dirección. El 23 de septiembre Rosetta encendió sus motores para aumentar su velocidad en 2,34 m/s y alejarse así del núcleo desde una órbita de 450 kilómetros hasta llegar a los actuales 1500 kilómetros. La sonda alcanzó esta distancia el 30 de septiembre, donde permanecerá hasta el 7 de octubre, cuando volverá a activar sus motores con el fin de regresar a una órbita situada a 500 kilómetros de distancia.

Estructura de la coma y cola de Chury (ESA).
Estructura de la coma y cola de un cometa (ESA).
Onda de choque entre la magnetosfera de un cometa y el medio interplanetario (ESA/T. E. Cravens & T. I. Gombosi, Cometary Magnetospheres: a tutorial, 2004, Advances in Space Research, Volume 33, Issue 11, p. 1968-1976.).
Onda de choque entre la magnetosfera de un cometa y el medio interplanetario (ESA/T. E. Cravens & T. I. Gombosi, Cometary Magnetospheres: a tutorial, 2004, Advances in Space Research, Volume 33, Issue 11, p. 1968-1976.).

Pero quizás la novedad más importante de la misión tenga que ver con el origen de Chury. Desde que se descubrió que el núcleo del 67P estaba formado por dos lóbulos de distinto tamaño surgieron dos teorías para explicar esta curiosa forma. Una nos decía que era el resultado de la erosión diferencial, mientras que otra abogaba por que Chury sería en realidad el resultado de la unión de dos núcleos más pequeños. Y esta última teoría es precisamente la que parece haber ganado si nos atenemos a los datos de la cámara OSIRIS. Analizando imágenes en alta resolución de las capas y estratos del terreno de los dos lóbulos, los investigadores de este instrumento, dirigidos por nuestro querido y apreciado Holger Sierks, han comprobado que su morfología es bastante diferente. Además, han empleado un ingenioso método para determinar los planos de estos estratos, proyectándolos por debajo de la superficie. El resultado es que la pendiente de estas capas, así como los vectores locales de la gravedad, se agrupan claramente en dos grupos correspondientes a cada lóbulo.

Distintas capas de terreno que podemos encontrar en los dos lóbulos del 67P según observaciones de la cámara OSIRIS (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; M. Massironi et al (2015)).
Distintas capas de terreno que podemos encontrar en los dos lóbulos del 67P según observaciones de la cámara OSIRIS (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; M. Massironi et al (2015)).
Los tres métodos para determinar la naturaleza doble del núcleo de Chury. De izqda. a dcha.: diferencias en las terrazas de los lóbulos, direcciones de las pendientes en un modelo 3D (centro) y sentido de los vectores de la aceleración de la gravedad (derecha) (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; M. Massironi et al (2015)).
Los tres métodos para determinar la naturaleza doble del núcleo de Chury. De izqda. a dcha.: diferencias morfológicas en las capas de los lóbulos (izquierda), direcciones de las pendientes en un modelo 3D (centro) y sentido de los vectores de la aceleración de la gravedad (derecha) (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; M. Massironi et al (2015)).

Por lo tanto, y como se sospechaba, Chury es en realidad un cometa binario de contacto. Son muy buenas noticias, porque nos permite estudiar dos cometas por el precio de uno. Además, este anuncio nos ha ofrecido la rara posibilidad de ver algunas imágenes antiguas de OSIRIS, un raro suceso que siempre es bienvenido. De cualquier modo, los dos lóbulos también presentan similitudes notables, por lo que los procesos y la zona de formación de los dos cuerpos debieron ser muy parecidas.

Capas de la región de Seth vistas por la cámara OSIRIS el 22 de septiembre de 2014 desde 28 km de distancia (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
Capas de la región de Seth vistas por la cámara OSIRIS el 22 de septiembre de 2014 desde 28 km de distancia (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
Capas en la región de Anubis vistas por la cámara OSIRIS el 5 de septiembre de 2014 a 44 km de distancia (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
Capas en la región de Anubis vistas por la cámara OSIRIS el 5 de septiembre de 2014 a 44 km de distancia (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).

Y, hablando de OSIRIS, a principios de septiembre el equipo de este instrumento publicó un artículo con datos más recientes en el que se aprecian cambios de la superficie del cometa a medida que su actividad ha ido aumentando al acercarse al Sol. Se trata de una noticia importantísima porque es la primera vez que se observan cambios importantes en la superficie de Chury. Entre agosto de 2014 y mayo de 2015 apenas se detectaron variaciones significativas del terreno, pero a partir de esa fecha los acontecimientos se precipitaron. Entre principios de junio y el 11 de julio -fecha de la última imagen de OSIRIS usada en el artículo- se pueden apreciar dramáticas transformaciones de la superficie en diversas zonas de Chury, especialmente en la región de Imhotep. El área afectada cubre una zona de unos 50 metros de ancho y se han podido observar colapsos en la superficie de hasta 5 metros de profundidad que han dejado expuestos depósitos de hielo fresco.

Imágenes de la cámara NAC de OSIRIS tomadas entre el 24 de mayo y el 11 de julio que muestran cambios significativos del terreno a medida que Chury se acercaba al perihelio (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
Imágenes de la cámara NAC de OSIRIS tomadas entre el 24 de mayo y el 11 de julio que muestran cambios significativos del terreno a medida que Chury se acercaba al perihelio (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
El mosaico anterior de imágenes de OSIRIS sin anotaciones (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
El mosaico anterior de imágenes de OSIRIS sin anotaciones (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
Animación de los cambios anteriores por Thomas Appéré ().
Animación de los dramáticos cambios de la región de Imhotep en junio-julio de 2015 por Thomas Appéré (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA/Thomas Appéré).

El rápido ritmo de evolución de las estructuras geológicas de la zona de Imhotep ha sorprendido a los investigadores, que, de acuerdo con los modelos simples de sublimación, predecían unas tasas de erosión del terreno de solo unos centímetros por hora en vez de lo observado (decenas de centímetros por hora). Es posible que estos cambios tan rápidos sean debidos a la presencia de clatratos -hielos con otras sustancias atrapadas en su interior- o a la cristalización del hielo amorfo del interior. Por ahora nadie tiene una explicación convincente.

Imágenes de OSIRIS de la región de Imhotep en tres longitudes de onda (649 nm, 481 nm y 701 nm) tomadas en tres fechas distintas. Las flechas amarillas señalan zonas nuevas con posible presencia de hielo de agua fresco (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).
Imágenes de OSIRIS de la región de Imhotep en tres longitudes de onda (649 nm, 481 nm y 701 nm) tomadas en tres fechas distintas. Las flechas amarillas señalan zonas nuevas con posible presencia de hielo de agua fresco (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).

Curiosamente, el equipo de OSIRIS no detectó ningún aumento en el ritmo de eyección de polvo y partículas sobre la región de Imhotep por estas fechas. Una de las explicaciones a este misterio es que esta actividad generase partículas con un tamaño relativamente grande, del orden de milímetros, que no reflejan tan bien la luz en el visible como las partículas más pequeñas, aunque también es posible que el polvo creado volviese a caer sobre el cometa. En definitiva, lo que está claro es que Chury ha cobrado vida justo durante su paso por el perihelio.

El 23 de septiembre pudimos conocer más datos sobre el misterioso ‘ciclo del agua’ del cometa. Por ‘ciclo’ nos referimos, claro está, al viaje que hacen las moléculas de agua desde el interior del cometa al exterior, que no es ni mucho menos directo. Hasta los años 80 se pensaba que los cometas eran básicamente bolas de nieve sucia, y que por tanto la sublimación del hielo de agua a cortas distancias del Sol era la causa principal de su actividad. Pero cuando la sonda Giotto pasó cerca del cometa Halley en 1986 descubrió que el panorama era mucho más complicado de lo esperado. Y es que en realidad los cometas -por lo menos todos los visitados por sondas- apenas presentan superficies de hielo de agua virgen. Por supuesto, Chury sigue este mismo patrón y los investigadores han tenido dificultades a la hora de descubrir estos depósitos de hielo puro.

El ciclo del agua en el cometa 67P estudiado por el instrumento VIRTIS los días 13, 14 y 15 de septiembre (ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR/M.C. De Sanctis et al (2015)/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0).
El ciclo del agua en el cometa 67P estudiado por el instrumento VIRTIS los días 12, 13 y 14 de septiembre de 2014 (ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR/M.C. De Sanctis et al (2015)/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0).

Ahora bien, no estaba claro cómo se comporta este hielo durante el ciclo día-noche de Chury. Usando el espectrómetro VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) los científicos han comprobado que durante el ‘día churyano’ de 12 horas el hielo de agua se sublima como ya sabíamos, pero lo que han descubierto es que, durante la noche, el hielo del interior del cometa -a unos pocos centímetros de profundidad- se sigue sublimando por culpa de las altas temperaturas alcanzadas durante el día. Al llegar a la superficie este vapor de agua se congela, formando una capa prístina de hielo que se sublima en cuanto sale el Sol. Este mecanismo, más simple que un botijo, era el favorito por parte de la comunidad científica para explicar la actividad cometaria, pero hasta ahora no teníamos evidencias del mismo.

Abundancia de agua (izquierda) y temperaturas (derecha) de la región de Hapi según el instrumento VIRTIS de Rosetta durante los días 12, 14 y 14 de septiembre de 2014. La temperatura más alta es de -63º C, mientras que la más baja es de -133º C (ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)).
Abundancia de agua (izquierda) y temperaturas (derecha) de la región de Hapi según el instrumento VIRTIS de Rosetta durante los días 12, 14 y 14 de septiembre de 2014. La temperatura más alta es de -63º C, mientras que la más baja es de -133º C (ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)).
Espectro de Chury en infrarrojo tomado por VIRTIS en septiembre de 2014. La línea roja corresponde a un terreno bien iluminado, mientras que la roja era una zona poco iluminada y la azul una zona en sombra. El 'valle' de la curva azul entre 2,8 y 3,6 micras se corresponde con una de las líneas de absorción del agua. La ausencia de esta característica espectral en las otras gráficas es debida a la presencia de polvo y materiales orgánicos (ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)).
Espectro de Chury en infrarrojo tomado por VIRTIS en septiembre de 2014. La gráfica roja corresponde a un terreno bien iluminado, mientras que la roja es de una zona poco iluminada y la azul es de una zona en sombra. El ‘valle’ de la curva azul entre 2,8 y 3,6 micras se corresponde con una de las líneas de absorción del agua. La ausencia de esta característica espectral en las otras gráficas es debida a la presencia de polvo y materiales orgánicos (ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015)).

Para llegar a esta conclusión, que ha salido publicada en un artículo de Nature, el equipo de VIRTIS estudió una región de un kilómetro cuadrado en la región de Hapi, el ‘cuello’ del cometa, durante el mes de septiembre de 2014. Por entonces Chury todavía estaba a 500 millones de kilómetros del Sol y apenas presentaba actividad, siendo el cuello una de las regiones más activas. De acuerdo con el instrumento MIRO, esta zona emitía entonces el 3% de todo el vapor de agua que expulsaba el núcleo. Si este mecanismo es correcto, tenemos a nuestra disposición una buena herramienta para estimar el contenido de agua del cometa, al menos de las regiones con hielo virgen, que resulta ser del 10-15%.

El 28 de septiembre el equipo de VIRTIS publicó las observaciones correspondientes al periodo entre el 1 de agosto de 2014 y el 10 de febrero de 2015. Estas observaciones han permitido verificar que el ‘ciclo’ del agua en Chury existe no solo en la región de Hapi, sino también en la zona de Imhotep, como podemos ver en los dos vídeos siguientes:

Y seguimos con espectros, porque a finales de septiembre el equipo del instrumento ROSINA anunció la detección de argón por primera vez de acuerdo con datos recopilados entre los días 19 y 23 de octubre de 2014, cuando Chury estaba a 465 millones de kilómetros del Sol. Es un dato muy relevante porque el estudio directo de la cantidad y proporción isotópica de los gases nobles nos permite descubrir la historia de los cuerpos del sistema solar.

Datos de varios gases y su proporción de isótopos descubiertos por ROSINA en octubre de 2014 (Balsiger et al (2015)).
Datos de varios gases y su proporción de isótopos descubiertos por ROSINA en octubre de 2014 (Balsiger et al (2015)).

ROSINA, que es en realidad un espectrómetro de masas, detectó argón-36 y argón-38 en la coma de 67P, con una proporción entre ambos de 5.4 ± 1.4, lo que entra dentro de los valores normales para el sistema solar (en la Tierra la proporción es de 5,3). Por otro lado, la proporción de argón con respecto a otros gases varió de forma dramática durante el periodo de observación, así que ROSINA puede que nos dé alguna que otra sorpresa más adelante. El estudio del argón servirá además a los científicos para discriminar entre la proporción de hielo cristalino y amorfo, los dos tipos de hielo que se encuentran en un cometa y cuya compleja relación no está nada clara.

También a finales de septiembre el equipo del instrumento MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter) publicó las mediciones de la temperatura del hemisferio sur de Chury obtenidas desde agosto a octubre de 2014. Estas observaciones son importantes porque a lo largo de este periodo esta zona del cometa no recibió la luz del Sol, así que MIRO era el único instrumento capaz de recabar datos de estas regiones (las temperaturas eran demasiado bajas para el instrumento VIRTIS y las cámaras OSIRIS y NavCam simplemente no podían ver nada). Y hablo en plural porque, contra todo sentido común, el hemisferio sur de Chury abarca zonas situadas en ambos lóbulos y hasta en la región del cuello, todo ello gracias a la combinación de la inclinación del eje de rotación y la extraña forma del núcleo.

Mapa de las temperaturas del cometa en agosto-octubre de 2014 según el instrumento MIRO (ESA/Rosetta/NASA/JPL-Caltech).
Mapa de las temperaturas del cometa en agosto-octubre de 2014 según el instrumento MIRO (ESA/Rosetta/NASA/JPL-Caltech).

Las temperaturas recabadas por MIRO en el rango de longitudes de onda milimétricas no coinciden exactamente con las observadas en el rango submilimétrico, lo que implica probablemente que los primeros centímetros de la superficie del núcleo son más ricos en hielo de lo esperado. El material de la superficie del polo sur es transparente a las longitudes de onda de 0,5 a 1,6 mm, lo que concuerda con un alto contenido en hielo de agua o de dióxido de carbono (MIRO no puede discriminar entre estos dos compuestos). Para explicar esta dicotomía los investigadores han sugerido que parte de los gases de la coma de Chury que se expulsaron durante el anterior paso por el perihelio volvieron a condensarse sobre el polo sur (en esa ocasión el polo sur era el iluminado). En mayo de este año el Sol comenzó a asomarse por las regiones del hemisferio sur cuando Chury pasó por el equinoccio, así que en unos meses tendremos a nuestra disposición los datos de VIRTIS y el resto de instrumentos sobre estas zonas.

Temperaturas de Chury medidas por MIRO el 23 de octubre de 2014 (la zona gris marcada como CAL significa calibración) (ESA/M. Choukroun et al., Astronomy & Astrophysics, 2015).
Temperaturas de Chury medidas por MIRO el 23 de octubre de 2014 (la zona gris marcada como CAL significa calibración) (ESA/M. Choukroun et al., Astronomy & Astrophysics, 2015).

Como vemos, Rosetta se ha convertido en una fuente casi inagotable de datos científicos. Y todavía queda la mayor parte de resultados por analizar. No cabe duda de que los investigadores tienen material de sobra para trabajar durante los próximos años y décadas.

Referencias:

  • http://blogs.esa.int/rosetta/
  • http://www.sciencemag.org/content/early/2015/05/27/science.aaa4747.full
  • http://advances.sciencemag.org/content/1/8/e1500377
  • http://www.nature.com/nature/journal/v525/n7570/abs/nature14869.html
  • http://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC2015/EPSC2015-280.pdf
  • http://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201526181
  • http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201527020
  • http://arxiv.org/pdf/1509.02707v1.pdf
  • http://arxiv.org/pdf/1509.02794v1.pdf
  • http://arxiv.org/pdf/1509.03179v1.pdf

12 Comentarios

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Pablo Padilla RubioPablo Padilla Rubio

¿Qué quiere decir ” un raro suceso que nunca siempre es bienvenido”? (4° párrafo).

Por lo demás, saludos y felicitaciones pro el blog…

Pablo

AgüimenseAgüimense

Pablo es que no es nunca siempre. Es sólo siempre. Insertaste una palabra que no estaba en la frase, chico. Un saludo.

danieldaniel

Impresionante. Por cierto que ayer vi en un documental que los cometas son más negros que el carbón porque están recubiertos de moléculas orgánicas carbonizadas por la radiación solar ¡!, y supongo que será verdad porque lo decía un astrofísico. De lo que podría haber hecho Philae si estuviera en uso mejor no hablar.

Ricardo G.Ricardo G.

Hola Daniel, muchas gracias por tanta información, es en verdad increíble, tengo en mi cabeza un tema que no deja de llamarme la atención según el calendario espacial 2015 (http://danielmarin.naukas.com/2015/0...acial-2015/ ) menciona que el próximo 28 de octubre la sonda Cassini pasara ¡a solo 49 kilómetros! de Encelado. Sé que seguramente escribirás una entrada después de que suceda, pero tengo muchas dudas antes de este encuentro cercanísimo, ¿hay posibilidades de colisión? ¿Podrá “empaparse” la sonda de los gases que desprende Encelado?, ¿Los medirá directamente?, ¿En qué zona del satélite pasará?, una entrada en este blog antes del encuentro seria fascinante en verdad.

Muchas gracias de nuevo, te saludos con mucho gusto desde México.

José PJosé P

Muy interesantes los resultados, me alegra saber que seguiremos escuchando de Roseta por mucho tiempo.
Respecto a Philae, ya están las esperanzas totalmente perdidas, o existe en el futuro una ventana con buena iluminación y con posibilidades de que Roseta se pueda acercar lo suficiente para establecer comunicación?
Saludos!

Pepe Chambó

Daniel, fantástico resúmen sobre las últimas notícias de Rosetta.

Aprovecho para decir que desde la Tierra se está complementando el seguimiento del cometa para encontrar la correlación entre lo observado desde aquí con los sucesos registrados por la sonda, y no sólo por profesionales, los astrónomos amateurs también tenemos nuestra pequeña parcela en los estudios, tanto obteniendo imágenes como datos.

También decir que este mes es cuando el cometa está mejor posicionado para observarlo desde la Tierra, aunque se necesita un buen telescopio y cierta experiencia.

En mi blog sobre cometas publico mensualmente información al respecto:
http://cometografia.es/cometas-2015-10/#067-2015

eduideaseduideas

Muy interesante el resumen, creo que Rossetta es uno de las fuentes más apasionantes de datos actualmente en órbita y espero que sigas hablando de lo que ocurre por Chury.

pochimaxpochimax

Si se trata de dos cuerpos distintos, ¿no deberían presentar composiciones químicas diferentes y medibles?. Por lo que veo, a la conclusión parecen haber llegado solo mediante análisis de imágenes y no mediante otro tipo de datos, que quizá sí podrían ser definitivos.

JonathanJonathan

Wikipedia
ExoMars
Organización ESA y Roskosmos
Contratistas UK Astrium, CNES
Tipo de misión Orbitador , aterrizador y 2 rovers.
Satélite de Marte
Inserción orbital 2017
Lanzamiento 2016 y 2018 desde Florida, EE. UU.
Cohete Dos cohetes Protón [1]
Duración Rover ExoMars : 6 meses
Rover MAX-C: un año.
Aterrizador fijo: 3 meses.
Satélite TGM: 6-8 años.
Masa Satélite TGM: 3130 kg[2]
Aterrizador: 600 kg[3]
Rover ExoMars: 270 kg[4]
Rover MAX-C: 65 kg[5]
Energía Rovers: Panel fotovoltaico
Satélite: Panel fotovoltaico.
Web Programa Aurora
[editar datos en Wikidata]

por favor dime que los 2 protón despegando desde Florida son un error

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