Una de las grandes víctimas de la contaminación lumínica es la luz zodiacal. Si ya hay mucha gente que nunca ha visto la Vía Láctea con sus propios ojos al no poder disfrutar de un cielo oscuro, mejor no hablamos de este fenómeno. La luz zodiacal es una luz difusa con forma vagamente triangular que se puede apreciar con cielos muy buenos y sin Luna poco antes del amanecer en otoño y poco después de la puesta del Sol en primavera. Durante mucho tiempo el origen de la luz zodiacal, también conocida como «falso amanecer», fue un misterio. Solo se sabía que estaba formada por partículas muy finas situadas en la eclíptica —el plano en el que orbitan los planetas, de ahí el adjetivo de «zodiacal»— que dispersan la luz del Sol. Pero, ¿cuál podía ser la fuente de estas partículas? Todas las evidencias apuntaban a los cometas como culpables. Eran los únicos objetos conocidos que expulsaban material al acercarse al Sol, creando las vistosas colas que todos conocemos. En concreto, los cometas de periodo corto de la familia de Júpiter eran los principales sospechosos, al ser objetos que cruzan el sistema solar interior y se suelen fragmentar con relativa frecuencia. Sin embargo, pronto apareció una teoría rival: las colisiones entre los asteroides del cinturón principal.

Encontrar una solución al misterio era y es muy difícil por culpa del caprichoso comportamiento del polvo interplanetario bajo los efectos de la luz solar. Las partículas de polvo muy pequeñas son «barridas» hacia fuera del sistema solar por la presión de radiación de la luz —es el mismo fenómeno causante de las colas de polvo de los cometas—, pero las partículas más grandes viajan en sentido contrario hacia el Sol siguiendo órbitas en espiral por el efecto Poynting-Robertson. Como consecuencia, resulta complicado averiguar la fuente de todo este polvo, aunque debe haber un mecanismo que lo produzca de forma constante. Los resultados de la misión europea Rosetta, que estudió el cometa de periodo corto 67P/Churyumov-Gerasimenko hace uno seis años, aparentemente confirmaron que este tipo de cometas contribuía a la luz zodiacal, como se sospechaba, con las colisiones entre asteroides como segundo contribuyente más importante. El debate parecía zanjado. Y, sin embargo, en un inesperado giro de guion, nuevos datos apuntan a una fuente en la que nadie había pensado: el planeta Marte.

Efectivamente, las famosas tormentas de polvo del planeta rojo parecen estar inyectando ingentes cantidades de polvo en el espacio interplanetario, polvo que luego se reparte por el sistema solar interior para generar la luz zodiacal. Como suele ocurrir en ciencia, este descubrimiento ha sido el resultado de una serendipia cósmica. Más concretamente, ha sido gracias a los paneles solares de la sonda Juno de la NASA. ¿Y qué tiene que ver esta sonda construida para el estudio de Júpiter con la luz zodiacal? Pues en principio nada, pero vayamos por partes. Juno fue lanzada en 2011 rumbo a Júpiter, pero, debido a su tamaño, no pudo ser lanzada en una trayectoria directa, sino que se vio obligada a realizar una maniobra propulsiva de espacio profundo seguida de un sobrevuelo de la Tierra para alcanzar el gigante gaseoso. Como resultado, Juno pasó bastante tiempo alrededor del Sol en una órbita elíptica.

La clave aquí son los enormes paneles solares de Juno, diseñados para alimentar de energía a esta sonda a más de setecientos millones de kilómetros del Sol. Al ser tan grandes, numerosas partículas de polvo interplanetario han chocado contra los paneles. Estos choques habrían pasado desapercibidos de no ser por las cuatro cámaras de navegación que lleva la sonda, destinadas a comprobar la posición de la nave con respecto a las estrellas. Los técnicos de la misión se quedaron sorprendidos al ver objetos en movimiento en las imágenes de estas cámaras. Tras estudiar el problema, se dieron cuenta de que eran pedazos de los propios paneles que se habían desprendido por el choque de pequeñas partículas de polvo interplanetario a una velocidad de 16000 km/h. De repente, los encargados de la misión se dieron cuenta de que Juno se había convertido en un gran detector de polvo interplanetario, con un área mil veces superior a la de los instrumentos lanzados previamente. Además, por primera vez disponían de un instrumento capaz de medir detalladamente la distribución de este polvo con respecto al Sol a diferentes distancias hasta la órbita de Júpiter. La mayor parte de los impactos sufridos por la sonda tuvieron lugar entre la Tierra y el cinturón de asteroides. Juno también se pasó por el interior de la órbita de la Tierra y descubrió que la densidad del polvo en esa zona era mucho menor, aparentemente porque el campo gravitatorio de la Tierra se encarga de «limpiarlo». La sonda estudió el límite exterior del polvo, que también termina abruptamente, aunque en este caso a dos unidades astronómicas de distancia del Sol.

Durante su viaje hacia Júpiter, Juno voló ligeramente por encima del plano de la eclíptica y comprobó que los impactos se reducían drásticamente. Los datos de Juno no encajan bien con la teoría que propone que el origen de la luz zodiacal está en el cinturón de asteroides, ya que la mayor parte del polvo se halla por dentro del cinturón principal. Pero tampoco cuadra del todo con la teoría cometaria debido a que este polvo se encuentra muy cerca de la eclíptica y los cometas, incluso los de periodo corto, presentan inclinaciones bastante más llamativas. Los investigadores de Juno, con el danés John Leif Jørgensen a la cabeza, han llegado a la sorprendente conclusión de que la fuente del polvo tiene que ser Marte. Esto explicaría la anómala distribución de partículas de polvo y, sobre todo, el hecho de que haya gran cantidad de partículas a la distancia de Marte pero ninguna cerca de la Tierra. Si el campo gravitatorio terrestre puede limpiar este polvo, ¿por qué no el de Marte? La única explicación es que el planeta rojo sea el origen de la luz zodiacal. Además, el disco de máxima densidad de este polvo encaja con la inclinación de la órbita de Marte con respecto a la eclíptica, 1,85º.

Según la nueva teoría, las tormentas de polvo marcianas inyectarían partículas en la alta atmósfera del planeta, algunas de las cuales adquirirían la velocidad de escape. Luego, la luz solar y la gravedad de Júpiter se encargarían de repartir este polvo por el sistema solar interior. ¿Misterio resuelto? Pues me temo que no. Esta nueva hipótesis tiene un punto débil muy grande, y es que no existe ningún fenómeno conocido capaz de explocar cómo pueden escapar tantas partículas de polvo desde Marte. A pesar de ser un planeta pequeño, Marte no es un cometa, ni tampoco un mundo de pequeño tamaño como Encélado. La velocidad de escape del planeta rojo es de  5 km/s, que no es poco. Estadísticamente se puede explicar que alguna partícula pueda alcanzar la velocidad de escape de vez en cuando mediante colisiones al azar, pero actualmente no se conoce ningún mecanismo que justifique la expulsión de una gran cantidad de partículas. Además, las observaciones de la sonda MAVEN parecen descartar que la fuente de este polvo sean los satélites Fobos y Deimos, por lo que la única fuente posible es el planeta rojo. Por otro lado, tampoco sabemos si se trata de un fenómeno continuo o puntual en el tiempo. Además, y aún suponiendo que esta teoría sea cierta, queda por aclarar cuál es la contribución de los cometas de periodo corto a la luz zodiacal, ¿es despreciable a pesar de los numerosos estudios que indican lo contrario?

De confirmarse, este descubrimiento tendría enormes implicaciones para el estudio de otros sistemas estelares. El polvo interplanetario que genera la luz zodiacal también se encuentra alrededor de otras estrellas. Esta luz exozodiacal es una fuente de «ruido» a la hora de observar directamente planetas rocosos en la zona habitable de estrellas como el Sol (especialmente en el infrarrojo). Comprender cómo se produce esta luz nos servirá para mejorar los instrumentos destinados a observar exoplanetas y exotierras directamente. Además, hasta ahora se pensaba que los sistemas con una luz exozodiacal muy intensa tenían que tener por fuerza grandes cinturones de asteroides y/o numerosos cometas de periodo corto. Si la hipótesis marciana del origen de la luz zodiacal es cierta, esto significa que también deberemos tener en cuenta la presencia de «planetas polvorientos». Por último, otra consecuencia más directa y pragmática de este descubrimiento es que habrá que tener cuidado con el diseño de los paneles solares de las futuras sondas que se adentren en el sistema solar exterior. Hasta el momento los paneles han sido lo suficientemente resistentes y rígidos como para aguantar las embestidas de estas partículas interplanetarias, pero la nueva generación de paneles flexibles quizá no tengan tanto aguante.

Referencias:

• https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/serendipitous-juno-spacecraft-detections-shatter-ideas-about-origin-of-zodiacal-light
• https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JE006509