Un equipo de químicos acaba de resolver el misterio de por qué las cabezas de los cometas, pero no sus colas, brillan en verde, lo que había desconcertado a los investigadores durante décadas. Estudiar una molécula elusiva, que solo existe fugazmente en la Tierra, fue la clave.
Los cometas son trozos rápidos de hielo y polvo que quedan de la formación del sistema solar, que ocasionalmente se aventuran desde los fríos extremos exteriores del sistema para pasar por la Tierra. En la década de 1930, Gerhard Herzberg, quien más tarde ganó el premio Nobel por su investigación sobre los radicales libres y otras moléculas, supuso que el proceso detrás del resplandor del cometa verde podría involucrar una molécula hecho de dos átomos de carbono unidos entre sí, llamado dicarbon
Dicarbon es tan reactivo que el equipo detrás del estudio no pudo obtener su suministro de una botella, dice Tim Schmidt, químico que supervisó el estudio en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, Australia. En el espacio, existe dentro de estrellas, nebulosas y cometas. Pero cuando se expone al oxígeno en la atmósfera de la Tierra, el dicarbono reacciona rápidamente y se “quema”, dice Schmidt.
Schmidt dice que esta es la primera vez que los científicos han podido examinar con precisión cómo se rompe la molécula cuando se expone a poderosos rayos ultravioleta. En el laboratorio, el equipo tuvo que simular el entorno del espacio cercano a la Tierra con cámaras de vacío y tres láseres ultravioleta diferentes. Debido a que el dicarbono reacciona tan rápido, tuvieron que sintetizarlo en el lugar cortando una molécula más grande con un láser.
Confirmaron que la luz verde de los cometas proviene de las moléculas de dicarbono que, cuando se exponen a la luz solar en el espacio, pueden absorber y emitir luz visible, dice Schmidt. Herzberg tenía razón sobre el dicarbon, dice, aunque no del todo correcto sobre el mecanismo, pero era la década de 1930, dice Schmidt, por lo que “puede ser perdonado”.
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En los cometas, el dicarbono se forma cuando la luz solar calienta el hielo, parte del cual probablemente esté hecho de acetileno, una mezcla de hidrógeno y carbono que, como gas, se usa en la Tierra para soldar combustible. Podría producirse en el espacio cuando se descomponen moléculas orgánicas más complejas en los cometas, dice Schmidt.
Los átomos de hidrógeno se liberan de las moléculas de acetileno y, sin ellos, los enlaces entre los átomos de carbono “se vuelven a apretar”, formando moléculas de carbono dobles, dice Cochran.
A medida que el sol calienta las moléculas en el cuerpo del cometa, estas ganan energía y brillan, pero se descomponen en átomos de carbono individuales antes de que puedan llegar demasiado lejos en su cola. Esto explica por qué el resplandor verde solo existe alrededor del cuerpo del cometa, no en su larga cola.
Mientras que los cometas están expuestos a suficiente sol para liberar gas, los rayos del sol crean constantemente nuevo dicarbono brillante. La vida útil de las moléculas de dicarbono a la distancia de la Tierra del sol es de aproximadamente dos días, según Schmidt.
El equipo pudo aprender cómo se divide el dicarbono en el laboratorio y demostrar que los científicos “tenían razón” al pensar que habían presenciado el brillo del dicarbono en los cometas del mundo real, dice Anita Cochran astrónomo y subdirector del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin que no participó en esta investigación. “Lo han determinado rigurosamente ahora”, dice ella.
Cochran, que ha pasado la mayor parte de su carrera observando cometas, dice que pueden ser grandes laboratorios porque los telescopios pueden observar bien sus enormes colas, a menudo de millones de millas de largo, para descubrir de qué están hechos.
El equipo aprendió la vida útil de las moléculas de dicarbono expuestas a la luz solar y midió cuánto se necesita para romper sus enlaces, dice Cochran. Estos hechos ayudarán a modelar el comportamiento de los cometas. Un cometa que pasa puede parecer un evento raro en la Tierra, pero los astrónomos ahora han detectado miles de ellos. Probablemente exista un número increíble de cometas en los confines del sistema solar. Gracias a estas bolas de nieve de color verde brillante, los científicos tienen una ventana al pasado antiguo del sistema solar.