Desde el alma ascendente de Julio César hasta el comienzo de la muerte negra, los humanos no han encontrado escasez de significado en el trazado de cometas a través de los cielos.
Sin embargo, hasta hace poco, los astrónomos no descubrieron la extraña verdad. A diferencia de los planetas, asteroides y otros trozos de rocas que vuelan por los cielos, los cometas están hechos principalmente de hielo con una pizca de polvo. Y esos diversos hielos (moléculas de monóxido de carbono congelado y metano, así como agua y otros compuestos) representan un registro raro de los primeros días del sistema solar, cuando un disco liso de productos químicos y polvo giraba alrededor del sol. Desde entonces, los planetas han barrido casi todos los rastros de las cosas primordiales que los formaron, y hoy sobrevive solo en las bolas de nieve de millas de ancho que ocasionalmente oscilan desde las órbitas más allá de Plutón.
"Pasan la mayor parte de sus vidas en congelación", dice Anita Cochran, astrónomo de la Universidad de Texas en Austin. "Cuando estudiamos los cometas, básicamente estamos viendo reliquias de cuándo se formó el sistema solar".
Ahora los investigadores intentan convertir todo lo que sabemos sobre los cometas y el sistema solar temprano en una historia de origen coherente. Como prueba preliminar, un grupo ha tomado observaciones de algunos cometas y los ha comparado con sus predicciones sobre qué sustancias químicas existían en el llamado "disco protoplanetario" que eventualmente se convertiría en el sistema solar. Subyacente a la variada selección de alrededor de una docena de cometas actuales, cuyas órbitas alrededor del sol oscilaron entre menos de una década y miles de años, los investigadores encontraron una tendencia inesperada.
"Todos estos cometas podrían haberse formado en el mismo rango radial", dice Christian Eistrup, astrónomo de la Universidad de Virginia que dirigió la investigación como parte de su tesis doctoral. "Un anillo alrededor del disco (del sistema solar)".
Descubrir el posible origen compartido de los objetos requirió fusionar décadas de observaciones de cometas con nuevas teorías sobre la formación del sistema solar. En el lado de la observación, Eistrup buscó a través de la investigación, armando manualmente un catálogo de los hielos químicos que se habían visto en los cometas. Del lado de la teoría, él y sus colaboradores tomaron lo mejor que el campo emergente de la astroquímica, la química del espacio, tenía para ofrecer. Los potentes telescopios de infrarrojo cercano e infrarrojo como ALMA y el telescopio espacial Spitzer han ayudado a mapear moléculas específicas en el desarrollo de discos planetarios alrededor de otras estrellas. Y los laboratorios terrestres con el objetivo de imitar las condiciones del espacio están llenando los vacíos para explicar la danza que unió las partículas en los hielos y el polvo, y finalmente los guijarros y los planetas.
Una de esas teorías, por ejemplo, es la idea de que el sistema solar creció a partir de semillas atómicas, en lugar de moleculares. Las partículas iniciales podrían provenir de las moléculas de hielo nativas que flotan entre las estrellas, explica Eistrup, pero su patrón de cometa compartido se mantiene solo si se supone que partieron de átomos: fragmentos de hielo interestelar destruidos por las primeras explosiones del joven sol.
Al ejecutar simulaciones por computadora, Eistrup probó cómo las distribuciones asumidas de metano, dióxido de carbono y otras moléculas en el disco protoplanetario podrían haber llevado a las cantidades de los químicos que se ven en su paquete de cometas. Encontró que un rango de condiciones coincidía mejor con la abundancia observada: todos sus 14 cometas probablemente se formaron en temperaturas entre 21 grados y 28 grados Kelvin (menos 422 a menos 409 grados Fahrenheit), mapeando a una banda que va de 12 a 30 veces la Tierra distancia del sol. A partir de ahí, futuros gigantes gaseosos como Júpiter habrían sacado a la mayoría de ellos del sistema solar por completo, y habrían dado a los restos las largas órbitas en bucle que tienen hoy. El resultado será publicado en la revista Astronomía y astrofísica.
Otros investigadores están intrigados, pero dudan en declarar el caso de la formación de cometas agrietado. "Si (su resultado) es correcto o no, no puedo decirte", dice Cochran, que no participó en la investigación, "pero es el concepto correcto de echar un vistazo a los cometas y ver dónde creemos que se formaron". "
Le gustaría ver a Eistrup expandir su muestra para abarcar una gama más amplia de cometas, como las que tienen órbitas aún más largas y las que se están desmoronando. En particular, destaca un cometa "raro" recientemente descubierto como uno que podría romper su modelo. Eistrup, por su parte, piensa que su modelo sobrevivirá al nuevo caso atípico, pero por lo demás está de acuerdo con las críticas. "Hay miles de millones de cometas", dice. "Catorce de ellos no es un gran tamaño de muestra".
No saber la composición exacta de cada cometa es otro punto débil. Cuantos más compuestos tenga un cometa, más estrecha será la simulación para determinar su formación, dijo Eistrup. Eso lleva a una mejor comprensión de los objetos bien estudiados como Halley's Comet y 67P, que albergaba la nave espacial europea Rosetta, pero respuestas más tenues para bolas de hielo menos famosas.
Para apuntalar realmente las simulaciones por computadora, la comunidad de cometas sueña con recolectar una muestra y devolverla a la Tierra, al igual que la misión japonesa Hayabusa hizo con polvo de asteroides. Luego, los investigadores podrían verificar la composición exacta del cometa contra sus mediciones. Por ahora, sin embargo, los investigadores tendrán que conformarse con el proceso incremental de adivinar y verificar que se desarrolla entre los constructores de modelos y los astrónomos. "Poco a poco irán acumulando lo que funciona y lo que no funciona", dice Cochran, "y mientras tanto, los que somos observadores encontraremos cometas que desafíen su punto de vista".