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Ciencia

Resuelto el misterio de los cometas con la 'cabeza' verde

Existen alrededor de 3.700 cometas conocidos en nuestro Sistema Solar. Todos forman parte de una población que se cree mucho más extensa, probablemente de miles de millones de cuerpos, que comparten un núcleo que tiene de media unos 10 kilómetros de ancho, aunque su coma (la ‘atmósfera’ que lo rodea) puede ser hasta mil veces más grande y su cola sobrepasar en varias veces su longitud. Son hielo, polvo y roca, algo así como ‘bolas de nieve’ espaciales con restos helados de los orígenes del Sistema Solar hace 4.600 millones de años.

A medida que cruzan el espacio y se acercan al Sol, en muchas ocasiones sus cabezas se vuelven de un color verde brillante que, sin embargo, nunca llega a sus colas. A pesar de su aparente simplicidad, este fenómeno lleva desconcertando a los científicos durante casi un siglo: ¿qué mecanismo exacto provoca estas tonalidades turquesas? Ya en la década de 1930 el físico (y también premio Nobel de Química) Gerhard Herzberg propuso que posiblemente este brillo estaba producido porque la luz solar destruía el carbono diatómico -también conocido como C₂-, al interaccionar con la materia orgánica en la cabeza del cometa. Sin embargo, el carbono diatómico es un elemento inestable, por lo que esta teoría ha sido difícil de probar. Hasta ahora, que un grupo dirigido por la UNSW Sydney, y publicado en la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ (PNAS), ha encontrado una forma de llevarlo a cabo en laboratorio y probar que Herzberg, en efecto, tenía razón.

En busca del carbono diatómico ‘perdido’
El carbono diatómico está formado por dos átomos de carbono y solo se puede encontrar en entornos extremos, con mucha energía o con poco oxígeno, como en estrellas cometas o el medio interestelar. Pero este no es un ingrediente que siempre forme parte de los cometas: solo aparece cuando se acercan al Sol. La materia orgánica se calienta y la que ‘vive’ en el núcleo se evapora y pasa a la coma. En este proceso, la luz solar ‘rompe’ las moléculas orgánicas más grandes, creando el carbono diatómico y el característico color verde que podemos ver a simple vista.

El equipo liderado por la UNSW ha demostrado que, a medida que el cometa se acerca aún más al Sol, la radiación ultravioleta extrema rompe las moléculas de carbono diatómico que se acababan de crear, en un proceso llamado ‘fotodisociación’. Este fenómeno destruye el carbono diatómico antes de que pueda alejarse del núcleo, lo que hace que la coma verde se vuelva más brillante y se encoja, sin llegar nunca a la cola.

El espacio en una cámara de vacío
Pero, ¿cómo pudieron recrear todo esto en laboratorio? El equipo lo consiguió por primera vez con la ayuda de una cámara de vacío, muchos láseres y una poderosa reacción cósmica. «Primero tuvimos que fabricar esta molécula, que es demasiado reactiva para almacenarla en una botella -explica Timothy Schmidt, profesor de química en UNSW Science y autor principal del estudio-. No es algo que podamos comprar en las tiendas. Hicimos esto tomando una molécula más grande, conocida como percloroetileno, y disparando sus átomos de cloro (Cl) con un láser UV de alta potencia».

Las moléculas de carbono diatómico recién creadas se enviaron viajando a través de un haz de gas en una cámara de vacío de dos metros de largo. Después, el equipo apuntó otros dos láseres ultravioleta hacia el elemento recién creado, uno para ‘inundarlo’ con radiación y el otro para provocar que sus átomos fueran detectables. El impacto de la radiación desgarró el carbono diatómico, enviando sus átomos hacia un detector de velocidad.

Al analizarlos, el equipo pudo medir la fuerza del enlace de carbono en aproximadamente uno de cada 20.000, lo que aunque es poco, resultó suficiente para probar la teoría, que sin embargo tomó nueve meses hasta su éxito. «Estuvimos a punto de darnos por vencidos-afirma Jasmin Borsovszky, autora principal del estudio y ex alumna de la UNSW-. Nos tomó mucho tiempo calibrar el experimento. Los tres láseres eran invisibles, por lo que hubo, literalmente, muchos ‘apuñalamientos’ en la oscuridad». Por su parte, Schmidt afirma que fue «tremendamente satisfactorio haber resuelto un acertijo que se remonta a la década de 1930» y conseguir por primera vez esta reacción en un laboratorio.

Visión preclara y la vida en la Tierra
«Es increíble que alguien en la década de 1930 pensara con este nivel de detalle en el mecanismo de lo que estaba sucediendo en los cometas y que se probara noventa años más tarde», indica Borsovszky. «Herzberg era un físico asombroso y ganó el Premio Nobel de Química en la década de 1970. Es muy emocionante poder demostrar una de las cosas que teorizó».

Por su parte, Schmidt, quien lleva más de una década estudiando el carbono diatómico, afirma que esta reacción nos ayuda a comprender tanto este compuesto como los propios cometas. «El carbono diatómico proviene de la ruptura de moléculas orgánicas más grandes congeladas en el núcleo del cometa, el tipo de moléculas que son los ingredientes de la vida. Al comprender su vida útil y su destrucción, podemos entender mejor cuánto material orgánico se está evaporando de los cometas. Descubrimientos como estos podrían algún día ayudarnos a resolver otros misterios espaciales».

Porque los cometas brillantes pueden ofrecer espectáculos espectaculares, pero no solo eso: estos cuerpos podrían haber hecho más que eso por la Tierra, y una de las teorías sobre el origen de la vida es que fueron estas ‘bolas heladas’ las que en algún momento trajeron los componentes básicos para nuestro desarrollo directamente a nuestro planeta.

Este artículo ha sido publicado originalmente en este sitio.

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