Hasta el 60% de los objetos cercanos a la Tierra pueden ser cometas oscuros, asteroides que orbitan el sol que contienen o contenían hielo y pudieron ser ruta para llevar agua a nuestro planeta.
Un estudio de la Universidad de Michigan sugiere que los asteroides en el cinturón de asteroides, una región del sistema solar aproximadamente entre Júpiter y Marte que contiene gran parte de los asteroides rocosos del sistema, tienen hielo subsuperficial, algo que se ha sospechado desde la década de 1980, según Aster Taylor, estudiante de posgrado en astronomía de la U-M y autor principal del estudio.
El estudio también muestra una vía potencial para llevar hielo al sistema solar cercano a la Tierra, dice Taylor. Cómo la Tierra obtuvo su agua es una vieja pregunta.
«No sabemos si estos cometas oscuros trajeron agua a la Tierra. No podemos decirlo. Pero podemos decir que todavía hay debate sobre cómo exactamente llegó aquí el agua de la Tierra», dijo Taylor en un comunicado. «El trabajo que hemos realizado ha demostrado que esta es otra vía para que el hielo llegue desde algún lugar del resto del sistema solar hasta el entorno de la Tierra».
La investigación sugiere además que un objeto grande puede provenir de los cometas de la familia Júpiter, cometas cuyas órbitas los llevan cerca del planeta Júpiter. Los resultados del equipo se publican en la revista Icarus.
Los cometas oscuros son un misterio porque combinan características tanto de asteroides como de cometas. Los asteroides son cuerpos rocosos sin hielo que orbitan más cerca del sol, normalmente dentro de lo que se llama la línea de hielo. Esto significa que están lo suficientemente cerca del sol como para que el hielo que el asteroide pueda haber transportado se sublime, o cambie de hielo sólido directamente a gas.
Los cometas son cuerpos helados que muestran una coma difusa, una nube que a menudo rodea a un cometa. El hielo sublimado arrastra polvo junto con él, creando la nube. Además, los cometas suelen tener ligeras aceleraciones impulsadas no por la gravedad, sino por la sublimación del hielo, llamadas aceleraciones no gravitacionales.
El estudio examinó siete cometas oscuros y estima que entre el 0,5% y el 60% de todos los objetos cercanos a la Tierra podrían ser cometas oscuros, que no tienen comas pero sí tienen aceleraciones no gravitacionales. Los investigadores también sugieren que estos cometas oscuros probablemente provienen del cinturón de asteroides, y debido a que estos cometas oscuros tienen aceleraciones no gravitacionales, los hallazgos del estudio sugieren que los asteroides en el cinturón de asteroides contienen hielo.
«Creemos que estos objetos provienen del cinturón de asteroides principal interior y/o exterior, y la implicación de eso es que este es otro mecanismo para introducir algo de hielo en el sistema solar interior», dijo Taylor. «Puede que haya más hielo en el cinturón principal interior de lo que pensábamos. Puede que haya más objetos como este ahí fuera. Esta podría ser una fracción significativa de la población más cercana. Realmente no lo sabemos, pero tenemos muchas más preguntas debido a estos hallazgos».
En un trabajo anterior, un equipo de investigadores que incluía a Taylor identificó aceleraciones no gravitacionales en un conjunto de objetos cercanos a la Tierra, llamándolos «cometas oscuros». Determinaron que las aceleraciones no gravitacionales de los cometas oscuros probablemente sean el resultado de pequeñas cantidades de hielo sublimado.
En el trabajo actual, Taylor y sus colegas querían descubrir de dónde provenían los cometas oscuros.
«Los objetos cercanos a la Tierra no permanecen en sus órbitas actuales durante mucho tiempo porque el entorno cercano a la Tierra es desordenado», dijeron. «Solo permanecen en el entorno cercano a la Tierra durante unos 10 millones de años. Debido a que el sistema solar es mucho más antiguo que eso, eso significa que los objetos cercanos a la Tierra provienen de alguna parte, que constantemente recibimos objetos cercanos a la Tierra de otra fuente mucho más grande».
Para determinar el origen de esta población de cometas oscuros, Taylor y sus coautores crearon modelos dinámicos que asignaron aceleraciones no gravitacionales a objetos de diferentes poblaciones. Luego, modelaron un camino que seguirían estos objetos dadas las aceleraciones no gravitacionales asignadas durante un período de 100 000 años. Los investigadores observaron que muchos de estos objetos terminaron donde están los cometas oscuros hoy, y descubrieron que, de todas las fuentes potenciales, el cinturón principal de asteroides es el lugar de origen más probable.
Uno de los cometas oscuros llamado 2003 RM, que pasa en una órbita elíptica cerca de la Tierra, luego sale hacia Júpiter y regresa más allá de la Tierra, sigue el mismo camino que se esperaría de un cometa de la familia de Júpiter, dice Taylor, es decir, su posición es consistente con un cometa que fue golpeado hacia adentro desde su órbita.
Mientras tanto, el estudio descubre que el resto de los cometas oscuros probablemente vinieron de la banda interior del cinturón de asteroides. Dado que los cometas oscuros probablemente tienen hielo, esto demuestra que hay hielo presente en el cinturón principal interior.
Luego, los investigadores aplicaron una teoría sugerida previamente a su población de cometas oscuros para determinar por qué los objetos son tan pequeños y giran rápidamente. Los cometas son estructuras rocosas unidas por hielo: imagínese un cubo de hielo sucio, dice Taylor.
Una vez que chocan contra la línea de hielo del sistema solar, ese hielo comienza a desprender gas. Esto provoca la aceleración del objeto, pero también puede hacer que gire bastante rápido, lo suficientemente rápido como para que se rompa.
«Estos trozos también tendrán hielo, por lo que también girarán cada vez más rápido hasta que se rompan en más pedazos», dijo Taylor. «Puedes seguir haciendo esto a medida que te haces más y más pequeño. Lo que sugerimos es que la forma de obtener estos objetos pequeños y de rotación rápida es tomar algunos objetos más grandes y romperlos en pedazos».
A medida que esto sucede, los objetos continúan perdiendo su hielo, se vuelven aún más pequeños y giran aún más rápido.
Los investigadores creen que, si bien el cometa oscuro más grande, 2003 RM, probablemente fue un objeto más grande que fue expulsado del cinturón principal exterior del cinturón de asteroides, los otros seis objetos que estaban examinando probablemente provenían del cinturón principal interior y fueron creados por un objeto que había sido golpeado hacia adentro y luego se rompió.
