Hallan partículas ultraprimitivas en el polvo cometario

Muestras de polvo recogidas por los aviones que vuelan a gran altura en la atmósfera superior han dado un trofeo inesperadamente rico en reliquias del antiguo cosmos, de acuerdo a lo que informan los científicos de la Institución Carnegie. El polvo estratosférico incluye granos diminutos que probablemente se formaron dentro de las estrellas que vivieron y murieron mucho antes del nacimiento de nuestro sol, así como material de las nubes moleculares en el espacio interestelar.

Cometa Lulin. Crédito: NASA/Swift/Univ. of Leicester/Bodewits et al.

Este material "ultra-primitivo" flotaba en la atmósfera de la Tierra después que nuestro planeta pasara por el sendero de un cometa en 2003, dando a los científicos una oportunidad única para estudiar el polvo cometario en el laboratorio.

A grandes altitudes, la mayoría del polvo en la atmósfera proviene del espacio, en lugar de hacerlo de la superficie de la Tierra. Miles de toneladas de partículas de polvo interplanetario (IDP) entran en la atmósfera cada año. "Hemos sabido que mucho IDP proviene de cometas, pero nunca hemos sido capaces de asociar un simple IDP a un cometa en particular", dice el coautor del estudio Larry Nittler, del Departamento Carnegie de Magnetismo Terrestre. "La única muestra conocida de cometas que se ha estudiado en el laboratorio son las que fueron traídas por el cometa 81P/Wild2 a través de la misión Stardust." La misión Stardust usó una nave espacial lanzada por la NASA para recoger muestras de polvo del cometa, regresando a la Tierra en 2006.

Un ejemplo de una partícula de polvo interplanetario. Esta es de unos 10 micrómetros (un micrómetro es la millonésima parte de un metro) de diámetro. Crédito: Universidad de Washington.

Los cometas se cree que son depositarios de la materia primitiva, inalterada, sobrante de la formación del sistema solar. Material que durante miles de millones de años estuvo alojado en el hielo del cometa y pudo así escapar en gran medida del calentamiento y los procesos químicos que han afectado a otros cuerpos, como los planetas. Sin embargo, el polvo de Wild 2 devuelto por la misión Stardust incluyó material más alterado de lo esperado, lo que indica que no todo el material cometario es muy primitivo.

Los IDP utilizados en el estudio actual fueron recogidos por aviones de la NASA en abril de 2003, después que la Tierra pasó a través de la estela de polvo del cometa Grigg-Skjellerup. El equipo de investigación, que incluyó los científicos de la Carnegie: Nittler, Henner Busemann (ahora en la Universidad de Manchester, Reino Unido), Ann Nguyen, George Cody, y otros siete colegas, analizó una sub-muestra de polvo para determinar la composición química, isotópica y microestructural de sus granos. Los resultados aparecen en línea en "Earth and Planetary Science Letters".

"Lo que encontramos es que son muy diferentes de los IDP típicos", dice Nittler. "Ellos son más primitivos, con mayor abundancia de material cuyo origen es anterior a la formación del sistema solar". El carácter distintivo de las partículas, además de la fecha de su colección después que la tierra pasara por el camino del cometa,indica que su fuente es el cometa Grigg-Skjellerup.

"Esto es emocionante porque nos permite comparar en una escala microscópica en el laboratorio partículas de polvo de diferentes cometas", dice Nittler. "Podemos usarlos como marcadores para los diferentes procesos que se produjeron en el sistema solar hace 4500 millones de años."

Imágenes por escaneado de electrones de dos partículas de polvo E1 (panel A) y G4 (B) y mapas de relación isotópica por espectrometría de masas de iones secundarios (C-D). Los mapas de isótopos de oxígeno de las partículas E1 (C) y G4 (D) muestran cuatro y siete regiones anómalas isotópicas respectivamente, indicadas por los círculos, que han sido identificadas como los granos presolares. Las barras de escala son de 2 micras.

La mayor sorpresa para los investigadores fue la abundancia de extremadamente los llamados granos presolares en la muestra de polvo. Los granos presolares son minúsculas partículas de polvo que se formaron en las anteriores generaciones de estrellas y en explosiones de supernovas antes de la formación del sistema solar. Después, fueron atrapados en nuestro sistema solar, durante su formación y hoy se encuentran en los meteoritos y en los IDP. Los granos presolares se identifican por tener composiciones isotópicas inusuales en comparación con cualquier otra cosa en el sistema solar.

Pero en general son muy poco frecuentes, con abundancia de sólo unas pocas partes por millón, incluso en los meteoritos más primitivos, y unos pocos cientos de partes por millón en los IDP. "IDPs relacionados con el cometa Grigg-Skjellerup son hasta el nivel de partes por cien", dice Nittler. "Se trata de decenas de veces más abundantes de lo que vemos en otros materiales primitivos".

También es sorprendente la comparación con las muestras de Wild 2 recogidas por la misión Stardust. "Nuestras muestras parecen ser mucho más primitivas, mucho menos elaboradas que las muestras de Wild 2", dice Nittler, "lo que podría indicar que hay una gran diversidad en el grado de transformación de los materiales en los diferentes cometas".

Traducido de:
“Ultra-Primitive” Particles Found in Comet Dust

Información relacionada:
• Misión Stardust
• Cometa 26P/Grigg-Skjellerup
• "Earth and Planetary Science Letters"

Vía Universo a la vista