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Un cometa fruto del estrés.

El cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Los dos lóbulos del cometa claramente diferenciados. Crédito: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

¿Te afecta el estrés? No eres el único. La misión Rosetta de la ESA ha revelado que el estrés geológico derivado de la forma de 67P/Churyumov-Gerasimenko ha sido clave para esculpir la superficie y el interior del cometa tras su formación. 

Parece que los pequeños cometas helados con dos lóbulos claramente diferenciados son algo habitual en el Sistema Solar, y uno de sus modos de formación sería la lenta colisión de dos objetos primigenios en las fases tempranas de su historia, hace unos 4.500 millones de años. Un nuevo estudio a partir de datos recopilados por Rosetta durante sus dos años en 67P da cuenta de los mecanismos que contribuyeron a dar forma al cometa a lo largo de los miles de millones de años siguientes.

Los investigadores emplearon modelos de estrés y análisis tridimensionales de imágenes tomadas por la cámara de alta resolución OSIRIS de Rosetta para estudiar la superficie y el interior del cometa. 

“Encontramos redes de fallas y fracturas que alcanzan 500 metros de profundidad y se extienden cientos de metros”, señala Christophe Matonti, de la Universidad de Aix-Marsella (Francia) y autor principal del estudio.

“Estas formaciones geológicas se generaron por cizallamiento, una fuerza mecánica que actúa a menudo en terremotos o glaciares en la Tierra y en otros planetas terrestres, cuando dos cuerpos se empujan y desplazan en distintas direcciones. Es emocionante, porque nos dice mucho de la forma del cometa, de su estructura interna y de cómo ha evolucionado con el tiempo”.

Fracturas y terrazas formadas por estrés en el cometa de Rosetta. Estas imágenes muestran cómo el cometa de lóbulos dobles de Rosetta, 67P / Churyumov-Gerasimenko, se ha visto afectado por un proceso geológico conocido como tensión de cizallamiento mecánico. La forma del cometa se muestra en los dos diagramas de la izquierda desde las perspectivas superior y lateral, mientras que los cuatro cuadros de la derecha amplían la parte marcada por la caja negra superpuesta (el "cuello" del cometa). La flecha roja apunta al mismo punto en ambas imágenes, visto desde una perspectiva diferente. Los dos cuadros centrales muestran esta parte del cuello como la imagen de la cámara OSIRIS de Rosetta, y se utiliza en un nuevo estudio que explora cómo la forma del cometa ha evolucionado con el tiempo. Los dos cuadros a la derecha resaltan diferentes características en el cometa utilizando estas imágenes como lienzo de fondo. Las líneas rojas trazan la fractura y los patrones de falla formados por la tensión de corte, una fuerza mecánica que se ve a menudo en el juego en terremotos o glaciares en la Tierra y otros planetas terrestres. Esto ocurre cuando dos cuerpos o bloques se empujan y se mueven uno a otro en direcciones diferentes, y se cree que han sido inducidos aquí por la rotación y la forma irregular del cometa. Las marcas verdes indican capas escalonadas. Crédito: ESA / Rosetta / MPS para el Equipo OSIRIS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; C. Matonti et al. (2019)

El modelo desarrollado por estos investigadores detectó que la tensión de corte alcanza su máximo en el centro del “cuello” del cometa, la parte más delgada que conecta los dos lóbulos.

“Es como si el material de cada hemisferio pujase por separarse, retorciendo la parte central, el cuello, y haciendo que se debilite por la erosión mecánica resultante”, explica Olivier Groussin, también de la Universidad de Aix-Marsella y coautor del estudio.

“Creemos que este efecto empezó a producirse debido a la combinación de la rotación del cometa y su forma asimétrica inicial. En el punto de unión de la ‘cabeza’ y el cuello se fue formando un momento de fuerza a medida que estos elementos se giraban alrededor del centro de gravedad del cometa”.

Las observaciones sugieren que la tensión tangencial actuaba globalmente en el cometa, especialmente en su cuello. El hecho de que las fracturas pudieran propagarse con tal profundidad en 67P también confirma que el material que conforma su interior es deleznable, algo que no estaba claro anteriormente.

“Ninguna de nuestras observaciones puede explicarse mediante procesos térmicos —añade Nick Attree, de la Universidad de Stirling (Reino Unido) y coautor del estudio— Solo tienen sentido si consideramos un esfuerzo de corte que actúa sobre la totalidad del cometa y, especialmente, alrededor de su cuello, deformándolo y fracturándolo en el transcurso de miles de millones de años”.

Ultima Thule vs Cometa 67P / C-G. Las primeras impresiones del objeto Ultima Thule
del cinturón de Kuiper (izquierda) revelaron una apariencia sorprendentemente familiar
para el cometa que la nave espacial Rosetta de la ESA exploró durante más de dos años
(derecha). New Horizons de la NASA voló por Ultima Thule el 1 de enero de 2019, con
imágenes y datos posteriores que sugieren que sus dos lóbulos están más 'aplastados'
como un panqueque, con respecto al cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Ultima Thule,
que se encuentra más allá de la órbita de Neptuno en las afueras del Sistema Solar, tiene
unos 34 km de largo, con los dos lóbulos que miden unos 19,5 y 14,2 km de ancho.
En comparación, los dos lóbulos del cometa 67P / C-G miden 4.1 x 3.3 x 1.8 km y
2.6 x 2.3 x 1.8 km. El cometa probablemente se originó en el Cinturón de Kuiper y
ahora orbita alrededor del Sol en un viaje de 6,5 años que lo lleva más allá de la órbita de
Júpiter en su punto más distante, hasta el punto más cercano entre las órbitas de la
Tierra y Marte. Crédito: Izquierda: NASA / Laboratorio de Física Aplicada
de la Universidad Johns Hopkins / Southwest Research Institute;
derecha: ESA / Rosetta / NAVCAM - CC BY-SA IGO 3.0.


También se sabe que la sublimación, el proceso por el que el hielo se evapora y se convierte en polvo de cometa que sale al espacio, puede influir en el aspecto de un cometa a lo largo del tiempo. En concreto, cuando un cometa pasa cerca del Sol, se calienta y pierde hielo con mayor rapidez, algo que puede apreciarse claramente en algunas de las espectaculares emisiones capturadas por Rosetta durante su visita a 67P.

Los nuevos resultados ilustran la evolución de los cometas bilobulares en el tiempo. 

Se cree que los cometas se formaron en los primeros tiempos del Sistema Solar y que se encuentran en grandes nubes situadas en sus fronteras exteriores, de las que salen para viajar hacia su interior. 67P habría adoptado su forma originaria durante esta fase inicial de formación del Sistema Solar.

El nuevo estudio indica que, incluso a grandes distancias del Sol, la tensión de cizallamiento actuaría en un plazo de miles de millones de años a partir de su formación, mientras que la erosión por sublimación tendría lugar en periodos más breves de un millón de años para continuar dando forma a la estructura del cometa, especialmente en la región del cuello, ya debilitada por la tensión tangencial. 

Recientemente, la sonda New Horizons de la NASA envió imágenes de su paso junto a Ultima Thule, un objeto transneptuniano situado en el cinturón de Kuiper, región en los márgenes del Sistema Solar que alberga cometas y otros cuerpos menores.

Los datos revelaron que este objeto también tiene forma bilobular, aunque algo más lisa que el cometa de Rosetta.

“Las similitudes en cuanto a forma son prometedoras, pero en Ultima Thule no son aparentes estas estructuras fruto del estrés”, apunta Christophe.

A medida que se recopilen y analicen imágenes más detalladas, se verá si ha tenido o no una historia parecida a la de 67P.

“Los cometas son una herramienta fundamental para saber más sobre la formación y la evolución del Sistema Solar”, subraya Matt Taylor, científico del proyecto Rosetta de la ESA.

“Apenas hemos explorado un puñado de cometas mediante sondas, y 67P es, con diferencia, el que hemos observado con más detalle. Rosetta nos está proporcionando mucha información sobre estos misteriosos visitantes helados y, con estos últimos hallazgos, podremos estudiar las fronteras y los comienzos del Sistema Solar de una manera que hasta ahora era impensable”. 

Notas para los editores: 
El artículo “Bilobate comet morphology and internal structure controlled by shear deformation” de C. Matonti et al., está publicado en Nature Geoscience

Rosetta es una misión de la ESA. Lanzada en 2004, llegó al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko en 2014 para estudiarlo de cerca durante su órbita alrededor del Sol. También hizo aterrizar el módulo Philae sobre su superficie. Rosetta completó su misión con un descenso en el cometa el 30 de septiembre de 2016.

Para más información:
Christophe Matonti
Aix-Marseille University
Marseilles, France

Olivier Groussin
Aix-Marseille University
Marseilles, France

Nicholas Attree
University of Stirling
Stirling, Scotland, UK

Matt Taylor 
ESA Rosetta project scientist 

Markus Bauer 
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer 
Tel: +31 71 565 6799 
Mob: +31 61 594 3 954 

• Publicado en ESA el 19 de febrero del 2.019, enlace publicación.
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