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| Las cabezas de los cometas pueden ser verdes, pero nunca sus colas: Después de 90 años, por fin sabemos por qué. Foto de Guillermo Ferla en Unsplash |
Los cometas atraviesan una metamorfosis de colores cuando cruzan el cielo. El color verde es un buen augurio, y muchos cometas muestran este color. El color verde significa que el cometa se vuelve más activo a medida que se acerca al Sol.
Pero, curiosamente, este tono verde desaparece antes de llegar a una o dos colas que se arrastran detrás del cometa.
Los astrónomos, los científicos y los químicos llevan casi 90 años desconcertados por este misterio. En 1930, se sugirió que este fenómeno se debía a que la luz solar destruía el carbono diatómico. El carbono se crea a partir de la interacción entre la luz solar y la materia orgánica en la cabeza del cometa. Sin embargo, debido a la inestabilidad del dicarbono, esta teoría ha sido difícil de comprobar.
Los científicos de la UNSW de Sydney han encontrado por fin la forma de probar esta reacción química en un laboratorio, y con ello han demostrado que esta teoría de 90 años es correcta. Han resuelto este misterio con la ayuda de una cámara de vacío, un montón de láseres y una potente reacción cósmica.
Timothy Schmidt, profesor de química de la Facultad de Ciencias de la UNSW y autor principal del estudio, declaró:
"Hemos demostrado el mecanismo por el que el dicarbono es descompuesto por la luz solar. Esto explica por qué la coma verde -la capa difusa de gas y polvo que rodea al núcleo- se reduce a medida que el cometa se acerca al Sol, y también por qué la cola del cometa no es verde".
El dicarbono es el protagonista de este misterio. Esta molécula es altamente reactiva y es la responsable de que muchos cometas sean de color verde. Sin embargo, la molécula no existe hasta que se acercan al Sol. Cuando el Sol empieza a calentar el cometa, la materia orgánica del núcleo helado se evapora y se traslada a la coma.
Los científicos, en este estudio, han demostrado que, a medida que el cometa se acerca aún más al Sol, la radiación ultravioleta extrema rompe las moléculas de dicarbono que ha creado recientemente en un proceso llamado "fotodisociación".
Este proceso destruye el dicarbono antes de alejarse del núcleo, lo que hace que la coma verde se vuelva más brillante y se reduzca, y que el tinte verde nunca llegue a la cola.
Jasmin Borsovszky, autora principal del estudio y antigua estudiante de Ciencias de la UNSW, declaró: "Me parece increíble que alguien en los años 30 pensara que probablemente esto es lo que ocurre, hasta el nivel de detalle del mecanismo de cómo ocurre, y que 90 años después descubramos que es lo que ocurre".
Timothy Schmidt, profesor de química de la UNSW Science y autor principal del estudio, dijo: "Los hallazgos nos ayudan a entender mejor tanto el dicarbono como los cometas. El dicarbono procede 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 entender su vida y destrucción, podemos comprender mejor la cantidad de material orgánico que se evapora de los cometas. Descubrimientos como este podrían ayudarnos algún día a resolver otros misterios del espacio."
Los científicos resolvieron este misterio recreando el mismo proceso químico galáctico en un entorno controlado en la Tierra. Utilizando una cámara de vacío, varios láseres y una potente reacción cósmica, lo consiguieron.
El profesor Schmidt dijo:
"En primer lugar, tuvimos que fabricar esta molécula que es demasiado reactiva para almacenarla en una botella. No es algo que podamos comprar en las tiendas. Lo hicimos tomando una molécula más grande, conocida como percloroetileno o C2Cl4, y haciendo estallar sus átomos de cloro (Cl) con un láser UV de alta potencia".
Los científicos enviaron las moléculas de dicarbono a través de un haz de gas en una cámara de vacío. La cámara de gas tenía unos dos metros de largo. A continuación, apuntaron otros dos láseres UV hacia el dicarbono: uno para inundarlo de radiación y el otro para que sus átomos fueran detectables. El impacto de la radiación desgarró el dicarbono, enviando sus átomos de carbono volando hacia un detector de velocidad.
A continuación, el equipo analizó la velocidad de estos átomos que se movían rápidamente para medir la fuerza del enlace del carbono con una precisión de uno en 20.000, que es como medir 200 metros con una precisión de un centímetro.
La Sra. Borsovszky dice que "debido a la complejidad del experimento, tardaron nueve meses en poder hacer su primera observación".
"Estábamos a punto de rendirnos. Nos llevó tanto tiempo asegurarnos de que todo estaba alineado con precisión en el espacio y el tiempo".
"Los tres láseres eran invisibles, así que hubo muchas puñaladas en la oscuridad, literalmente".
El profesor Schmidt afirma que es la primera vez que se observa esta reacción química.
"Es muy satisfactorio haber resuelto un enigma que se remonta a la década de 1930".
El profesor Martin van Kranendonk, astrobiólogo y geólogo de la UNSW que no participó en el estudio, dijo: "Esta emocionante investigación nos muestra lo complejos que son los procesos en el espacio interestelar."
"La Tierra primitiva habría experimentado un revoltijo de diferentes moléculas portadoras de carbono que llegaban a su superficie, lo que permitió que se produjeran reacciones aún más complejas en el camino hacia la vida".
Fuentes, créditos y referencias:
Photodissociation of dicarbon: How nature breaks an unusual multiple bond, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). doi.org/10.1073/pnas.2113315118