La inesperada complejidad química del cometa Chury

Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Berna ha identificado por primera vez una riqueza inesperada de moléculas orgánicas complejas en un cometa. Esto se ha conseguido gracias al análisis de los datos recogidos durante la misión Rosetta de la ESA en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, también conocido como Chury. Estos elementos orgánicos, que llegaron a la Tierra por el impacto de los cometas, podrían haber contribuido a iniciar la vida basada en el carbono tal y como la conocemos.

Los cometas son fósiles de la antigüedad y de las profundidades de nuestro Sistema Solar, y son reliquias de la formación del sol, los planetas y las lunas. Un equipo dirigido por la química Dra. Nora Hänni, del Instituto de Física de la Universidad de Berna, Departamento de Investigación Espacial y Ciencias Planetarias, ha logrado ahora, por primera vez, identificar toda una serie de moléculas orgánicas complejas en un cometa, según informan en un estudio publicado a finales de junio en la revista Nature Communications.

Análisis más precisos gracias al espectrómetro de masas de Berna

A mediados de los años 80, las grandes agencias espaciales enviaron una flota de naves espaciales para sobrevolar el cometa Halley. A bordo había varios espectrómetros de masas que medían la composición química tanto de la coma del cometa -la fina atmósfera debida a la sublimación de los hielos cometarios cerca del Sol-, como de las partículas de polvo que impactaban. Sin embargo, los datos recogidos por estos instrumentos no tenían la resolución necesaria para permitir una interpretación inequívoca.

Ahora, más de 30 años después, el espectrómetro de masas de alta resolución ROSINA, un instrumento dirigido por Bern a bordo de la nave espacial Rosetta de la ESA, recogió datos en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, también conocido como Chury, entre 2014 y 2016. Estos datos permiten ahora a los investigadores arrojar luz por primera vez sobre el complejo presupuesto orgánico de Chury.

El secreto se escondía en el polvo

Cuando Chury alcanzó su perihelio, el punto más cercano al Sol, se volvió muy activo. La sublimación de los hielos cometarios creó un flujo de salida que arrastró partículas de polvo. Las partículas expulsadas se calentaron gracias a la irradiación solar hasta alcanzar temperaturas superiores a las habituales en la superficie del cometa. Esto permite que las moléculas más grandes y pesadas se desorbiten, poniéndolas a disposición del espectrómetro de masas de alta resolución ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer). La astrofísica Prof. em. Dra. Kathrin Altwegg, investigadora principal del instrumento ROSINA y coautora del nuevo estudio, afirma: "Debido a las condiciones de extrema polvareda, la nave tuvo que retirarse a una distancia segura de algo más de 200 km por encima de la superficie cometaria para que los instrumentos pudieran funcionar en condiciones estables". De este modo, fue posible detectar especies compuestas por más de un puñado de átomos que antes habían permanecido ocultas en el polvo cometario.

La interpretación de datos tan complejos es un reto. Sin embargo, el equipo de investigadores de Berna logró identificar una serie de moléculas orgánicas complejas, que nunca antes se habían encontrado en un cometa. "Encontramos, por ejemplo, naftalina, responsable del olor característico de las bolas de naftalina. Y también encontramos ácido benzoico, un componente natural del incienso. Además, identificamos benzaldehído, muy utilizado para conferir sabor a almendra a los alimentos, y muchas otras moléculas". Al parecer, estos compuestos orgánicos pesados harían que el aroma de Chury fuera aún más complejo, pero también más atractivo, como dice Hänni (véase también el comunicado de prensa de 2014).

Aparte de las moléculas aromáticas, también se han identificado muchas especies con la llamada funcionalidad prebiótica en el presupuesto de orgánicos de Chury (por ejemplo, la formamida). Estos compuestos son importantes intermediarios en la síntesis de biomoléculas (por ejemplo, azúcares o aminoácidos). "Por lo tanto, parece probable que el impacto de cometas -como proveedores esenciales de material orgánico- también contribuyera a la aparición de la vida basada en el carbono en la Tierra", explica Hänni.

Orgánicos similares en Saturno y en los meteoritos

Además de la identificación de moléculas individuales, los investigadores también llevaron a cabo una caracterización detallada del conjunto completo de moléculas orgánicas complejas del cometa Chury, lo que permitió situarlo en el contexto más amplio del Sistema Solar. Parámetros como la fórmula media de la suma de este material orgánico o la geometría media de los enlaces de los átomos de carbono que lo componen son importantes para una amplia comunidad científica, que va desde los astrónomos hasta los científicos del Sistema Solar.

"Resultó que, en promedio, el presupuesto orgánico complejo de Chury es idéntico a la parte soluble de la materia orgánica meteorítica", explica Hänni y añade: "Además, aparte de la cantidad relativa de átomos de hidrógeno, el presupuesto molecular de Chury también se parece mucho a la materia orgánica que llueve sobre Saturno desde su anillo más interno, tal y como detectó el espectrómetro de masas INMS a bordo de la nave espacial Cassini de la NASA".

"No sólo encontramos similitudes de los depósitos orgánicos del Sistema Solar, sino que muchas de las moléculas orgánicas de Chury también están presentes en las nubes moleculares, los lugares de nacimiento de las nuevas estrellas", complementa la Prof. Dra. Susanne Wampfler, astrofísica del Centro de Espacio y Habitabilidad (CSH) de la Universidad de Berna y coautora de la publicación. "Nuestros hallazgos son consistentes y apoyan el escenario de un origen presolar compartido de los diferentes reservorios de orgánicos del Sistema Solar, confirmando que los cometas efectivamente llevan material de los tiempos mucho antes de que surgiera nuestro Sistema Solar."