Imagen generado de 67p expulsando gas. Wikimedia Commons

Hace dos años los investigadores descubrieron que los cometas eran capaces de producir oxígeno (el mismo gas que respiramos los humanos). Desde entonces se ha tratado de buscar una explicación al misterio. Con la ayuda de la sonda Rosetta parece que el enigma ya tiene una explicación.

El descubrimiento de que los cometas producen oxígeno (oxígeno molecular) se produjo en el año 2015. En aquel entonces los investigadores estudiaban el cometa 67P con la sonda espacial Rosetta. La misión encontró de manera inesperada abundantes niveles de oxígeno molecular en la atmósfera del cometa.

El oxígeno molecular en el espacio es altamente inestable, ya que el oxígeno prefiere emparejarse con hidrógeno para producir agua o carbono que para producir dióxido de carbono. De hecho, el O2 sólo se ha detectado dos veces antes en el espacio en nebulosas que forman estrellas.

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A partir de entonces los científicos han propuesto que el oxígeno molecular en el cometa 67P podría haberse descongelado de su superficie después de haber sido congelado dentro del cometa desde los albores del sistema solar hace 4.600 millones de años. El problema con esta teoría es que algunos científicos dicen que el oxígeno debe de haber reaccionado con otros productos químicos durante todo ese tiempo.

El sol como elemento catalizador

Imagen del trabajo de Giapis explicando cómo se forma el oxígeno molecular. Caltech

Es aquí donde aparece la figura de Konstantinos P. Giapis, un profesor de ingeniería en Caltech. El hombre se dedicó a observar los datos de Rosetta porque las reacciones químicas que ocurrían en la superficie del cometa eran similares a las que él ha estado realizando en el laboratorio en los últimos 20 años.

Giapis estudia las reacciones químicas que involucran átomos cargados a alta velocidad (o iones) colisionando con superficies de semiconductores. El profesor lo hace como un medio para crear procesadores informáticos más rápidos y memorias digitales más grandes para equipos y móviles. Según Giapis:

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Comencé a interesarme por el espacio y buscaba lugares donde los iones se aceleraran contra las superficies. Después de mirar las mediciones realizadas en el cometa de Rosetta, en particular con respecto a las energías de las moléculas de agua que golpean el cometa, algo me hizo clic, lo que había estado estudiando durante años estaba sucediendo justo aquí en este cometa.

El estudio pasó a su laboratorio y acaba de publicarse en Nature junto a su colega Yunxi Yao. En el mismo demuestran cómo el cometa podría estar produciendo oxígeno.

67p. Wikimedia Commons

Básicamente, las moléculas de vapor de agua salen del cometa mientras el cuerpo cósmico es calentado por el sol. Las moléculas de agua se ionizan o se cargan por la luz ultravioleta del sol, y luego el viento del sol sopla las moléculas de agua ionizada hacia el cometa. Cuando las moléculas de agua golpean la superficie del cometa que contiene oxígeno unido a materiales como el óxido y la arena, las moléculas recogen otro átomo de oxígeno de estas superficies y se forma O2. Según explican los investigadores:

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Hemos demostrado experimentalmente que es posible formar oxígeno molecular de manera dinámica en la superficie de materiales similares a los encontrados en el cometa. No teníamos ni idea cuándo construimos nuestras instalaciones de laboratorio que acabarían aplicando a la astrofísica de los cometas.

Este mecanismo químico se basa en la clase rara vez considerada de las reacciones de Eley-Rideal, las cuales ocurren cuando las moléculas de movimiento rápido, como en este caso el agua, chocan con las superficies y extraen los átomos que residen allí, formando nuevas moléculas.

Increíble, aunque lo más sorprendente como apuntan ambos, es que otros cuerpos (por ejemplo planetas más allá de nuestro sistema solar o exoplanetas) también podrían producir oxígeno molecular con un mecanismo similar, es decir, sin necesidad de “vida”. De ser así, el estudio podría influir en el futuro a la manera en la que buscamos vida en el espacio. [Phys]