Impacto Profundo en ESO

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El proyectil

Una vez que se encuentre en las cercanías del cometa, la nave matriz lanzará una sonda impactante, el Impactor, de un metro por un metro, que colisionará con el cometa a una velocidad de 37 mil kilómetros por hora (10,2 km/s). Lo más probable es que esto produzca un cráter de unos 100 metros de longitud y cerca de 25 metros de profundidad.

Según el equipo de la misión especial, el tamaño del cráter podría equipararse, como mínimo, al de una casa y como máximo al de un estadio de fútbol. Su profundidad alcanzará entre dos y catorce pisos. En todo caso, se trata de predicciones basadas en diferentes modelos sobre la composición de los cometas, y éstas se podrán confirmar sólo el día del impacto.El proyectil pesa 372 kilogramos. De estos, 8 kg corresponden a combustible y 113 kg a un peso muerto de cobre cuya función será contribuir a que el proyectil haga un gran cráter en el núcleo del cometa.

La colisión liberará una energía cinética de 19 gigajoules, el equivalente a la energía que liberaría una explosión de 4,5 toneladas de dinamita.

Con el impacto, escombros de hielo y polvo saltarán del cráter y dejarán a la vista los materiales que hay debajo. Una cámara en la misma sonda fotografiará y enviará imágenes del núcleo del cometa pocos segundos antes de que se produzca la colisión.

Nave matriz

La nave transportadora del proyectil mide 3,3 metros x 1,7 m x 2,3 m, y pesa 515 kg. Su misión será observar y grabar el núcleo del cometa, antes, durante y después del impacto. Además, deberá observar los materiales expulsados al espacio tras la colisión.Recolección de datos durante el impacto.

La información que envíe la nave Impacto Profundo, sumada a las observaciones que realicen los telescopios espaciales y los observatorios en la Tierra, como Paranal y La Silla, podría generar avances en nuestro conocimiento sobre:
• Cómo se formó el sistema solar.
• De qué está compuesto el interior de un cometa.
• Cómo se forman los cráteres.
• El papel que los impactos de cometas han desempeñado en los orígenes de la Tierra y el comienzo de la vida.Aunque la nave Impacto Profundo y su proyectil podrán enviar casi en tiempo real a la Tierra las imágenes del impacto, ambos dispositivos tienen instrumentos cuyos sensores a distancia son limitados.

La nave madre observará el impacto a 500 kms. de distancia, y luego atisbará brevemente el otro lado del núcleo. Para lograrlo, una vez liberado el proyectil, la nave deberá hacer una maniobra para desviar su trayectoria y evitar estrellarse contra el cometa. Al mismo tiempo, deberá frenar lo suficiente como para hacer sus observaciones durante el impacto y antes de dejar atrás el núcleo.Sin embargo, la mayor parte de las observaciones del suceso se realizarán desde la Tierra.

El cometa Tempel 1

En la fotografía captada la noche del 4 al 5 de mayo del 2005 por el telescopio NTT, del Observatorio La Silla (ESO), en la IV de Región de Chile, se aprecia el cometa Tempel 1 cuando se ubicaba a 100 millones de kilómetros de la Tierra. Su cola mide unos 30 mil kilómetros y su núcleo tiene un diámetro de 5 kilómetros.

El cometa 9P/Tempel 1 o simplemente Tempel 1, pertenece a la categoría de cometas de período corto. Su período orbital (el tiempo que le toma hacer una revolución completa alrededor del Sol) es de 5,52 años.

Lo breve de su órbita convierte a Tempel 1 en un cometa particularmente adecuado para estudiar la evolución del manto, o corteza superior.

El descubrimiento de Tempel 1

El cometa Tempel 1 fue descubierto en 1867 en Marsella (Francia) por Wilhelm Tempel. Fue el noveno cometa periódico en ser reconocido como tal y el primer cometa periódico en ser descubierto por Tempel. Por esta razón su nombre completo es 9P/Tempel 1.

La distancia promedio entre el Tempel 1 y el Sol equivale a 3,12 veces la distancia que separa a la Tierra del Sol (3,12 unidades astronómicas [UA] o 466,7 millones de kilómetros). Sin embargo, como sigue una órbita bastante excéntrica (su excentricidad es de 0,5176), su distancia del astro varía entre 1,506 UA y 4,735 UA.El Tempel 1 alcanzará su perihelio (la mayor cercanía con el Sol) el 5 de julio del 2005, es decir, un día después del impacto.

El cometa no se cruza en la órbita de la Tierra, pero cruza la órbita de Marte y el cinturón principal de asteroides. De hecho, en 1885 el cometa se acercó a menos de 0,033 UA (4,94 millones de kilómetros) del asteroide Pallas. En el año 2011 pasará a 0,041 UA del asteroide Ceres.En su historia reciente, el cometa Tempel 1 ha hecho varias aproximaciones a Júpiter, las que han modificado su órbita.

¿Por qué es relevante estudiar los cometas?

Al encontrarse en los confines más alejados de la influencia del Sol, los cometas no experimentaron el mismo calentamiento que el resto de los objetos del sistema solar. Gracias a esto, pudieron mantener su composición original, lo cual significa que los cometas conservarían de manera intacta en su interior los “ladrillos” con que se construyó el sistema solar exterior.Por esa razón, los científicos confían en que los cometas puedan ofrecer pistas para conocer la mezcla de compuestos químicos a partir de los cuales se formaron los planetas hace 4.600 millones de años.

Los cometas y la vida en la Tierra

Los registros geológicos de los planetas muestran que hace cerca de 3.900 millones de años comenzó a amainar un período de intenso bombardeo de asteroides y cometas. Las evidencias más tempranas de vida en la Tierra datan justamente de la fase final de este fuerte bombardeo.Sin embargo, la constante andanada de impactos producida en este período habría evaporado toda el agua sobre la Tierra, dejando al planeta a una temperatura tan elevada que impedía la supervivencia de las frágiles moléculas de carbono que dan origen a la vida.

De ahí que los científicos se pregunten cómo pudo la vida formarse tan rápidamente cuando había tan poca agua líquida o moléculas de carbono sobre la superficie terrestre.

La respuesta podría ser que los cometas ―en los que abundan tanto el agua como las moléculas basadas en carbono― transportaron los ingredientes esenciales para el comienzo de la vida.

Agua para los océanos

Los cometas también serían responsables, al menos en parte, del reabastecimiento de los océanos terrestres luego de la evaporación de un océano temprano durante el último bombardeo de gran intensidad.

Si bien la Tierra ha sido considerada por mucho tiempo como un “planeta acuoso”, ella y los demás planetas rocosos (Mercurio, Venus y Marte) son en realidad pobres en términos de agua y moléculas con base de carbono, si se los compara con objetos que se encuentran en el sistema solar exterior, en la órbita de Júpiter y más lejos.

Cerca de la mitad del peso de los cometas corresponde a agua, mientras que el diez a veinte por ciento corresponde a moléculas a base de carbono. Durante mucho tiempo se ha sospechado que lo poco de agua y carbono que hay en la Tierra llegó hasta aquí transportado por objetos como los cometas, que provienen de regiones del sistema solar más abundantes en agua.

Además de ser ladrillos con los que se construye la vida, los cometas han desempeñado un papel decisivo en la alteración de la vida en nuestro planeta.

Se considera que el impacto de un cometa o un asteroide es la causa más probable de que hace 65 millones de años cambiara el clima de la Tierra, lo que aniquiló a los dinosaurios y dio lugar a la era de los mamíferos.Algunas preguntas abiertas

¿Qué puede pasar durante la colisión con Tempel 1?

Debido a que nunca antes el ser humano ha intentado intervenir un cometa para investigarlo, los científicos tienen muchas preguntas acerca de los efectos que puede tener el impacto de un proyectil contra el Tempel 1. Algunas de las hipótesis que se barajan son:
• El proyectil podría hacer un cráter del tamaño de una cancha de fútbol.
• El cometa simplemente se tragará el proyectil, sin que se produzcan mayores efectos visibles.
• El impacto podría destruir el núcleo del Tempel 1.

¿Podremos ver el impacto desde nuestro jardín o mirando por el balcón?

A menos que usted viva en Hawai, en Australia o en algunos lugares de California, la respuesta es NO. El cometa estará sobre el océano Pacífico al momento del impacto.

La nave matriz de Impacto Profundo enviará toda la información de sus cámaras e instrumentos en tiempo real. Por esta razón, todos los datos estarán resguardados incluso en caso de que la nave sea destruida o dañada por el polvo del cometa.

Para más seguridad, la NASA tiene una red de tres antenas llamada Deep Space Network (DSN), que recibirá los datos en la Tierra. Dos de sus antenas, ubicadas en Goldstone (California) y en Canberra (Australia), podrán ver la nave en tiempo real durante el impacto.

Los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus iniciales en inglés) comenzarán a observar al cometa horas después del impacto, cuando sea visible desde Chile.

Aunque habría sido interesante (¡y entretenido!) ver el impacto en tiempo real, la mayor parte de nuestra contribución en la Tierra provendrá de la observación del gas y el polvo que se levantarán con el impacto.

Durante el período en que el cometa no sea visible, esta nube de polvo y gas tendrá tiempo de expandirse y convertirse en algo lo suficientemente grande como para ser observable. Por lo tanto, ¡manténganse conectados a Internet y a la televisión para tener la información de último minuto!

¿Qué día y a qué hora Impacto Profundo va a colisionar con el cometa Tempel 1?

Está programado que el impacto ocurra el lunes 4 de julio a las 05:52 GMT. La hora del impacto fue establecida en función del sistema de comunicación Deep Space Network (DSN), que debe captar la señal que la nave Impacto Profundo enviará desde el espacio con las imágenes de la colisión y los minutos posteriores.

Por esa razón, el impacto debe ocurrir cuando el cometa esté sobre el Pacífico, de manera que sea visible para las antenas de DSN ubicadas en Goldstone (California) y Canberra (Australia). En Chile el impacto se producirá a la 01:52 AM (hora local), pero los telescopios de La Silla y Paranal no podrán verlo en tiempo real debido a que el cometa estará bajo el horizonte.

El primer telescopio de ESO que comenzará a observar a Tempel 1 después del impacto será el de 3,6 metros en La Silla, que empezará a observar en la tarde del 4 de julio. Este telescopio podrá observar durante el día debido a que estará trabajando en el rango infrarrojo.

Los otros seis telescopios de La Silla y Paranal comenzarán a tomar imágenes tan pronto como caiga el Sol, es decir, alrededor de las 19:30 hrs.

¿Por qué los astrónomos han comenzado a estudiar el cometa mucho antes de que la misión Impacto Profundo lance el proyectil?

Porque necesitamos conocer el cometa antes del impacto. De hecho, el apoyo en tierra comenzó hace varios años:

• La NASA/JPL necesitaba mediciones precisas de la posición del cometa, para así tener su órbita definida de manera exacta. Este punto es crítico, considerando que la meta de Impacto Profundo es lanzar un proyectil que colisione con un objeto de 6 km ubicado a unos 200 millones de kilómetros de la Tierra.
• El cometa Tempel 1 no es esférico, sino que parece más bien una papa alargada. El tamaño y la forma del cometa debían determinarse adecuadamente con mucha anticipación. Para que la colisión tenga éxito, es mucho mejor colisionar por la parte “grande” del núcleo, en vez de por la más pequeña.
• Como el momento de la colisión tiene que establecerse con mucha anticipación, era muy importante conocer bien el tiempo que le toma al núcleo rotar.
• Más recientemente se comenzó a monitorear el cometa una vez al mes con telescopios medianos (3 a 4 m), y diariamente con telescopios más pequeños (1 a 2 m). Se sabe que en esos momentos el cometa está activo: el Sol está calentando el hielo que conforma el núcleo y éste se está sublimando en gas. Ese gas arrastra el polvo que está mezclado con el hielo, formando la coma (la nube de gas y polvo que rodea al núcleo) y la cola del cometa. La mayor parte del gas es invisible.
• Los astrónomos quieren conocer bien el comportamiento del cometa para estar seguros de que reconocerán el efecto del impacto, y que no lo van a confundir con una característica que es normal para los cometas.

Afortunadamente, hasta ahora el cometa ha estado bastante tranquilo, con pocos cambios y pocos chorros. Por lo tanto, el efecto del proyectil Impactor debería ser muy claro e inconfundible.

Las observaciones van a continuar mucho tiempo después del impacto.

¿Qué sentido tiene hacer esto? ¿ESO planea continuar el monitoreo al menos hasta octubre del 2005?

Esta es una oportunidad única de seguir la evolución de un fenómeno provocado en la superficie de un cometa, como es el cráter causado por el misil de Impacto Profundo. Sabremos exactamente cuándo ocurrió y tendremos imágenes de su inicio, captadas por la nave madre de Impacto Profundo.

¿Qué pasaría si el impacto cambia la órbita del cometa y éste colisiona contra la Tierra?

Una colisión entre un cometa de 6 km y la Tierra sería peligrosa. Afortunadamente, Tempel 1 (el cometa al que se dirige Impacto Profundo) es absolutamente seguro: su órbita actual nunca, jamás se aproxima a la Tierra. El mayor acercamiento fue en mayo, cuando el cometa estuvo a 100 millones de km. Al momento del impacto, estará a 130 millones de km.

Si bien el proyectil Impactor, de 370 kg, se moverá a gran velocidad (38.000 km/h) y causará una gran explosión, esto es insignificante comparado con la masa y energía del cometa. El efecto del Impactor sobre la órbita del cometa será menor al de una mosca chocando contra un avión. La órbita no será alterada, por lo tanto no hay riesgo de impacto entre el cometa Tempel 1 y la Tierra.

¿Qué va a ocurrirle al cometa tras el impacto?

No lo sabemos con certeza. Por eso, este es un experimento interesante. El escenario más probable es que el Impactor haga un cráter del tamaño de un gran estadio de fútbol y haga saltar al espacio todo el hielo y polvo que ocupaba ese volumen. Escenarios mucho menos probables indican que el cometa podría tragarse el proyectil, tal como si una pelota de golf cayera en un esponjoso manto de nieve. En ese caso, no veríamos mucho.

Incluso más improbable es que el núcleo entero se haga pedazos. Eso sería muy interesante, porque realmente veríamos su interior y tendríamos una mucho mejor comprensión sobre cómo mantienen su unidad los cometas. Pero es muy difícil que eso ocurra.

¡¿Qué derecho tienen los astrónomos, la NASA, los estadounidenses, de ir y hacer un agujero sobre un pobre e inocente cometa?!

La humanidad siempre ha cavado a su alrededor para ver qué hay bajo la superficie. Siempre hemos tratado de entender cómo funcionan las cosas y por qué se comportan como lo hacen. Como resultado de esto se ha dominado el fuego, se ha cavado el suelo para extraer cobre o hierro, se han cultivado plantas para comerlas.

En este caso, darle un pellizco al cometa (que en rigor no es más que una bola de nieve), nos ayudará a comprender de qué manera están conformados. Este podría convertirse en un conocimiento extremadamente útil si algún día tenemos que destruir un cometa que nos vaya a colisionar.

Saber cómo están conformados nos entregará también mucha información sobre la formación del sistema solar. No hay que olvidar que es probable que una gran porción del agua sobre la Tierra haya llegado hasta acá gracias a cometas que colisionaron con nuestro planeta en los inicios del sistema solar.