Un programa de recolección de polvo extraterrestre llevado a cabo en la Antártida ha recogido micrometeoritos anormalmente ricos en carbono, provenientes muy probablemente de superficies cometarias. El análisis isotópico de estas partículas excepcionales revela una materia orgánica que probablemente se formó durante la irradiación de la superficie de los cometas por la radiación cósmica.
Los cometas son los objetos celestes más distantes relacionados con nuestra estrella, el Sol. Su estudio, así como el de los asteroides, permite remontarse al contexto astrofísico de formación del sistema solar y a su evolución temprana.
Micrometeorito ultra-carbonado (imagen de microscopía electrónica de barrido, 20 µm = 0,02 milímetros). La materia orgánica visible en la parte superior de la partícula probablemente se formó en la superficie de un cometa durante la irradiación de hielos por la radiación cósmica galáctica. Dado que su estudio in situ es difícil y el número de misiones que han logrado este hazaña es insuficiente para obtener una visión global de su composición, el estudio de meteoritas y micrometeoritos sigue siendo hasta hoy una vía imprescindible para comprender la historia del sistema solar.
Sin embargo, mientras que la gran mayoría de las meteoritas provienen de asteroides, los micrometeoritos, que son polvo extraterrestre de un tamaño entre unas decenas a cientos de micrómetros, son mayoritariamente de origen cometario. Proceden de distancias más lejanas y frías que las que orbitan los asteroides, constituyendo así un marcador geoquímico único.
Las expediciones llevadas a cabo por científicos del laboratorio de física de los dos infinitos Irène Joliot Curie (IJCLab) durante casi dos décadas en el Domo C, cerca de la estación científica franco-italiana Concordia en el centro de la Antártida, gracias al apoyo del Instituto Polar Francés Paul-Émile Victor (IPEV), han permitido recolectar una colección de polvo extraterrestre única en el mundo.
Algunas de estas partículas presentan concentraciones de carbono excepcionales, las Micro-Meteoritas Antárticas Ultra-Carbonadas (UCAMMs).
Una colaboración realizada por investigadores franceses del CNRS con investigadores estadounidenses de la Carnegie Institution, Arizona State University y el Naval Research Laboratory ha llevado a cabo, mediante espectrometría de masas con emisión iónica secundaria, el primer estudio sistemático de la composición isotópica de los elementos ligeros (hidrógeno, carbono, nitrógeno) en las UCAMMs. El análisis de la componente carbonada de las UCAMMs revela una mezcla de materias orgánicas cuyos ratios isotópicos son muy diferentes a los observados en la Tierra.
La composición isotópica del nitrógeno en una componente orgánica de las UCAMMs es comparable a la del Sol, lo que indica que la materia orgánica de algunas UCAMMs se formó a partir del reservorio primordial de Nitrógeno (N
2) del sistema solar. Otras componentes orgánicas presentan razones
15N/
14N mucho más altas, similares a las observadas en ciertas meteoritas primitivas o en partículas de polvo interplanetario recolectadas por la NASA, lo que indica una formación a partir de reservorios secundarios que experimentaron procesos de fraccionamiento isotópico en el disco protoplanetario.
(arriba) Escenario de formación de la materia orgánica de los micrometeoritos cometarios.
(1) Reservorios de moléculas orgánicas nitrogenadas con composiciones isotópicas distintas coexisten en el disco protoplanetario.
(2) Estas moléculas se condensan en forma de recubrimientos helados en la superficie de cometas en las regiones externas (más allá del planeta Neptuno). Estos hielos son irradiados por radiaciones cósmicas galácticas (RCG).
(3) Tras la sublimación de los hielos, un residuo orgánico refractario (una costra) se forma en la superficie cometaria.
(4) Durante su entrada en el sistema solar interno, las partículas ricas en materia orgánica (las UCAMMs) son expulsadas de las superficies cometarias.
Una proporción muy pequeña de estas partículas puede ser capturada por nuestro planeta y luego recogida en las nieves antárticas. La materia orgánica de las UCAMMs probablemente se formó en la superficie de los cometas durante la irradiación de hielos ricos en nitrógeno por la radiación cósmica proveniente de nuestra galaxia. Los datos obtenidos en este estudio permiten desvelar la composición isotópica de los recubrimientos helados cometarios. Situados en el cinturón de Kuiper o en la nube de Oort, mucho más allá de las órbitas de los gigantes de hielo (Urano y Neptuno), los cometas son objetos helados extremadamente difíciles de acceder para los cuales solo disponemos de información limitada.
El estudio de micrometeoritos ricos en materia orgánica abre así una nueva ventana para la investigación de la composición de los hielos presentes en la superficie de los cometas. Su materia orgánica representa un archivo excepcional de los reservorios de elementos volátiles condensados en la superficie de los objetos más fríos del sistema solar. Estos resultados se publican en la revista
Nature Astronomy.
Referencias:
Nitrogen organics from comets probed by ultra-carbonaceous Antarctic micrometeorites,
Nature Astronomy, publicado el 10 de septiembre de 2024.
Doi:
10.1038/s41550-024-02364-y
Fuente: CNRS INP