Los diversos colores del Cinturón de Kuiper

El Sol no es piadoso con los objetos sin atmósferas. Las superficies de algunos cometas, bombardeados por la radiación solar, por ejemplo, tienden a ser de un color negro carbonizado. Sin embargo, mil objetos de los que se han podido obtener imágenes directamente hasta el momento en el Cinturón de Kuiper, esa franja de cuerpos congelados que circulan alrededor del Sol junto con Plutón, parecen ser de una amplia gama de colores: rojo, azul y blanco.

Corte transversal que muestra el interior rojo de la “cáscara” de la capa de un objeto del Cinturón de Kuiper

Este modelo con corte transversal muestra el interior rojo de la “cáscara” de la capa de un objeto del Cinturón de Kuiper que se asoma por encima de la corteza fina y oscura para que el objeto se vea rojo en los telescopios. Crédito: NASA/Conceptual Image Lab/Tyler Chase

Con escasas observaciones programadas para el futuro, la mayoría de los objetos del Cinturón de Kuiper son solo un pixel de luz para el Telescopio Espacial Hubble, por lo que se han desarrollado pocas hipótesis para explicar los colores. Pero un nuevo modelo de computadora esquematiza la combinación de materiales y el entorno espacial adecuados que podría producir algunos de esos hermosos colores. El modelo sugiere que estos objetos tienen muchas capas, y que los colores rojos de un grupo particularmente interesante de estos objetos, conocidos como “objetos fríos clásicos del Cinturón de Kuiper”, podrían provenir de materiales orgánicos de la capa justo debajo de la corteza.

“Este modelo multicapas ofrece un enfoque más flexible para comprender la diversidad de colores,” dice John Cooper, un físico heliosférico del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “El modelo calcula la velocidad a la que la que llega la radiación, lo que podría ocasionar cambios en diferentes profundidades. De acuerdo a esto, podemos definir diferentes capas.”

Las capas pueden tener diferentes colores y también ser dinámicas. Por ejemplo, una capa profunda de agua relativamente congelada puede erupcionar para formar una nueva capa superior, lo que quizás explique la superficie congelada brillante de Eris, el objeto más grande conocido del Cinturón de Kuiper.

Ahora, bien, la composición de estos cuerpos ha sido un misterio desde que en 1992 se descubrió el primer miembro del Cinturón de Kuiper, un objeto frío clásico de color rojo llamado “1992 QB1”, dice Cooper, quien presentó el modelo en octubre del año pasado en la reunión de la División de Ciencias Planetarias de la Asociación Astronómica Estadounidense en Pasadena, California. Los descubrimientos subsiguientes de muchos otros objetos despertaron un interés instantáneo, no solo porque ayudaron a degradar a Plutón de planeta a simplemente otro objeto del Cinturón de Kuiper, sino por la misteriosa diversidad del Cinturón de Kuiper. Estos cuerpos lucen no solo recubrimientos de muchos colores, sino que también tienen diferentes tamaños y órbitas.

“Hay un grupo llamado Objetos fríos clásicos que se mueven en órbitas relativamente circulares y que casi se alinean en el mismo plano que las órbitas de otros planetas”, dice Cooper. “Estos son generalmente rojizos. Otros objetos, que pueden variar de rojo a azul o blanco, tienden a moverse en órbitas más elípticas o inclinadas, lo que sugiere que provienen de un lugar diferente dentro del sistema solar desde principios de su existencia. Por ello, es posible que los objetos fríos clásicos representen uniformemente a una muestra más prístina, lo que demuestra la composición original del Cinturón de Kuiper con alteraciones mínimas”.

Lo primero que tuvo que hacer Cooper fue explicar por qué los objetos no tienen una corteza negra como, por ejemplo, el Cometa Halley, puesto que los cuerpos del Cinturón de Kuiper están compuestos de hidrocarburos y hielo, dado que “por los experimentos de laboratorio sabemos que generalmente cuando se combina hielo y carbón, y se lo sobrexpone a radiación, se obtienen materiales nuevos, oscuros y alquitranados”, explica Cooper.

Cooper calculó cómo la radiación espacial que fluye constantemente por el Cinturón de Kuiper debe afectar a los diferentes objetos según su ubicación. Cree que los objetos fríos clásicos se formaron en un punto perfecto en el que los iones de plasma del Sol no son tan intensos como para “cocinar” demasiado la superficie exterior y transformarla en una corteza oscura.

En cambio, los iones de plasma tienen la cantidad adecuada de energía para simplemente “tostar” de inmediato la capa superior de la superficie, lo que quizás sea de un milímetro de grosor. El tostado se debe en parte a lo que se conoce como “pulverización iónica”, es decir, cuando el ión de plasma proveniente de una miniexplosión en la superficie agita las moléculas. La erosión adicional podría provenir de los impactos de pequeños granos de polvo eyectados a la región del Cinturón de Kuiper cuando colisionan objetos cercanos más grandes. Con el tiempo, los efectos combinados de la pulverización iónica y el polvo de meteoros erosionan la capa superior.

Esto significa que lo que vemos rojo debe ser en realidad la segunda capa expuesta. Cooper explica que la radiación del espacio interestelar cocina suavemente esta segunda capa. La radiación puede penetrar profundamente en el objeto, pero tampoco es demasiado intensa debido a que el campo magnético del Sol protege al sistema solar de sus efectos más fuertes. Esta radiación pasa por la corteza directamente a la capa de la “cáscara” en la que puede inducir simples reacciones químicas, de modo de convertir al hielo, el carbón, el metano, el nitrógeno y el amonio, las sustancias básicas que se creen que componen estos cuerpos, en moléculas orgánicas que contengan oxígeno y carbón como formaldehido, acetileno y etano. La “cocción” por radiación puede hacer que nuestros ojos vean de color rojo a estas moléculas.

“Entonces, si no hubiese ningún tipo de cocción, simplemente veríamos el hielo primordial, y el objeto sería brillante y blanco”, dice Cooper. “Y si hubiese demasiada radiación, simplemente veríamos la corteza negra, pero, en cambio, vemos una capa de la cáscara moderadamente procesada, que en estas circunstancias es de color rojo”.

El modelo de capas de Cooper también da cuenta de los objetos blancos y brillantes del Cinturón de Kuiper. Más abajo de la cáscara roja habría menos cantidad de hielo procesado en una capa profunda del manto que podría erupcionar volcánicamente por la corteza en la superficie, lo que dejaría visible las capas globales o los parches localizados de hielo blanco brillante. “Algunos de estos objetos en el Cinturón de Kuiper, como Eris, son bastante brillantes”, destaca Cooper. “Por eso, es posible que estos no sean objetos congelados muertos y que puedan volverse volcánicamente activos con el transcurso de mil millones de años”.

En este momento, el modelo de capas está basado en los datos limitados de la misión Voyager que ha proporcionado información sobre los niveles de energía de radiación más allá de Neptuno. En 2014, la misión New Horizons (Nuevos horizontes) de la NASA pasará por la región del Cinturón de Kuiper más allá de la órbita de Neptuno, de modo de realizar una importante observación, de Plutón y su luna más grande, Caronte, en 2015 y, luego, si todo sale bien, de uno o dos objetos más. Cooper espera que pase lo suficientemente cerca de otro objeto para realizar observaciones detalladas de su superficie, lo que podría ayudarlo a confirmar los materiales presentes. New Horizons puede realizar una verificación adicional simplemente al confirmar que la distribución de energía y partículas en esta región del sistema solar cuadra con lo que el modelo requiere.

Estos datos no solo ayudarían a explicar el misterio de la diversidad de colores del Cinturón de Kuiper, sino que también respaldaría las teorías actuales de que los materiales orgánicos pueden ser habituales en el universo.

“Cuando se toma la combinación adecuada de materiales y se los radia, se pueden producir la especies más complejas de moléculas”, dice Cooper. En algunos casos, es posible que se puedan producir los componentes de la vida, no solo materiales orgánicos, excepto por las moléculas biológicas como los aminoácidos. No estamos diciendo que la vida surge en el Cinturón de Kuiper, pero los componentes químicos básicos pueden haber aparecido allí, como también podría suceder en entornos similares en cualquier otro lugar del universo, y ese es un camino lógico que nos podría conducir a la evolución química de la vida”.

Fuente: JPL/NASA

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