Polvo de cometa: una mirada desde la órbita y desde el laboratorio exprés
En marzo de 2023, el telescopio espacial James Webb apuntó sus instrumentos al cometa de período corto 81P/Wild 2. Este cuerpo celeste, del tamaño de una pequeña ciudad (radio del núcleo de unos 1.77 km), ya era conocido por los científicos: en 2006, la sonda Stardust atravesó su cola y recogió muestras de polvo que luego se estudiaron en laboratorios terrestres. Ahora surgió la oportunidad de comparar esas muestras con observaciones remotas y entender cuán completa es la imagen que dan los telescopios.
Los espectrógrafos NIRSpec y MIRI a bordo de Webb funcionaron como sensibles analizadores químicos. Captaron la luz emitida por los gases y el polvo alrededor del núcleo y extrajeron las "huellas" características de las moléculas. Se detectaron agua, metano, etano, metanol, monóxido de carbono y dióxido de carbono, además de compuestos más raros: sulfuro de carbono, cianuro de hidrógeno e incluso una variante de dióxido de carbono con el isótopo pesado de carbono carbono-13. La proporción entre el dióxido de carbono normal y el pesado fue de 85 a 4, y el vapor de agua mostró un cierto estado cuántico —la llamada relación orto-para— igual a 2.76. Estas cifras casi no difieren de las mediciones realizadas durante acercamientos anteriores del cometa al Sol.
La comparación con las muestras de Stardust reveló una característica importante: los dos métodos resultaron sensibles a diferentes poblaciones de partículas de polvo. El análisis en laboratorio capta mejor los granos grandes y densos, mientras que los espectros infrarrojos de Webb detectan los más pequeños y sueltos. En lugar de una contradicción, se obtuvo un mosaico: cada misión iluminó su propio fragmento del panorama general. El cometa, que una vez fue "atrapado" en una trampa de aerogel, ahora habló el lenguaje de la radiación térmica, y su relato complementó los capítulos antiguos.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2608.02190v1
We report observations of comet 81P/Wild 2, target of the Stardust sample return mission, on UT 2023 March 20 and 24 at a heliocentric distance ($$r_H$$) of 1.85 au using the NIRSpec and MIRI integral field unit spectrographs on board the James Webb Space Telescope (JWST). This study is the first compositional comparison between JWST remote-sensing spectroscopy of a solar system object against terrestrial analysis of its returned samples. We securely detected molecular emission from H$$_2$$O, CH$$_4$$, C$$_2$$H$$_6$$, CH$$_3$$OH, CO, CO$$_2$$, $$^{13}$$CO$$_2$$, OCS, HCN, and CN and find molecular abundances consistent within $$2\sigma$$ with those reported during previous perihelion passages. The water ortho-to-para ratio was $$2.76\pm0.05$$, and the $$^{12}$$CO$$_2$$/$$^{13}$$CO$$_2$$ ratio was $$85\pm4$$. Thermal emission from the nucleus and dust was detected and modeled, providing an effective nucleus radius of $$1.77\pm0.04$$ km and a dust composition (relative mass fraction of the submicron grains) of $$\sim36\%$$ amorphous carbon, $$\sim25\%$$ amorphous Mg:Fe olivine, $$\sim23\%$$ Mg-rich crystalline olivine, and $$\sim15\%$$ amorphous Mg:Fe pyroxene. The crystalline mass fraction of the sub-micron grains in the coma was $$0.362\pm0.003$$. Comparison of the JWST-derived thermal model against the fine-grained materials in Stardust returned samples demonstrates complementarity between the missions, with each most sensitive to a different population of the coma dust grains.
El cometa 81P/Wild 2 alguna vez orbitaba mucho más allá de Neptuno, pero en 1974 la gravedad de Júpiter cambió su órbita, y ahora se acerca al Sol cada 6.4 años.
En el relato de Arthur C. Clarke "El muro de la oscuridad", un cometa sirve como fuente de una sustancia misteriosa que altera la percepción del tiempo, casi como el polvo de Wild 2 altera nuestras ideas sobre el sistema solar primitivo.