El polvo espacial terrestre proviene del borde del sistema solar


Cuando notas ese débil resplandor de la luz del sol reflejada en el cielo oscuro justo antes del amanecer y después del crepúsculo, en realidad estás mirando la nube de polvo zodiacal. El polvo envuelve nuestro sistema solar interior y hasta 30.000 toneladas de sus partículas entran en espiral en la atmósfera de la Tierra cada año, según algunas estimaciones.

Durante mucho tiempo se pensó que este polvo provenía de colisiones en el cinturón principal de asteroides, así como entre los cometas de la familia de Júpiter, con pocas posibilidades de que las partículas lleguen a la Tierra desde el cinturón de Kuiper, una región en forma de dona más allá de la órbita de Neptuno que contiene cometas, asteroides y otros objetos helados. Sin embargo, en un estudio reciente publicado en Nature Astronomy, los investigadores descubrieron partículas de polvo de la nube zodiacal que se originó en los confines más lejanos de nuestro sistema solar.

En el camino equivocado

Lindsay Keller, científica planetaria del Centro Espacial Johnson de la NASA y autora principal del estudio, descubrió por primera vez la evidencia cuando examinó una muestra de roca lunar traída a la Tierra por los astronautas del Apolo 16. Con un cuchillo de diamante, Keller cortó y afeitó una rebanada unas mil veces más delgada que un cabello humano y la observó con un microscopio electrónico de transmisión.

Específicamente, Keller buscó el daño causado por las partículas energéticas del Sol: «Estos iones de alta energía interrumpen la estructura cristalina de los minerales y dejan ‘huellas'», dice, y agrega que las huellas parecen palillos de dientes que han caído al suelo. Usando la densidad de estas huellas y una estimación de cuántas se forman por año, los investigadores pueden determinar la cantidad de tiempo que una roca ha pasado en el espacio.

Sin embargo, para su sorpresa, Keller descubrió que la verdadera tasa de producción de vías es mucho más baja de lo que se había estimado previamente. “Fue entonces cuando las campanas de alarma comenzaron a sonar”, dice. Los investigadores determinaron la tasa original utilizando productos químicos para grabar huellas en una muestra más gruesa de la misma roca lunar. Pero mirar esta muestra más delgada a través del microscopio reveló menos pistas por unidad de área y, por lo tanto, una tasa de producción más baja.

“No hay nada malo con la técnica de grabado y la tasa de producción correspondiente”, dice Keller. «Solo debe tener cuidado de usar la velocidad que sea apropiada para su técnica».

Un viaje dificil

Trabajando con George Flynn, un astrofísico de la Universidad Estatal de Nueva York en Plattsburgh, Keller seleccionó una muestra de granos de polvo que habían ingresado previamente a la atmósfera de la Tierra y que fueron recolectados por aviones de gran altitud de la NASA. Usando su nueva tasa de producción, los investigadores descubrieron que algunos de los granos deben haber pasado más de un millón de años en espiral hacia la Tierra.

“La sorpresa fue cuántos había”, dice Flynn. «Usar la calibración correcta mostró que muchas más partículas tenían densidades de seguimiento que implican que venían de muy lejos, no del asteroide del cinturón principal o del origen del cometa de la familia de Júpiter que solo tarda decenas de miles de años en llegar a la Tierra».

Sin embargo, para entrar en espiral desde más allá de Neptuno, los granos de polvo tendrían que atravesar la gravedad de los gigantes gaseosos, donde sus órbitas podrían quedar atrapadas o incluso expulsadas del sistema solar. Entonces, los investigadores recurrieron a una variedad de modelos de computadora que simularon la evolución de las órbitas de los granos de polvo.

“Dependiendo del modelo que utilice, una fracción de las partículas puede pasar”, dice Keller. Aunque también hay una mayor posibilidad de que las partículas sean destruidas por colisiones con granos interestelares, especialmente durante millones de años, incluso una pequeña fracción que pasa se traduce en una gran cantidad de granos de polvo que llegan a la Tierra, explica Flynn. “Se está produciendo una enorme cantidad de polvo en el cinturón de Kuiper”.

Los investigadores estiman que una cuarta parte de todo el polvo que forma la nube zodiacal se origina en el cinturón de Kuiper. Las partículas que llegan a la Tierra probablemente tengan bajas velocidades, lo que permite que los granos sobrevivan a la entrada en la atmósfera terrestre sin quemarse. «Por primera vez», dice Flynn, «podemos observar las densidades de las huellas y saber de dónde provienen estas partículas».

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