Una estela luminosa cruza el cielo nocturno. En un museo, una vitrina guarda una piedra oscura llegada del espacio. En una fotografía, un cometa despliega una larga cola. ¿Son distintos nombres de lo mismo?
Los asteroides son cuerpos principalmente rocosos o metálicos que orbitan alrededor del Sol; los cometas tienen núcleos con hielos que pueden liberar gas y polvo. Un meteoroide es un cuerpo sólido natural pequeño en el espacio interplanetario. Un meteoro es el fenómeno luminoso producido por la entrada de un cuerpo en una atmósfera a gran velocidad; un meteorito es materia que sobrevive a esa fase. La estela luminosa y la piedra de la vitrina son cosas distintas, aunque estén relacionadas con el mismo fragmento. NASA/JPL: cinco términos, UAI: definiciones precisas.
Asteroide y cometa: qué viaja alrededor del Sol
Una órbita es la trayectoria de un cuerpo bajo la acción de la gravedad. Los planetas no están solos en estas trayectorias: el Sistema Solar contiene innumerables cuerpos menores. La mayoría de los asteroides conocidos orbita en el cinturón principal entre Marte y Júpiter, pero existen otros grupos, incluidos cuerpos cuyas órbitas se acercan a la terrestre. «Asteroide» no significa «piedra que está cayendo hacia la Tierra». También varía su material: rocas, metales y mezclas de ambos. NASA: asteroides.
En el núcleo de un cometa, las rocas y el polvo se mezclan con hielos, incluido el de agua. Lejos del Sol, el núcleo puede pasar inadvertido. Al aumentar el calentamiento, parte del hielo pasa directamente de sólido a gas: es la sublimación. El gas que escapa arrastra polvo. Alrededor del núcleo aparece una envoltura tenue, la coma, y más allá pueden formarse colas. Una enorme región luminosa en una imagen no implica un enorme núcleo sólido. NASA: estructura de un cometa.
Un cometa no necesita la atmósfera terrestre para tener cola: el proceso ocurre en el espacio. Un meteoro, en cambio, está relacionado con la entrada rápida en la envoltura gaseosa de un planeta u otro cuerpo con una atmósfera suficientemente densa.
Por qué la cola del cometa no queda simplemente detrás
Imaginar un cometa como un cohete con gases de escape induce a error: su cola no indica la dirección de su velocidad. Lo que importa aquí es la dirección hacia el Sol y qué sale del núcleo.
En un cometa activo suelen distinguirse dos colas. La cola iónica está formada por gas con carga eléctrica; la interacción con el viento solar, un flujo de partículas cargadas procedentes del Sol, la dirige aproximadamente en sentido opuesto al Sol. La cola de polvo contiene partículas sólidas. La luz solar ejerce presión sobre ellas, pero también continúan moviéndose en sus propias órbitas. Por eso esta cola suele ser más ancha y curvada. Son materiales diferentes sometidos a mecanismos diferentes. ESA: estructura de un cometa, NASA: dos colas.
La cola no es una flecha de velocidad
- Sol
- Núcleo y coma
- Cola iónica: aproximadamente en sentido opuesto al Sol
- Cola de polvo: ancha y curvada
- Dirección ilustrativa del movimiento del cometa
El esquema separa deliberadamente la flecha de movimiento y las colas. En otro punto de la órbita, su geometría relativa será distinta. La regla «la cola siempre va detrás» no funciona; la palabra «cola» tampoco basta para saber si vemos polvo o gas ionizado.
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¿Y si un asteroide tiene cola?
La pareja sencilla «asteroide rocoso, cometa helado» ayuda al principio, pero la naturaleza no tiene por qué encajar en dos cajones perfectos. Se conocen asteroides activos que expulsan polvo. La causa puede ser la sublimación, un impacto o una rotación rápida que favorece la pérdida de material. Un mismo rasgo exterior no demuestra un mismo proceso.
Para investigarlo, se comparan la órbita, el espectro —la distribución de la luz según su longitud de onda— y los cambios de actividad a lo largo del tiempo. Una silueta con cola no revela por sí sola toda la composición y la historia del cuerpo. Jewitt: revisión de los asteroides activos.
Meteoroide, meteoro, meteorito: cuerpo, suceso, fragmento superviviente
Las colisiones entre asteroides producen fragmentos menores. También salen partículas de los cometas junto con el gas. Un cuerpo sólido natural pequeño que se mueve entre los planetas se llama meteoroide. Es el nombre de un cuerpo, no una promesa de que caerá algún día.
Si un cuerpo entra rápidamente en una atmósfera, su interacción con el aire produce luz y otros fenómenos físicos. Este suceso es un meteoro, conocido popularmente como «estrella fugaz». No cae ninguna estrella real. El fragmento puede perder toda su materia o sobrevivir parcialmente.
Un fragmento natural superviviente que alcanza la superficie es un ejemplo conocido de meteorito. Más precisamente, la Comisión F1 de la Unión Astronómica Internacional lo define como un cuerpo que ha sobrevivido a la fase meteórica sin vaporizarse por completo. El nombre también se aplica durante el posterior vuelo oscuro, cuando ha terminado la intensa pérdida de material, pero el fragmento aún no ha tocado el suelo. UAI: definiciones y aclaraciones.
Intenta ahora nombrar lo que describe cada ejemplo: ¿un objeto que sigue en el espacio, un suceso luminoso o materia que ha sobrevivido?
¿Qué nombre corresponde a la situación?
Predice la respuesta y elige una descripción. Las flechas del teclado cambian la selección.
No leas estos cinco nombres como una secuencia obligatoria. Un asteroide no tiene que convertirse en cometa, un meteoroide no tiene que entrar en una atmósfera y un meteoro no garantiza un meteorito. Incluso el límite entre un asteroide pequeño y un meteoroide es convencional: la definición de la UAI sitúa el tamaño superior del meteoroide en aproximadamente un metro, no en un umbral físico donde la materia cambie sus propiedades.
Cómo un fragmento pequeño produce un destello brillante
La velocidad de entrada puede alcanzar decenas de kilómetros por segundo. El cuerpo transfiere rápidamente energía al aire; el gas y la materia del cuerpo se calientan, y parte del material se vaporiza y se desprende de la superficie. Esta pérdida de material se llama ablación. La luz está relacionada con la materia caliente y con la excitación e ionización del gas: las partículas reciben energía y emiten luz en procesos posteriores.
Por tanto, «la piedra se quemó» no debe entenderse como una hoguera corriente. Un destello brillante tampoco mide el diámetro de la piedra superviviente. Procesos relacionados se estudian en el laboratorio: se lanzan partículas aceleradas contra un gas y se miden la pérdida de material, la luz y la ionización. NASA: meteoros de laboratorio.
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Un gramo a 20 km/s: qué cambia la velocidad
Tomemos un fragmento hipotético de masa m = 1 g que se mueve respecto a la atmósfera a v = 20 km/s. Es un ejemplo de cálculo, no un meteoro medido. La energía cinética del movimiento es:
E = (m(v)^(2))/(2).
Para obtener la energía E en julios, convertimos la masa a kilogramos y la velocidad a metros por segundo: m = 0,001 kg y v = 20 000 m/s.
E = (0,001 × (20 000())^(2))/(2).
El resultado es 200 000 J, es decir, 200 kJ.
Con la misma masa, duplicar la velocidad cuadruplica la energía, porque la velocidad está elevada al cuadrado. Duplicar la masa solo la duplica. Así, una masa pequeña puede transportar una energía de movimiento considerable.
Es la energía inicial, no la energía de la luz visible ni la de un impacto contra el suelo. Parte se destina a calentamiento, movimiento del gas y fragmentación; el propio fragmento pierde velocidad y masa. Sin un modelo de entrada, la fórmula no determina si sobrevivirá un meteorito.
Cuando la Tierra cruza una corriente de partículas con órbitas relacionadas, entran más cuerpos en la atmósfera y vemos una lluvia de meteoros. A menudo es materia que dejó antes un cometa; algunas corrientes están asociadas con asteroides. El cometa puede estar lejos: la Tierra atraviesa restos repartidos a lo largo de la órbita, no necesariamente su cola visible actual. NASA: lluvias de meteoros.
Una piedra sobre la mesa también guarda historia
La mayoría de los meteoritos encontrados procede de asteroides; también hay fragmentos de la Luna y Marte expulsados por impactos antiguos. En el laboratorio se estudian minerales, composición química, edades y señales de calentamiento o colisiones. Esto ayuda a reconstruir la historia del Sistema Solar primitivo. Sin embargo, «materia antigua» no significa «intacta desde el primer día»: cada muestra ha vivido acontecimientos distintos. NASA: qué nos cuentan los meteoritos.
Hay otra forma de obtener una muestra. El 24 de septiembre de 2023, OSIRIS-REx entregó en la Tierra rocas y polvo del asteroide Bennu. Aquí sabemos exactamente dónde se recogió la materia, y la muestra expuesta no atravesó de forma natural la atmósfera. Es una muestra traída por una misión, no un meteorito que cayó por sí solo. En un meteorito natural, el cuerpo de origen concreto suele ser desconocido: la relación se demuestra mediante varias pruebas, no solo por su aspecto. NASA: retorno de muestras de Bennu.
Comprueba lo aprendido: dos personas ven una estela brillante, pero no encuentran nada. ¿Podemos decir ya que vieron un meteorito? ¿Era la cola de un cometa?
Observaron un meteoro. Esa observación no permite saber si sobrevivió un meteorito. La cola de un cometa se forma alrededor de un núcleo activo en el espacio; un breve fenómeno luminoso atmosférico tiene otro mecanismo. Si se confirma el origen cósmico de un fragmento superviviente encontrado, llamaremos meteorito a esa muestra.
Los nombres ayudan a plantear las preguntas adecuadas: ¿qué cuerpo es, qué le ocurre y qué observamos realmente? Asteroides y cometas describen cuerpos menores del Sistema Solar; meteoroide, meteoro y meteorito distinguen un objeto pequeño, un suceso atmosférico y su posible resto material.
Vuelve al mapa del Sistema Solar para situar los cuerpos menores entre los planetas. En la próxima lección compararemos las distancias entre estos mundos.