El polvo cósmico podría ser más esponjoso de lo que pensábamos

El polvo cósmico no solo ofrece imágenes impresionantes como las de los Pilares de la Creación, sino que también proporciona los materiales necesarios para formar planetas y asteroides. Sin embargo, su apariencia, especialmente en términos de su porosidad (es decir, cuántos agujeros tiene), ha sido un tema de debate entre los astroquímicos durante décadas. Un nuevo estudio liderado por Alexey Potapov de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y sus coautores, publicado en The Astronomy and Astrophysics Review, sugiere que el polvo que compone gran parte del universo podría ser más esponjoso de lo que se pensaba originalmente.

La porosidad del polvo es crucial porque afecta la química que ocurre en las nubes de material que flotan entre planetas y estrellas. En particular, la superficie del polvo disponible para actuar como catalizador en reacciones químicas importantes, como la formación de H2, es drásticamente mayor si el polvo es poroso en lugar de compacto, como se planteaba en modelos más tradicionales. Además, el polvo más poroso tiene formas de atrapar volátiles en su estructura, protegiéndolos de las condiciones adversas del espacio exterior y permitiendo que las partículas de polvo transporten estas sustancias frágiles, como el agua, a sitios protoplanetarios, como la Tierra primitiva.

Es importante destacar que existen dos tipos de porosidad al hablar de los agujeros entre las partículas de polvo espacial. La primera es la porosidad intrínseca, donde hay agujeros intencionales en el material, algo equivalente a un buckyball con un gran agujero en el medio de su estructura. La segunda es la porosidad extrínseca, donde hay espacios entre partículas que fueron aplastadas juntas como parte de la atracción gravitacional entre ellas.

Los autores basaron su argumento en cuatro piezas diferentes de evidencia observacional. La primera son muestras de polvo que fueron recolectadas como parte de varias misiones, incluyendo Stardust y Rosetta. La segunda son observaciones remotas de los espectros de polvo en el medio interestelar. La tercera es el crecimiento experimental de polvo sintético en un laboratorio. Y finalmente, la cuarta son simulaciones, tanto a escala de colisión de partículas como también a una escala atomística de la estructura del polvo en sí.

Stardust fue lanzada en 1999 con el propósito expreso de atravesar la coma del cometa Wild 2 y regresar a la Tierra con esa muestra para que pudiera ser analizada con equipos de laboratorio avanzados. Rosetta fue lanzada en 2004 con la intención de visitar el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko y estudiar su entorno, incluyendo el polvo que forma su coma. Ambas misiones encontraron cantidades significativas de polvo tanto compacto como poroso, con algunas muestras porosas alcanzando hasta el 99% de porosidad.

Los estudios de polarización del polvo en el medio interestelar establecieron límites ligeramente más bajos sobre la fluffiness de las partículas de polvo. Los datos de un estudio particular de ALMA sobre HL Tau pusieron la porosidad del polvo en alrededor del 90%, que los autores creen que podría haber sido reducida por colisiones repetidas entre partículas de polvo que lo compactaron. Un estudio diferente del sistema IM Lup recopiló datos sobre la dispersión del sistema que se ajustaron a modelos de polvo como agregados fractales con radios relativamente pequeños.

El crecimiento de polvo cósmico en un planeta parece contraintuitivo, pero los investigadores han intentado hacerlo utilizando un láser para ablacionar rocas y luego intentar depositar el gas y polvo resultantes. En estas simulaciones de laboratorio, la deposición resultante es siempre extremadamente porosa, coincidiendo con los datos recopilados por Rosetta y Stardust.

El modelado confirmó una cantidad similar de porosidad, especialmente para modelos de interacciones de polvo de tipo hit-and-stick, que fueron particularmente buenos para causar porosidad extrínseca. El modelado atomístico también mostró cómo tener microporos internos en muestras que eran intrínsecamente porosas podría albergar moléculas de agua y hacerlas menos propensas a sublimarse en el espacio interplanetario.

En última instancia, aunque hay abundante evidencia anecdótica de polvo espacial altamente poroso, no hay suficiente para probar de manera concluyente que la mayoría del polvo en el espacio se asemeje a una esponja en lugar de a un pilar sólido. Como siempre, los autores creen que se necesitan más datos antes de llegar a una respuesta definitiva sobre si eso es común en todo el universo o no. Si lo es, tal vez alguien le pida a una IA que actualice la famosa imagen de los Pilares de la Creación para agregar algunos agujeros notables.

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