Dos científicos suizos buscan hielo en los cometas

Nicolas Thomas, de 63 años, delante de una de las grandes cámaras de termovacío del Instituto de Física de la Universidad de Berna. SWI swissinfo.ch

Con un nuevo artefacto, dos astrofísicos de la Universidad de Berna esperan acercarse un poco más al secreto de la formación del sistema solar. Sospechan que la clave está en el hielo que puede formarse en la capa de polvo de los cometas.

En un pequeño laboratorio de la Universidad de Berna, los dos científicos prueban los dispositivos que quieren enviar al espacio.

En esta prueba, ambos expertos colocan un ordenador de uso doméstico en una mesa vibratoria. Tras una fuerte fuerza giratoria, las piezas de plástico vuelan por la sala y chocan con el grueso cristal separador. El ordenador acaba estropeado.

En la sala contigua, Nicolas Thomas, profesor de física experimental, observa lo ocurrido a través del cristal blindado. Thomas conoce cuáles son las fuerzas que actúan sobre los dispositivos, por un lado, y sobre las personas, por el otro, durante la puesta en marcha de un cohete.

En 2016, él mismo estuvo en Baikonur (Rusia) presenciando el lanzamiento al espacio de un cohete que transportaba una cámara CaSSIS. Un proyecto en el que desempeñó un papel clave.

“Estaba a unos cuatro o cinco kilómetros del lugar del despegue. Fue toda una experiencia. Te tiembla todo el cuerpo cuando comienza a elevarse y piensas: ¡pobre instrumento, tiene que sobrevivir esto!”.

Y eso no es todo: tras el aparatoso lanzamiento, se adentra en el vacío, el dispositivo tiene que sobrevivir al choque de la nave al separarse del cohete y, por último, se expone a una fuerte radiación en el espacio.

Junto con el estudiante de astrofísica Linus Stöckli, Thomas ha desarrollado un nuevo tipo de artefacto que ambos esperan utilizar en una misión a un cometa.

Con el uso de este nuevo instrumento esperan descubrir hielo bajo la superficieEnlace externo. Eso podría ayudar a revelar alguno de los misterios sobre la formación del sistema solar, concretamente cuando el hielo y el polvo se unieron.

“Estudiando la superficie de un cometa, al menos unos centímetros por debajo de la superficie real, tenemos la oportunidad de acercarnos al menos un poco el proceso de formación del sistema solar”, afirma Thomas.

Dado que los cometas son probablemente restos de la formación del sistema solar, pueden ofrecer una visión de la época poco posterior -relativamente- al nacimiento del sol.

Entre otras cosas, el análisis del hielo puede proporcionar pistas sobre cómo surgió la combinación de polvo y hielo en los inicios del sistema solar.

En noviembre de 2014, la misión de la ESA RosettaEnlace externo (ESA, Agencia Espacial Europea), en la que participó la Universidad de Berna, demostró que una sonda espacial puede aterrizar en un cometa. El módulo de aterrizaje se posó en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, aunque con algunas dificultades.

Cómo funciona el artefacto

En su laboratorio, Linus Stöckli hace una demostración de cómo funciona su artefacto, que parece una lavadora, pero que en realidad puede utilizarse para realizar mediciones. Todo ello utilizando un espectrómetro disponible en el mercado.

Así es como intenta -en el vacío- descifrar diferentes mezclas de polvo y hielo, para descubrir exactamente cómo se relacionan ambos.

Linus Stöckli con la placa en la que se colocan las muestras en modo de prueba. SWI swissinfo.ch

Para Linus Stöckli, el reto consiste en utilizar sus mediciones para distinguir entre polvo y hielo. “Si lo conseguimos, podremos desarrollar un nuevo instrumento para enviarlo al espacio”, explica el científico.

Un espectrómetro disponible en el mercado no es adecuado para ello. Los dos astrofísicos tendrían que construir un aparato lo más pequeño y robusto posible para que quepa en un módulo de aterrizaje, por ejemplo, y pueda soportar las condiciones del espacio.

El dispositivo utilizado por estos expertos berneses es un espectrómetro de terahercios. Hasta ahora, esta tecnología se ha utilizado para los controles de seguridad en los aeropuertos o para los exámenes médicos de piel.

Sin embargo, añade Nicolas Thomas, aún no se ha utilizado para instrumentos espaciales. La idea fue de un profesor especializado en física láser compañero suyo.

La espectrometría de terahercios es una nueva gama de longitudes de onda que ahora es accesible gracias a las nuevas tecnologías, explica Nicolas Thomas.

En un futuro próximo, él y su compañero planean utilizar una antena para enviar fotones en un experimento. Estos se reflejarán -el método más factible- o se enviarán a través de una muestra. Los datos que lleguen al receptor deberían permitirles determinar la composición de los primeros centímetros bajo la superficie de un cometa.

Según Carsten Güttler, planetólogo de la Universidad de Münster (Alemania) especializado en termofísica y cometas, esta capa podría proporcionar información sobre el origen de nuestro sistema solar.

El planteamiento de la Universidad de Berna es “muy prometedor”, afirma Güttler. Conoce el proyecto, pero no participa en él. Güttler considera la idea “especialmente emocionante”, y añade que no conoce ningún instrumento de este tipo en el campo de la investigación de cometas.

El radar y los infrarrojos, entre los que se encuentran las longitudes de onda de los terahercios, ya se han utilizado anteriormente en cometas. Aunque el radar ofrece una mejor penetración en la superficie, la resolución en píxeles de las ondas reflejadas es baja. Y los infrarrojos, que tienen una buena resolución, no penetran lo suficiente en la subsuperficie.

Financiación del gobierno federal y de la Agencia Espacial Europea

Nicolas Thomas subraya que la espectroscopia de terahercios es una tecnología completamente nueva para los viajes espaciales. “Creo que esa es una de las razones por las que las agencias espaciales están interesadas en ella”.

El investigador siempre ha considerado fundamental para su trabajo pensar en nuevos instrumentos e intentar realizar nuevas mediciones para hacer descubrimientos sobre la superficie de los planetas.

Pero es imprescindible que las mediciones de laboratorio den resultados claros, lo que puede llevar años. “Si se quiere instalar un dispositivo de este tipo en una sonda espacial, hay que pensar en todas las posibilidades en las que podría ocurrir algo malo”, señala Stöckli, estudiante de doctorado.

Por ejemplo, si componentes defectuosos interfieren en las mediciones y falsean los resultados. Porque una vez enviado, no se puede corregir nada.

La Secretaría de Estado suiza de Educación, Investigación e Innovación (SEFRI por sus siglas en francés) apoya actualmente el proyecto con 1,3 millones de francos suizos por un periodo de tres años, mientras que la Agencia Espacial Europea (ESA) financia la fase inicial con 90.000 euros.

Larga experiencia con instrumentos para viajes espaciales

Thomas ya ha codesarrollado varios dispositivos que actualmente se utilizan en el espacio. Nos muestra con orgullo los datos que la cámara CaSSis de Marte envía a su teléfono móvil cada 15 minutos a través del Centro Europeo de Operaciones Espaciales de Darmstadt.

El profesor reconoce que es un auténtico “adicto” a los datos. “Para mí es un verdadero subidón cuando veo los primeros datos procedentes de un dispositivo en el que he trabajado”.

Thomas calcula que el artefacto podría utilizarse en una misión a principios de la década de 2040. Para entonces, el científico llevaría más de una década jubilado.

“Eso es algo muy difícil en todo esto, el estar trabajando en un proyecto que puede que nunca veas tú mismo”. Pero así de lento es el proceso científico, forma parte de la profesión.

La oportunidad de ayudar a dar forma al futuro inspira a Nicolas Thomas. Este dispositivo también podría reforzar la posición de Suiza en la comunidad espacial internacional. Según el experto, es bueno que Suiza muestre su liderazgo en este campo. Por otro lado, también aumentaría la visibilidad ante la NASA, que está muy interesada en una colaboración conjunta con Suiza. “Nos permite poner una banderita suiza y decir: ¡esta es nuestra contribución!”.

Texto adaptado del alemán por Carla Wolff