El polvo zodiacal

En órbita alrededor del Sol, además de los planetas, sus satélites y los enjambres de cuerpos menores, hay una nube de polvo. Podemos verla como una luz fantasmagórica a lo largo del zodíaco, después del anochecer y antes del alba, desde un sitio oscuro como la playa de los Troncos en Bariloche.

Su composición, su origen y su dinámica son todavía un poco misteriosa. Debe haber una fuente de este polvo, ya que de otra manera el viento y la luz solar lo disiparían. El propio Sol es una de las fuentes, ya que la naturaleza eruptiva de su superficie constantemente está inyectando materia en el medio interplanetario. La sonda Parker lo está caracterizando en el sistema solar interior a la órbita de la Tierra. Por fuera, uno puede imaginar algunos infrecuentes choques en el cinturón de asteroides (que ocasionalmente se han visto). Se conocen "bandas" de polvo zodiacal a distintas elevaciones por encima o por debajo de la eclíptica, lo cual apuntaría a un origen múltiple. Pero evidencia sólida no hay mucha.

Algunas naves de exploración interplanetaria han llevado sensores para detectar los impactos con estos granos de polvo (la mayoría mucho menores que lo que llamamos polvo en la Tierra). Una de las observaciones que más me ha llamado la atención en los últimos tiempos es la realizada por el robot Juno, en su larga e intrincada trayectoria hacia el planeta Júpiter. Juno detectó una suficiente cantidad de impactos con granos de polvo interplanetario como para caracterizar la nube de polvo zodiacal entre 1 y 5 unidades astronómicas de distancia solar. La detección fue indirecta: es la primera nave en llevar paneles solares a las regiones exteriores del sistema, y los impactos contra ellos pudieron ser detectados por la cámara de navegación, que observa las estrellas. La nave entera, de este modo, ha funcionado como un detector de polvo de 60 metros cuadrados de apertura, barriendo un volumen enorme de espacio, logrando así una eficiencia incluso mayor que la de los detectores de polvo dedicados en misiones anteriores. 

Se ha publicado recientemente los resultados de estas mediciones, y la sorpresa que reveló es que el planeta Marte parece ser una de las fuentes significativas del polvo zodiacal, formando una nube en su plano orbital entre la órbita de la Tierra y la resonancia 4:1 con Júpiter. Los datos crudos requirieron un cuidadoso análisis, poque la nave fue husmeando a distintas distancias, distintas inclinaciones y distintas velocidades a medida que progresaba en su ruta a Júpiter. Uno de los gráficos de los datos es el siguiente:

La curva negra muestra los impactos diarios cuando Juno ya estaba fuera de la eclíptica. Los astrónomos logran explicar esta distribución de polvo como originada en Marte (la parte principal, que está casi en la eclíptica) más una parte dispersada por acción de Júpiter sobre ella, con inclinación de algo menos de 10 grados. Queda una cosa así:

El resultado del modelo produce una luz zodiacal en el plano del cielo que es compatible con las mediciones infrarrojas de los observatorios espaciales COBE e IRAS, entre otros. También logran explicar por qué el polvo desaparece más allá de las resonancias 4:1 y 5:1, una indicación de que los granos se encuentran en órbitas casi circulares. Esa evidencia es incompatible con un origen del polvo en las colas de los cometas, por ejemplo.

Lo que permanece misterioso es la fuente del polvo. ¿Será el propio planeta Marte, con sus periódicas tormentas globales? ¿Qué fuerza podría darle a parte de ese polvo la necesaria velocidad de escape (unos 5 km/s)? ¿O serán Fobos y Deimos, de donde el polvo formado por micrometeoritos podría salir eyectado con mayor facilidad? Por ahora, esto no se sabe.

 

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El interesante paper es:

Jorgensen et al., Distribution of Interplanetary Dust Detected by the Juno Spacecraft and Its Contribution to the Zodiacal Light, Journal of Geophysical Research: Planets, 126:e2020JE006509 (2021). De allí tomé las imágenes. Salvo la foto, que es mía.