Ian Stewart - Las matemáticas del cosmos

«¿Por qué? Porque lo he calculado.»

Respuesta de Isaac Newton a Edmond Halley cuando le preguntó cómo sabía que la ley de la inversa del cuadrado implica que la órbita de un planeta es una elipse.

Citada en Los grandes matemáticos,

H ERBERT W ESTREN T URNBULL

El 12 de noviembre de 2014, un alienígena inteligente que hubiera observado el sistema solar habría sido testigo de un evento desconcertante. Durante meses, una máquina minúscula siguió pasivamente, como inactiva, a un cometa a lo largo de su ruta alrededor del Sol. De repente, la máquina se despertó y escupió una máquina todavía más pequeña. Esta descendió hacia la superficie de carbón negro del cometa, la golpeó y... rebotó. Cuando finalmente se detuvo, se cayó sobre uno de sus lados y se atascó contra un precipicio.

El alienígena, al deducir que el aterrizaje no había ido como se esperaba, quizá no se quedase demasiado impresionado, pero el ingeniero responsable de las dos máquinas había logrado un hito sin precedentes: aterrizar una sonda espacial en un cometa. La máquina más grande era Rosetta, la más pequeña Philae, y el cometa era 67P/Churyumov-Gerasimenko. La misión fue llevada a cabo por la Agencia Espacial Europea y solo en llegar tardó más de diez años. A pesar del brusco aterrizaje, Philae consiguió la mayoría de sus objetivos científicos y envió información vital. Rosetta continúa activa según lo planeado.

¿Por qué aterrizar sobre un cometa? Los cometas son fascinantes por derecho propio y cualquier novedad que podamos descubrir sobre ellos es útil a la ciencia básica. En un plano más práctico, los cometas se acercan a la Tierra de vez en cuando, y una colisión podría provocar una enorme devastación, por lo que conviene averiguar de qué están hechos. Aunque se pudiera modificar la órbita de un cuerpo sólido lanzándole un cohete o un misil nuclear, si el cuerpo fuera esponjoso, este podría romperse y el problema empeoraría. Sin embargo, hay una tercera razón. Los cometas contienen material que se remonta al origen del sistema solar, de modo que pueden proporcionarnos pistas útiles sobre cómo nació nuestro mundo.

Los astrónomos creen que los cometas son bolas de nieve sucias, hielo cubierto por una fina capa de polvo. Philae se las arregló para confirmar esto en el cometa 67P antes de que sus baterías se descargasen y se quedara en silencio. Si la Tierra se formó a su distancia actual del Sol, tiene más agua de la que debería. ¿De dónde viene el agua extra? Una posibilidad fascinante es que llegara por el bombardeo de millones de cometas cuando el sistema solar se estaba formando. El hielo se fundió y nacieron los océanos. Puede que, sorprendentemente, haya un modo de comprobar esta teoría. El agua está hecha de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno aparece en tres formas atómicas distintas, conocidas como isótopos. Las tres tienen el mismo número de protones y electrones (uno de cada), pero diferente número de neutrones. El hidrógeno ordinario no tiene neutrones, el deuterio tiene uno y el tritio tiene dos. Si los océanos de la Tierra provienen de los cometas, la proporción de estos isótopos en los océanos y en la corteza, cuyas rocas también contienen gran cantidad de agua en su composición química, debería ser similar a las proporciones en los cometas.

El cometa «patito de goma» 67P, imagen tomada por Rosetta.

El análisis de Philae muestra que, en comparación con la Tierra, 67P tiene una proporción de deuterio mucho mayor. Se necesita más información sobre otros cometas para estar seguros, pero la teoría del origen «cometario» de los océanos está empezando a tambalearse. Los asteroides son una apuesta mejor.

La misión Rosetta es solo un ejemplo de la creciente habilidad del ser humano para enviar máquinas al espacio, ya sea para exploración científica o para uso diario. Esta nueva tecnología ha ampliado nuestras aspiraciones científicas. Hasta ahora, nuestras sondas espaciales han visitado todos los planetas del sistema solar y algunos cuerpos más pequeños, y nos han enviado sus instantáneas vacacionales.

El progreso ha sido rápido. Los astronautas estadounidenses aterrizaron en la Luna en 1969. La nave espacial Pioneer 10, lanzada en 1972, visitó Júpiter y continuó más allá del sistema solar. Pioneer 11 la siguió en 1973 y también visitó Saturno. En 1977, Voyager 1 y Voyager 2 partieron a explorar esos mundos y los planetas todavía más lejanos, Urano y Neptuno. Otra nave, lanzada por diferentes naciones o grupos de naciones, ha visitado Mercurio, Venus y Marte. Algunas incluso han aterrizado en Venus y Marte, y han enviado valiosa información. Cuando escribo esto en 2015, hay cinco sondas en órbita vehículos de superficie que exploran Marte. Cassini está en órbita alrededor de Saturno; la nave espacial Dawn orbita el antiguo asteroide, recientemente ascendido a planeta enano, Ceres, y la nave New Horizons acaba de pasar por el planeta enano más famoso del sistema solar, Plutón, y nos ha enviado imágenes asombrosas de él. Su información nos ayudará a resolver los misterios de este cuerpo enigmático y sus cinco lunas. Ya ha mostrado que Plutón es ligeramente más grande que Eris, un planeta enano mucho más distante que previamente se pensaba que era mayor. Plutón fue reclasificado como planeta enano para excluir a Eris del estatus de planeta, aunque ahora descubrimos que no era necesario habernos tomado esa molestia.

El 14 de julio de 2015, la sonda espacial de la NASA, New Horizons, envió a la Tierra esta imagen histórica de Plutón, la primera en la que aparecen con claridad las características del planeta enano.

También estamos empezando a explorar cuerpos menores pero igual de fascinantes: lunas, asteroides y cometas. Quizá no sea Star Trek, pero la frontera final se está abriendo.

La exploración espacial es una ciencia básica y, mientras la mayoría de nosotros estamos intrigados por los nuevos descubrimientos, algunos prefieren que sus impuestos produzcan rendimientos más terrenales. En lo que se refiere al día a día, nuestra habilidad para crear modelos matemáticos precisos de cuerpos que interactúan bajo la gravedad ha ofrecido al mundo una gama de maravillas tecnológicas que dependen de satélites artificiales: televisión por satélite, una red telefónica internacional muy eficiente, satélites meteorológicos, satélites de observación de las tormentas magnéticas del Sol, satélites que observan el medio ambiente y mapean el globo, e incluso satélites de navegación para los coches, gracias al Sistema de Posicionamiento Global (GPS, por sus siglas en inglés: