Historia de la observación de los cometas

La humanidad ha observado cometas durante miles de años, pero solo en los últimos siglos se han estudiado como fenómenos astronómicos . Antes de la época moderna, los grandes cometas causaban temor en todo el mundo, considerados malos presagios que anunciaban desastres y caos; por ejemplo, el paso del cometa Halley en 1066 se interpretó como el anuncio de la conquista normanda de Inglaterra . A medida que la astronomía desarrolló teorías planetarias, comprender la naturaleza y composición de los cometas se convirtió en un misterio complejo y un amplio campo de estudio.

El cometa Halley, que reaparece cada 75-76 años, fue fundamental para el estudio de los cometas y sus órbitas. Pensadores como Immanuel Kant, en el siglo XVIII, formularon hipótesis sobre la composición física de los cometas. Hoy en día, se entiende bien que los cometas son "bolas de nieve sucias" en órbitas excéntricas alrededor del Sol, pero siguen siendo objeto de fascinación científica y popular. En 1994, el cometa Shoemaker-Levy se estrelló espectacularmente contra la atmósfera de Júpiter. En 1997, miembros de la secta Heaven's Gate cometieron suicidio colectivo, inspirados por el paso del cometa Hale-Bopp . Desde 1985, un total de 8 cometas han sido visitados por naves espaciales .

Según fuentes antiguas, como los huesos oraculares chinos , se sabe que los humanos han notado sus apariciones durante milenios. ^{[ 1 ]} Se sabe poco sobre lo que la gente pensaba acerca de los cometas antes de Aristóteles, quien observó el cometa que lleva su nombre , y la mayor parte de lo que se sabe proviene de fuentes indirectas. A partir de tablillas astronómicas cuneiformes y obras de Aristóteles, Diodoro Sículo, Séneca y una atribuida a Plutarco pero que ahora se cree que es de Aecio, se observa que los filósofos antiguos se dividieron en dos grupos principales. Algunos creían que los cometas eran entidades astronómicas; otros afirmaban su naturaleza meteorológica. ^{[ 2 ]}

Los meteoros y cometas eran de gran importancia para los nativos de México. Los meteoros eran vistos alternativamente como flechas de dioses estelares, como colillas de cigarros e incluso como excremento. Se creía que las flechas podían alcanzar animales o personas y se temían al caminar de noche. Los cometas eran concebidos como estrellas humeantes y malos presagios, por ejemplo, anunciando la muerte de un gobernante. ^{[ 3 ]}

Los antiguos registros chinos de apariciones de cometas han sido particularmente útiles para los astrónomos modernos . Son precisos, extensos y consistentes a lo largo de tres milenios. Las órbitas pasadas de muchos cometas se han calculado completamente a partir de estos registros y, en particular, se utilizaron en relación con el cometa Halley . ^{[ 5 ]} Los antiguos chinos tomaban decisiones importantes observando presagios celestes, y los cometas eran un presagio importante, siempre desastroso. Según la teoría de Wu Xing (también conocida como los cinco elementos), se creía que los cometas significaban un desequilibrio entre el yin y el yang . ^{[ 6 ]} Los emperadores chinos empleaban observadores específicamente para vigilarlos. Algunas decisiones importantes se tomaron como resultado. Por ejemplo, el emperador Ruizong de Tang abdicó después de la aparición de un cometa en el año 712 d. C. ^{[ 7 ]} Se creía que los cometas tenían un significado militar. Por ejemplo, la fragmentación de un cometa en el año 35 d. C. se interpretó como un presagio de la destrucción de Gongsun Shu por Wu Han . ^{[ 8 ]}

Según la mitología nórdica, los cometas eran en realidad parte del cráneo del gigante Ymir. Según el relato, Odín y sus hermanos mataron a Ymir tras la batalla del Ragnarok y comenzaron a construir el mundo (la Tierra) a partir de su cadáver. Crearon los océanos con su sangre, la tierra con su piel y músculos, la vegetación con su cabello, las nubes con su cerebro y el cielo con su cráneo. Cuatro enanos, correspondientes a los cuatro puntos cardinales, sostenían el cráneo de Ymir sobre la Tierra. Según este relato, los cometas en el cielo, como creían los nórdicos, eran fragmentos del cráneo de Ymir que caían del cielo y se desintegraban. ^{[ 9 ]}

El único lugar del mundo donde se venera un cometa es en un templo de Roma. Fue un cometa que el divino Augusto consideró particularmente propicio para sí mismo, ya que apareció al comienzo de su reinado durante los juegos que ofreció en honor de Venus Genetrix poco después de la muerte de su padre, cuando era miembro del cuerpo religioso fundado por César . ^{[ 10 ]}

En el primer libro de su Meteorología , Aristóteles expuso la visión de los cometas que prevalecería en el pensamiento occidental durante casi dos mil años. Rechazó las ideas de varios filósofos anteriores que consideraban a los cometas como planetas , o al menos como un fenómeno relacionado con ellos, argumentando que, mientras los planetas limitaban su movimiento al círculo del Zodíaco , los cometas podían aparecer en cualquier parte del cielo. ^{[ 11 ]} En cambio, describió los cometas como un fenómeno de la atmósfera superior , donde se acumulaban exhalaciones calientes y secas que ocasionalmente estallaban en llamas. Aristóteles atribuyó a este mecanismo la existencia no solo de los cometas, sino también de los meteoros , la aurora boreal e incluso la Vía Láctea . ^{[ 12 ]} Aristóteles introdujo su teoría sobre el origen de los cometas afirmando primero que el mundo se dividía en dos partes: la Tierra y los cielos. Las partes superiores de la Tierra, debajo de la Luna, contenían fenómenos como la Vía Láctea y los cometas. Estos fenómenos se crearon a partir de una mezcla de cuatro elementos que se encuentran naturalmente en la Tierra: agua, tierra, fuego y aire. Aristóteles teorizó que la Tierra era el centro del universo, rodeado de otros planetas y estrellas. El universo, o mejor conocido como los cielos, llenaba el vacío sobre la atmósfera terrestre con un quinto elemento llamado "éter". Aristóteles creía que los cometas eran estrellas fugaces que evolucionaron hacia algo muy diferente. Esto demostró que los cometas provenían de una combinación de los elementos que se encuentran en la Tierra. Los cometas no podían provenir de los cielos, ya que estos son inmutables, mientras que los cometas cambian constantemente a medida que se mueven por el espacio. ^{[ 13 ]} Aristóteles creía que los cometas eran estrellas fugaces que evolucionaron hacia algo muy diferente. Aristóteles consideraba a los cometas como una forma específica de estrellas fugaces que pueden ocurrir bajo una combinación muy delicada de condiciones físicas. Se desconoce cuántas apariciones de cometas presenciaron Aristóteles y sus contemporáneos, o cuánta información observacional cuantitativa tenían sobre la trayectoria, el movimiento y la duración de los cometas. ^{[ 14 ]}

La teoría de Anaxágoras y Demócrito se desvió de la de Aristóteles, ya que creían que los cometas eran solo imágenes residuales o sombras de eclipses planetarios. Pitágoras afirmaba que los cometas eran planetas que giraban alrededor del Sol durante un período de tiempo más largo a través del borde del Sol. ^{[ 15 ]} Hipócrates de Quíos y Esquilo tenían una creencia similar a la de Pitágoras, ya que ambos creían que los cometas eran planetas con propiedades especiales. Quíos y Esquilo teorizaron que los cometas son planetas que tienen una cola inmaterial producida por la atmósfera. La teoría de Aristóteles sobre la creación y las propiedades de un cometa prevaleció hasta el siglo XVII. ^{[ 13 ]} Muchos filósofos y astrólogos propusieron sus propias teorías para intentar explicar el fenómeno de un cometa, pero solo dos fueron relevantes. La teoría de Aristóteles seguía prevaleciendo, junto con la de Séneca.

Séneca creía que los cometas provenían de la región celeste del universo. Se opuso firmemente a la teoría de Aristóteles de que los cometas se formaban a partir del elemento fuego, afirmando que el fuego de los cometas crecería si alguna vez penetraran en las capas más profundas de la atmósfera. Séneca reconoció las fallas en su teoría, ya que comprendía que observar un cometa con precisión y constancia era sumamente difícil. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Séneca el Joven , en sus Cuestiones Naturales , observó que los cometas se movían regularmente por el cielo y no se veían afectados por el viento, un comportamiento más típico de los fenómenos celestes que de los atmosféricos. Si bien admitió que los demás planetas no aparecen fuera del Zodíaco, no veía razón alguna para que un objeto similar a un planeta no pudiera moverse por cualquier parte del cielo. ^{[ 18 ]}

Hasta el siglo XVI, los cometas solían considerarse malos presagios de muertes de reyes o nobles, o catástrofes inminentes, o incluso se interpretaban como ataques de seres celestiales contra los habitantes terrestres. ^{[ 19 ] [ 20 ]} La imagen más antigua conocida de un cometa es la del cometa Halley, representado como un presagio aterrador en el Tapiz de Bayeux , que registró la conquista normanda de Inglaterra en 1066 d. C. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Se ha afirmado que otra ilustración publicada en la Crónica de Núremberg en 1493 representa la aparición del cometa en 684 d. C., ^{[ 23 ]} pero el mismo grabado en madera se utiliza en esa crónica para otros cometas del siglo XI, y no hay evidencia de que la imagen sea otra cosa que una imagen genérica de un cometa, creada para la edición de 1493. ^{[ 24 ]}

En el imperio islámico, Nasir al-Din al-Tusi utilizó el fenómeno de los cometas para refutar la afirmación de Ptolomeo de que la Tierra estacionaria puede determinarse mediante la observación. ^{[ 25 ]} Ali Qushji , en su obra Sobre la supuesta dependencia de la astronomía de la filosofía , rechazó la física aristotélica y separó completamente la filosofía natural de la astronomía. Tras observar cometas, Ali Qushji concluyó, basándose en la evidencia empírica más que en la filosofía especulativa, que la teoría de la Tierra en movimiento es tan probable como la de la Tierra estacionaria y que no es posible deducir empíricamente cuál de las dos teorías es verdadera. ^{[ 26 ]}

A mediados del siglo XVI, el matemático Jean Peña se opuso a la teoría de los cometas de Aristóteles estudiando la física y las matemáticas que explican el fenómeno. Dedujo que los cometas mantenían su apariencia visual independientemente del ángulo de visión cerca del horizonte solar. Peña argumentó que la orientación y la apariencia de los cometas se debían a las leyes de la física espacial. Afirmó que los cometas se encontraban a mayor distancia de la Tierra que la Luna, ya que la pasarían a mayor velocidad debido a la gravedad terrestre . La cola de un cometa apunta hacia el Sol mientras se desplaza por el espacio, según las leyes de la refracción. La cola del cometa está compuesta de un elemento similar al aire, transparente en el espacio, pero solo cuando está orientada en dirección opuesta al Sol. La visibilidad de la cola se explica por la reflexión de los rayos solares en ella. Las leyes de refracción permiten que el ojo humano vea visualmente la cola de un cometa en el espacio en una posición diferente a la que realmente está debido al reflejo del Sol. ^{[ 27 ]}

Un gran cometa apareció en el cielo sobre Europa en 1577 d. C. Tycho Brahe decidió intentar estimar la distancia a este cometa midiendo su paralaje , el efecto por el cual la posición o dirección de un objeto parece diferir cuando se observa desde diferentes posiciones. Propuso que los cometas (al igual que los planetas) regresan a sus respectivas posiciones en el cielo, lo que significa que los cometas también siguen una trayectoria elíptica alrededor del Sol. Por otro lado, astrónomos como Johannes Kepler creen que estos cuerpos celestes se mueven en un curso lineal a través del cosmos. ^{[ 28 ]} El paralaje de un objeto más cercano en el cielo es mayor que el de los objetos distantes. Después de observar el Gran Cometa de 1577 , Tycho Brahe se dio cuenta de que la posición de un cometa en el cielo permanecía igual independientemente de dónde se midiera en Europa. ^{[ 29 ]} La diferencia en la posición del cometa debería haber sido mayor si el cometa se encontraba dentro de la órbita de la Tierra. Según los cálculos de Brahe, dentro de la precisión de las mediciones, el cometa debe estar al menos cuatro veces más lejos que la Tierra de la Luna . ^{[ 30 ] [ 31 ]} Los bocetos encontrados en uno de los cuadernos de Brahe parecen indicar que el cometa pudo haber viajado cerca de Venus . No solo eso, Tycho observó el paso del cometa por Mercurio, Marte y el Sol también. ^{[ 32 ]} Después de este descubrimiento, Tycho Brahe creó un nuevo modelo del Universo —un híbrido entre el modelo geocéntrico clásico y el heliocéntrico que había sido propuesto en 1543 por el astrónomo polaco Nicolás Copérnico— para agregar cometas. ^{[ 33 ]} Brahe realizó miles de mediciones muy precisas de la trayectoria del cometa, y estos hallazgos contribuyeron a la teoría de Johannes Kepler sobre las leyes del movimiento planetario y a la comprensión de que los planetas se mueven en órbitas elípticas . ^{[ 34 ]}

Aunque ya se había demostrado la existencia de los cometas en el espacio, la cuestión de cómo se movían se debatió durante la mayor parte del siglo siguiente. Incluso después de que Johannes Kepler determinara en 1609 que los planetas se movían alrededor del Sol en órbitas elípticas , se mostró reacio a creer que las leyes que regían el movimiento de los planetas también influyeran en el movimiento de otros cuerpos; creía que los cometas viajaban entre los planetas en línea recta, y fue necesario que Edmond Halley demostrara que sus órbitas son, de hecho, curvas. ^{[ 35 ]} Galileo Galilei , aunque era un firme copernicano , rechazó las mediciones de paralaje de Tycho y su Discurso sobre los cometas se adhirió a la noción aristotélica de que los cometas se movían en línea recta a través de la atmósfera superior. ^{[ 36 ]}

El asunto se resolvió con el brillante cometa descubierto por Gottfried Kirch el 14 de noviembre de 1680. Astrónomos de toda Europa siguieron su posición durante varios meses. En 1681, el pastor sajón Georg Samuel Doerfel expuso sus pruebas de que los cometas son cuerpos celestes que se mueven en parábolas cuyo foco es el Sol. Luego, Isaac Newton , en sus Principia Mathematica de 1687, demostró que un objeto que se mueve bajo la influencia de su ley de gravitación universal del inverso del cuadrado debe trazar una órbita con forma de sección cónica , y demostró cómo ajustar la trayectoria de un cometa a través del cielo a una órbita parabólica, utilizando el cometa de 1680 como ejemplo. ^{[ 37 ]} Evidentemente , Bernard de Fontenelle, comprendiendo que los cometas pierden materia al acercarse al Sol, escribió en 1686: «Nos creemos desdichados cuando aparece un cometa, pero la desgracia es del cometa». ^{[ 38 ]}

Las teorías que los astrólogos y filósofos habían formulado antes del siglo XVII seguían vigentes cuando Isaac Newton comenzó a estudiar matemáticas y física. John Flamsteed, uno de los astrónomos más destacados de la era newtoniana, revisó la teoría de Descartes para demostrar que los cometas eran planetas. El movimiento de los cometas se debía a fuerzas magnéticas y de partículas vorticiales, y sus colas eran físicas, no solo un reflejo. La revisión de Flamsteed contradecía a Aristóteles y a muchas otras teorías sobre los cometas, ya que creían que estos provenían de la Tierra y poseían propiedades especiales que los diferenciaban del resto de los fenómenos espaciales. Sin embargo, Newton rechazó la revisión de Flamsteed. Newton teorizó que las propiedades de estos fenómenos no se debían a fuerzas magnéticas, ya que estas pierden su efecto con el calor. Newton concluyó su estudio de los cometas al revisar la teoría de Flamsteed, que sostenía que el movimiento de un cometa se debía a una fuerza que actuaba sobre él. Isaac Newton creía que el movimiento de los cometas provenía de una fuerza de atracción, ya fuera por los efectos naturales del Sol o por algún otro fenómeno. El descubrimiento de Newton sobre el movimiento de los cometas impulsó el estudio general de estos como parte del firmamento. ^{[ 39 ]}

Halley inicialmente coincidió con el consenso de larga data de que cada cometa era una entidad diferente que realizaba una sola visita al Sistema Solar. ^{[ 40 ]} En 1705, aplicó el método de Newton a 23 apariciones cometarias que habían ocurrido entre 1337 y 1698. Halley notó que tres de ellas, los cometas de 1531, 1607 y 1682, tenían elementos orbitales muy similares , y además pudo explicar las ligeras diferencias en sus órbitas en términos de perturbación gravitacional de Júpiter y Saturno . Confiado en que estas tres apariciones habían sido tres apariciones del mismo cometa, predijo que volvería a aparecer en 1758-59. ^{[ 41 ] [ 40 ] [ 23 ]} (Anteriormente, Robert Hooke había identificado el cometa de 1664 con el de 1618, ^{[ 42 ]} mientras que Giovanni Domenico Cassini había sospechado la identidad de los cometas de 1577, 1665 y 1680. ^{[ 43 ]} Ambos estaban equivocados.) La fecha de regreso predicha de Halley fue posteriormente refinada por un equipo de tres matemáticos franceses: Alexis Clairaut , Joseph Lalande y Nicole-Reine Lepaute , quienes predijeron la fecha del perihelio del cometa de 1759 con una precisión de un mes. ^{[ 44 ]} Halley murió antes del regreso del cometa; ^{[ 40 ]} cuando regresó como se predijo, se le conoció como el Cometa Halley (con la designación posterior de 1P/Halley). El cometa aparecerá de nuevo en 2061.

En el siglo XIX, el Observatorio Astronómico de Padua fue un epicentro en el estudio observacional de cometas. Dirigido por Giovanni Santini (1787-1877) y sucedido por Giuseppe Lorenzoni (1843-1914), este observatorio se dedicó a la astronomía clásica, principalmente al cálculo de las órbitas de nuevos cometas y planetas, con el objetivo de compilar un catálogo de casi diez mil estrellas y cometas. Situado en el norte de Italia, las observaciones de este observatorio fueron clave para establecer importantes cálculos geodésicos, geográficos y astronómicos, como la diferencia de longitud entre Milán y Padua, así como entre Padua y Fiume. ^{[ 45 ]} Además de estas observaciones geográficas, la correspondencia dentro del observatorio, en particular entre Santini y otro astrónomo del observatorio, Giuseppe Toaldo, muestra la importancia de las observaciones orbitales de cometas y planetas no solo para el Observatorio en su conjunto, sino también para el resto de Europa y el mundo científico. ^{[ 46 ]}

Entre los cometas con períodos lo suficientemente cortos como para haber sido observados varias veces en el registro histórico, el cometa Halley es único porque es consistentemente lo suficientemente brillante como para ser visible a simple vista mientras pasa por el sistema solar interior. Desde la confirmación de la periodicidad del cometa Halley, se han descubierto otros cometas periódicos mediante el uso del telescopio . El segundo cometa que se descubrió que tenía una órbita periódica fue el cometa Encke (con la designación oficial de 2P/Encke). Durante el período 1819-1821, el matemático y físico alemán Johann Franz Encke calculó las órbitas de una serie de cometas que habían sido observados en 1786, 1795, 1805 y 1818, y concluyó que eran el mismo cometa, y predijo con éxito su regreso en 1822. ^{[ 47 ]} Para 1900, diecisiete cometas habían sido observados a través de más de un paso por sus perihelios, y luego reconocidos como cometas periódicos. A partir de noviembre de 2021 , 432 cometas ^{[ 48 ]} han alcanzado esta distinción, aunque varios de ellos se han desintegrado o se han perdido.

Hacia 1900, los cometas se clasificaron como "periódicos", con órbitas elípticas, o "no periódicos", con órbitas parabólicas o hiperbólicas. Los astrónomos creían que los planetas capturaban cometas no periódicos en órbitas elípticas; cada planeta tenía una "familia" de cometas que capturaba, siendo la de Júpiter la más grande. En 1907, AO Leuschner propuso que muchos cometas no periódicos tendrían órbitas elípticas si se estudiaban durante más tiempo, lo que convertiría a la mayoría de los cometas en partes permanentes del Sistema Solar, incluso aquellos con períodos orbitales de miles de años. Esto implicaba un gran grupo de cometas fuera de la órbita de Neptuno, ^{[ 40 ]} la nube de Oort .

Isaac Newton describió los cometas como cuerpos sólidos compactos y duraderos que se movían en órbitas oblicuas, y sus colas como finas corrientes de vapor emitidas por sus núcleos , encendidos o calentados por el Sol. Newton sospechaba que los cometas eran el origen del componente vital del aire. ^{[ 50 ]} Newton también creía que los vapores emitidos por los cometas podrían reponer las reservas de agua de los planetas (que se estaban convirtiendo gradualmente en suelo por el crecimiento y la descomposición de las plantas) y el suministro de combustible del Sol.

Ya en el siglo XVIII, algunos científicos habían formulado hipótesis correctas sobre la composición física de los cometas. En 1755, Immanuel Kant planteó la hipótesis de que los cometas están compuestos de alguna sustancia volátil, cuya vaporización da lugar a sus brillantes exhibiciones cerca del perihelio. ^{[ 51 ]} En 1836, el matemático alemán Friedrich Wilhelm Bessel , tras observar corrientes de vapor durante la aparición del cometa Halley en 1835, propuso que las fuerzas de chorro del material en evaporación podrían ser lo suficientemente grandes como para alterar significativamente la órbita de un cometa, y argumentó que los movimientos no gravitacionales del cometa resultaban de este fenómeno. ^{[ 52 ]}

Sin embargo, otro descubrimiento relacionado con los cometas eclipsó estas ideas durante casi un siglo. Entre 1864 y 1866, el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli calculó la órbita de las Perseidas y , basándose en similitudes orbitales, formuló correctamente la hipótesis de que las Perseidas eran fragmentos del cometa Swift-Tuttle . El vínculo entre los cometas y las lluvias de meteoros se puso de manifiesto de forma dramática cuando, en 1872, se produjo una importante lluvia de meteoros procedente de la órbita del cometa Biela , que se había observado que se dividía en dos durante su aparición en 1846 y que no se volvió a ver después de 1852. ^{[ 53 ]} Surgió un modelo de «banco de grava» de la estructura de los cometas, según el cual los cometas consisten en montones sueltos de pequeños objetos rocosos, recubiertos por una capa de hielo. ^{[ 54 ]}

A mediados del siglo XX, este modelo adolecía de varias deficiencias: en particular, no lograba explicar cómo un cuerpo que contenía solo una pequeña cantidad de hielo podía seguir mostrando un brillante espectáculo de vapor en evaporación después de varios pasos por el perihelio. En 1950, Fred Lawrence Whipple propuso que, en lugar de ser objetos rocosos que contenían algo de hielo, los cometas eran objetos helados que contenían polvo y roca. ^{[ 55 ]} Este modelo de "bola de nieve sucia" pronto fue aceptado y pareció estar respaldado por las observaciones de una armada de naves espaciales (incluidas la sonda Giotto de la Agencia Espacial Europea y las Vega 1 y Vega 2 de la Unión Soviética ) que volaron a través de la coma del cometa Halley en 1986, fotografiaron el núcleo y observaron chorros de material en evaporación. ^{[ 56 ]}

Según las investigaciones, los cometas grandes con un radio de más de 10 kilómetros podrían contener agua líquida en sus núcleos debido a la desintegración de isótopos radiactivos de aluminio o hierro. ^{[ 57 ] [ 58 ]}

Las observaciones actuales indican que los núcleos de los cometas son conglomerados de hielo y polvo con masas de aproximadamente ^10¹³ a ^10¹⁹ g, radios de unos pocos kilómetros, periodos de rotación promedio de aproximadamente 15 horas y resistencia a la tracción de aproximadamente ^10⁵ dina cm⁻² ^. Esto último indica que los núcleos cometarios son entidades muy frágiles. Todas las observaciones respaldan el concepto básico de un núcleo cometario basado en el modelo de conglomerado helado de Whipple, compuesto por hielo de H₂O _más una mezcla de otros hielos y polvo. ^{[ 59 ]}

La estructura inicial del núcleo de un cometa es, muy probablemente, un material poroso de grano fino compuesto por una mezcla de hielos, predominantemente H₂O _, y polvo. Se presume que el hielo de agua es amorfo e incluye gases ocluidos. Esta estructura inevitablemente experimenta cambios significativos durante la larga permanencia del núcleo en la nube de Oort o el cinturón de Kuiper, debido al calentamiento radiogénico interno. Por lo tanto, la estructura evolucionada del núcleo de un cometa dista mucho de ser homogénea: la porosidad y el tamaño medio de los poros varían con la profundidad, y es probable que la composición se estratifique. Estos cambios se producen principalmente como resultado del flujo de gas a través del medio poroso: diferentes volátiles —liberados por sublimación o cristalización del hielo amorfo— se recongelan a diferentes profundidades y temperaturas adecuadas, y la presión del gas que se acumula en el interior es capaz de romper la frágil estructura y alterar el tamaño de los poros y la porosidad. Estos procesos se han modelado y simulado numéricamente. Sin embargo, se requieren numerosas simplificaciones y se ha observado que los resultados dependen de un gran número de parámetros inciertos. Así, los núcleos porosos de los cometas pueden surgir de la evolución a largo plazo lejos del sol en tres configuraciones diferentes, dependiendo de la conductividad térmica, la estructura porosa, el radio, etc.: a) conservando su estructura original en toda su extensión; b) casi completamente cristalizados (excepto por una capa exterior relativamente delgada) y considerablemente empobrecidos en volátiles distintos del agua; y c) con un núcleo cristalizado, capas que incluyen grandes fracciones de otros hielos y una capa exterior de material original inalterado. Se pueden obtener núcleos líquidos si la porosidad es muy baja. La extensión de dichos núcleos y el tiempo durante el cual permanecen líquidos están determinados, de nuevo, por las condiciones iniciales, así como por las propiedades físicas del hielo. Si, además de la muy baja porosidad, la conductividad efectiva es baja, parece posible tener tanto un núcleo líquido extenso, durante un período considerable de tiempo, como una capa exterior de espesor significativo que haya conservado su estructura original. ^{[ 60 ]}

La misión Rosetta fue lanzada a principios de 2004 por el Centro Espacial de Guayana en la Guayana Francesa. La misión de la nave espacial Rosetta era seguir un cometa y recopilar datos sobre él. ^{[ 61 ]} Siendo la primera nave espacial en orbitar un cometa, el objetivo era comprender las composiciones físicas y químicas de muchos aspectos del cometa, observar el núcleo del cometa , así como establecer conexiones sobre el Sistema Solar . ^{[ 61 ]} El cometa que siguió la misión se llama 67P/Churyumov–Gerasimenko y fue descubierto por Klim Ivanovich Churyumov y Svetlana Ivanova Gerasimenko. ^{[ 61 ]} Después de hacer contacto con el cometa, se hicieron muchas observaciones que cambiaron lo que sabíamos sobre los cometas. Un descubrimiento muy sorprendente es que a medida que el cometa viaja, libera una cantidad creciente de vapor de agua . ^{[ 62 ]} Esa agua también es diferente de la de la Tierra, siendo más pesada porque contiene más deuterio . ^{[ 62 ]} También se descubrió que este cometa se formó a partir de una nube espacial fría, por lo que está compuesto de polvo y hielo poco compactados. ^{[ 62 ]} Para investigar el núcleo del cometa, la nave espacial Rosetta hizo pasar ondas de radio a través del cometa. ^{[ 62 ]} Este experimento mostró que la cabeza del cometa era muy porosa . ^{[ 62 ]} Un modelo informático muestra que hay muchos cráteres por todo el cometa que son muy anchos y profundos. ^{[ 62 ]} La composición del cometa permitió a los científicos inferir su formación. Creen que fue una formación bastante suave, ya que el cometa está muy poco compactado. ^{[ 62 ]} La misión duró más de una década y fue una misión muy importante para el estudio de los cometas.

Desde 1995, un total de 8 cometas han sido visitados por naves espaciales . Estos fueron los cometas Halley , Borrelly , Giacobini-Zinner , Tempel 1 , Wild 2 , Hartley 2 , Grigg-Skjellerup y Churyumov-Gerasimenko , generando una gran cantidad de nuevos descubrimientos . Además, la nave espacial Ulysses atravesó inesperadamente la cola del cometa McNaught .

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