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Una investigación realizada por los astrofísicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Žofia Chrobáková, estudiante de doctorado del IAC y la Universidad de La Laguna (ULL), y Martín López Corredoira, cuestiona uno de los hallazgos más destacados sobre la dinámica de la Vía Láctea de los últimos años: la precesión o variación del eje de rotación del alabeo de su disco. Los resultados acaban de publicarse en la revista The Astrophysical Journal.
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Representación gráfica del alabeo del disco de la Vía Láctea precesando. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC).
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La Vía Láctea es una galaxia espiral, lo que significa que consta entre otros componentes de un disco de estrellas, gas y polvo donde se hallan inmersos los brazos espirales. Inicialmente se supuso que el disco era totalmente plano, pero ya se sabe desde hace algunas décadas que la parte más externa de esta región posee unas distorsiones, es lo que se conoce como "alabeo": en una dirección está retorcido hacia arriba, y en la opuesta, hacia abajo. Las estrellas, el gas y el polvo alabeados están, por tanto, en otro plano diferente al de la parte extensa central del disco, y el eje perpendicular a los nuevos planos define su eje de rotación.
En 2020, una investigación anunció la detección de la precesión del alabeo del disco de la Vía Láctea, es decir, que la deformación que presenta esta región más externa de nuestra galaxia no se encuentra estática, sino que, al igual que un trompo que gira sobre sí mismo, la orientación de su eje de rotación también cambia con el tiempo. Además, los investigadores encontraron que esta es más rápida de lo que predicen las teorías: un ciclo cada 600-700 millones de años, unas tres veces el tiempo que tarda el Sol en rotar alrededor del centro de la Vía Láctea.
La precesión no es un fenómeno único de la Vía Láctea, sino que también le sucede a nuestro planeta. Además del movimiento de traslación anual de la Tierra alrededor del Sol y el movimiento de rotación de algo menos de 24 horas, el eje de la Tierra precesa y lo hace con una periodicidad de unos 26.000 años, lo que quiere decir que la estrella polar no siempre ha estado cerca del polo norte celeste, ya que hace 14.000 años estaba cerca de la estrella Vega.
Ahora, un nuevo trabajo realizado por Žofia Chrobáková y Martín López Corredoira ha tenido en cuenta la variación de la amplitud del alabeo con la edad de las estrellas. El estudio concluye que, utilizando el alabeo de las estrellas viejas cuyas velocidades son medidas, podría dar como resultado que la precesión desapareciese o fuera más lenta de lo que actualmente se cree. Para llegar a este resultado, los investigadores han hecho uso de los datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), analizando posiciones y velocidades de centenares de millones de estrellas del disco externo.
“No se había tenido en cuenta en trabajos anteriores que el alabeo de las estrellas con unas pocas decenas de millones de años de edad, como las Cefeidas, es mucho mayor que el alabeo para las estrellas visibles con la misión Gaia, que tienen miles de millones de años”, explica Žofia Chrobáková, investigadora predoctoral del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y autora principal del estudio.
“Esto no significa que el alabeo no precese en absoluto, podría hacerlo, pero mucho más lentamente, y probablemente no seamos capaces de medir con precisión ese movimiento hasta que no poseamos mejores datos”, finaliza Martín López Corredoira, investigador del IAC y coautor del estudio.
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El planeta es famoso por sus distintivas bandas rojas y blancas: nubes arremolinadas de gas en movimiento que los astrónomos utilizan tradicionalmente para rastrear los vientos de SU atmósfera inferior.
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Esta imagen es una representación artística de los vientos en la estratosfera de Júpiter cerca del polo sur del planeta.
ESO / L. Calçada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
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Utilizando el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un equipo de astrónomos ha medido por primera vez, de forma directa, los vientos de la atmósfera media de Júpiter. Al analizar las secuelas de una colisión de cometas que tuvo lugar en la década de 1990, los investigadores han revelado que, cerca de los polos de Júpiter, se desencadenaron vientos de una enorme potencia, con velocidades de hasta 1450 kilómetros por hora. Podrían representar lo que el equipo ha descrito como una "bestia meteorológica única en nuestro Sistema Solar".
Júpiter es famoso por sus distintivas bandas rojas y blancas: nubes arremolinadas de gas en movimiento que los astrónomos utilizan tradicionalmente para rastrear los vientos de la atmósfera inferior de Júpiter. Los astrónomos también han visto, cerca de los polos de Júpiter, los vívidos resplandores conocidos como auroras, que parecen estar asociados con fuertes vientos en la atmósfera superior del planeta. Pero, hasta ahora, los investigadores nunca habían podido medir de forma directa los patrones de los vientos que tienen lugar entre estas dos capas atmosféricas, en la estratosfera.
Medir las velocidades del viento en la estratosfera de Júpiter utilizando técnicas de seguimiento de nubes es imposible debido a la ausencia de nubes en esta parte de la atmósfera. Sin embargo, los astrónomos obtuvieron una ayuda alternativa para poder llevar a cabo estas mediciones: el cometa Shoemaker-Levy 9, que colisionó con el gigante gaseoso de manera espectacular en 1994. Este impacto produjo nuevas moléculas en la estratosfera de Júpiter, donde se han estado moviendo con los vientos desde entonces.
Un equipo de astrónomos, dirigido por Thibault Cavalié, del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos (Francia), ha rastreado una de estas moléculas – cianuro de hidrógeno – para medir directamente los "chorros" estratosféricos en Júpiter. Los científicos usan la palabra "chorros" para referirse a bandas estrechas de viento en la atmósfera, como las corrientes de chorro de la Tierra.
“El resultado más espectacular es la presencia de fuertes chorros, con velocidades de hasta 400 metros por segundo, que se encuentran bajo la aurora, cerca de los polos”, afirma Cavalié. Estas velocidades de viento, equivalentes a unos 1450 kilómetros por hora, son más del doble de las velocidades máximas de tormenta alcanzadas en la Gran Mancha Roja de Júpiter y más del triple de la velocidad del viento medida en los tornados más fuertes de la Tierra.
“Nuestra detección indica que estos chorros podrían comportarse como un vórtice gigante con un diámetro de hasta cuatro veces el de la Tierra y unos 900 kilómetros de altura”, explica el coautor, Bilal Benmahi, también del Laboratorio de Astrofísica de Burdeos. “Un vórtice de este tamaño sería una bestia meteorológica única en nuestro Sistema Solar”,añade Cavalié.
Los astrónomos conocían los fuertes vientos que hay cerca de los polos de Júpiter, pero en una parte mucho más alta de la atmósfera, cientos de kilómetros por encima del área en la que se centra el nuevo estudio, que se publica hoy en la revista Astronomy & Astrophysics. Estudios previos predijeron que estos vientos de la atmósfera superior disminuirían en velocidad y desaparecerían mucho antes de llegar a una zona tan profunda como la estratosfera. Según Cavalié, “Los nuevos datos de ALMA nos dicen lo contrario”, y añade que encontrar estos fuertes vientos estratosféricos cerca de los polos de Júpiter fue una "verdadera sorpresa".
El equipo utilizó 42 de las 66 antenas de alta precisión de ALMA, ubicadas en el desierto de Atacama, en el norte de Chile, para analizar las moléculas de cianuro de hidrógeno que se han estado moviendo en la estratosfera de Júpiter desde el impacto de Shoemaker-Levy 9. Los datos de ALMA les permitieron medir el efecto Doppler —pequeños cambios en la frecuencia de la radiación emitida por las moléculas— causado por los vientos en esta región del planeta. “Al medir este cambio, pudimos deducir la velocidad de los vientos de manera muy similar a como se hace para deducir la velocidad de un tren que pasa por el cambio en la frecuencia del silbato del tren”, explica el coautor del estudio, Vincent Hue, científico planetario del Instituto de Investigación Southwest, en Estados Unidos.
Además de los sorprendentes vientos polares, el equipo utilizó ALMA para confirmar, también por primera vez, la existencia de fuertes vientos estratosféricos alrededor del ecuador del planeta midiendo directamente su velocidad. Los chorros detectados en esta parte del planeta tienen velocidades medias de unos 600 kilómetros por hora.
El tiempo de telescopio empleado por ALMA para llevar a cabo las observaciones con las que se rastrearon los vientos estratosféricos, tanto en los polos como en el ecuador de Júpiter, fue de menos de 30 minutos. “Los altos niveles de detalle que logramos en este corto espacio de tiempo demuestran realmente la capacidad de las observaciones de ALMA”, dice Thomas Greathouse, científico del Instituto de Investigación Southwest (EE.UU.) y coautor del estudio. “Para mí es asombroso poder ver la primera medición directa de estos vientos”.
“Estos resultados de ALMA abren una nueva ventana para el estudio de las regiones de Júpiter con auroras, algo realmente inesperado hace tan solo unos meses”, afirma Cavalié. “También preparan el escenario para mediciones similares, pero más extensas, que realizarán la misión JUICE y su instrumento de ondas submilimétricas”, añade Greathouse, refiriéndose al JUpiter ICy moons Explorer (explorador de las lunas heladas de Júpiter) de la Agencia Espacial Europea, que se espera se lance al espacio el próximo año.
El Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, basado en tierra y que verá su primera luz a finales de esta década, también explorará Júpiter. El ELT será capaz de hacer observaciones muy detalladas de las auroras del planeta, dándonos más información sobre su atmósfera.
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Los primeros reportes del planeta Marte capturados con los micrófonos del explorador Perseverance dan un breve panorama sonoro del cráter Jezero. Un audio de dieciocho segundos abrió un debate sobre el fenómeno del sonido fuera de la Tierra.
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Dunas de arena helada en Marte. Foto: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona.
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La humanidad ha obtenido diferentes reportes del ruido de los cuerpos celestes a partir de sondas exploradoras. En la memoria de las misiones fuera de la Tierra se destacan las transmisiones de la sonda Rosetta de la Agencia Espacial Europe —ESA— en 2014, cuyos instrumentos hicieron audible la frecuencia del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, cuyas frecuencias no serían escuchadas por oídos humanos, ya que son oscilaciones que se dan alrededor de su campo magnético a 50 milihercios.
La misteriosa canción de este cometa, capturada por el magnetómetro de la Rosetta, nace de la amplificación de las ondas de su campo magnético. "Es una traducción de lo que puede convertirse a sonido audible, pero no lo es, similar a ciertas imágenes que son capturadas por el telescopio Hubble, que luego deben ser intervenidas para que el ojo humano pueda apreciarlas de la manera más aproximada a la realidad", comentó Juan Francisco Puerta Ibarra, profesor del pregrado de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Antioquia.
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La onda modifica la 'tela' que cubre el universo, arruga el espacio y se va propagando, como cuando una piedra cae a un lago, así describe Puerta Ibarra el suceso sónico que surge de la colisión de dos agujeros, al expandirse las ondas en el espacio, capturado por el Observatorio de Detección de Ondas Dunas de arena helada en Marte.
A este campo aún le falta mucha exploración. En febrero pasado, la misión astrobiológica Mars 2020, a través de su robot Perseverance, detectó por primera vez ondas mecánicas —sonoridad— en la atmósfera marciana, completamente diferente a la Tierra. Las condiciones del entorno hacen que allí las frecuencias sean bajas, ya que las moléculas absorben las altas frecuencias, por lo que tardan más en 'viajar'.
"En la Tierra el fenómeno sonoro viaja a unos 340 metros por segundo; en Marte, a una velocidad mucho menor —240 metros por segundo—. La baja densidad atmosférica hace que las moléculas estén más separadas y la ondas se muevan a menor velocidad que en la Tierra", puntualizó Pablo Andrés Cuartas Restrepo, investigador y profesor del pregrado de Astronomía de la Universidad de Antioquia.
Traducción audible
El fenómeno del sonido, explicó Cuartas Restrepo, se produce por una onda mecánica que requiere un medio y una interacción molecular para propagarse. "Por eso solo se transmite en fluidos, como el aire o el agua; o en sólidos, como varillas o tubos". Las ondas electromagnéticas no son sonoras, pero cuando se reproduce la fluctuación de un campo magnético mediante un amplificador, puede llegarse a traducir lo que no es audible.
En este sentido, una cosa es la traducción de los datos capturados por los instrumentos de las misiones espaciales y otra el sonido como onda mecánica producida como perturbación de un medio. Un ejemplo puede ser una videoconferencia por internet: la voz es captada por un micrófono que convierte la fuente sonora en una corriente eléctrica y luego esta se emite a través de una onda de radio en internet. Llega a otros computadores como ondas de radio que las capturan y convierten de nuevo en ruido. Sin embargo, ese viaje intermedio no es sonoridad sino electromagnetismo.
Desde esta perspectiva, muchos sucesos interestelares pueden ser convertidos en algo audible por el oído humano: "Hay otras cosas que viajan en el cosmos, aunque no puedan ser escuchadas por nuestro espectro auditivo —que solo oye en un rango entre 20 hercios (Hz) y 20 000—. Cuando una nave viaja en el vacío no hay sonoridad, pero cuando se entra en una atmósfera, sí lo hay", indicó Puerta Ibarra.
Una mirada a la historia de las misiones de exploración espacial permite ver que en la mayoría de los casos no se priorizaba la adaptación de micrófonos o dispositivos de captación de resonancia, sino que se daba prelación a las cámaras y espectómetros—medidores de materiales—. En la actualidad los ecos externos a la Tierra tienen mayor relevancia porque pueden dar pistas sobre las dinámicas atmosféricas de otros mundos y conocer lo que está más allá del suelo que pisamos.
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Aunque ya se había detectado agua en lugares muy sombríos de la Luna, un Boeing 747 reconvertido en observatorio estratosférico de la NASA la ha descubierto en la superficie iluminada por el Sol. El hallazgo puede ser relevante para las futuras misiones tripuladas a nuestro satélite.
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Image by István Mihály from Pixabay
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El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja de la NASA (SOFIA, por sus siglas en inglés) ha confirmado, por primera vez, la presencia de agua en la parte de la superficie de la Luna iluminada por el sol. Este descubrimiento indica que el agua puede estar distribuida por la superficie lunar y que no se limita a lugares fríos y sombreados.
SOFIA ha detectado moléculas de agua (H2O) en el cráter Clavius, uno de los más grandes visibles desde la Tierra, ubicado en el hemisferio sur de la Luna. Observaciones anteriores de la superficie de la Luna detectaron alguna forma de hidrógeno, pero no pudieron distinguir entre el agua y su pariente químico cercano, el hidroxilo (OH). Mediciones de esta ubicación revelan agua en concentraciones de 100 a 412 partes por millón, aproximadamente equivalente a una botella de agua de 350 ml atrapada en un metro cúbico de suelo esparcido por la superficie lunar. Los resultados se publican en el último número de revista Nature Astronomy.
“Teníamos indicios de que H2O, la forma familiar del agua que conocemos, podría estar presente en el lado de la Luna iluminado por el Sol”, explica Paul Hertz, director de la División de Astrofísica en la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. “Ahora sabemos que está ahí. Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la superficie lunar y plantea preguntas intrigantes sobre recursos relevantes para la exploración del espacio profundo".
Como comparación, el desierto del Sahara tiene 100 veces la cantidad de agua que SOFIA detectó en el suelo lunar. Pese a que se trata de una cantidad pequeña, el descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cómo se crea y persiste el agua en la dura superficie lunar sin aire.
El agua es un recurso de gran valor en el espacio profundo y un ingrediente esencial para la vida tal como la conocemos. Queda por determinar si el agua que SOFIA encontró sería fácilmente accesible para su uso como recurso. Dentro del programa Artemis de la NASA, la agencia está deseosa de aprender todo lo que pueda sobre la presencia de agua en la Luna antes de enviar a la primera mujer y al siguiente hombre a la superficie lunar en 2024 y establecer allí una presencia humana sostenible para finales de la década.
Los resultados de SOFIA se basan en años de investigaciones previas que examinan la presencia de agua en la Luna. Cuando los astronautas del Apolo regresaron por primera vez de la Luna en 1969, se creía que nuestro satélite natural estaba completamente seco. Misiones orbitales y de impacto durante los últimos 20 años, como el satélite de observación y detección de cráteres lunares de la NASA, confirmaron la presencia de hielo en cráteres permanentemente a la sombra ubicados alrededor de los polos de la Luna. Mientras tanto, varias naves espaciales, incluida la misión Cassini y la misión Deep Impact a un cometa, así como la misión Chandrayaan-1 de la Agencia India de Investigación Espacial, y la Instalación del Telescopio Infrarrojo en tierra de la NASA, examinaron la superficie lunar y encontraron evidencia de hidratación en lugares más soleados. Sin embargo, esas misiones no pudieron distinguir definitivamente la forma en que estaba presente: H2O u OH.
“Antes de las observaciones de SOFIA, sabíamos que había algún tipo de hidratación”, comenta Casey Honniball, la autora principal, quien publicó los resultados iniciales de este trabajo en su tesis presentada en la Universidad de Hawái (EE UU). "Pero no sabíamos cuánta de esta hidratación era en realidad moléculas de agua, como la que bebemos todos los días, o algo más parecido a un limpiador de desagües".
SOFIA ha proporcionado una nueva manera de observar la Luna. Volando a altitudes de hasta 13,7 kilómetros, este avión de pasajeros Boeing 747SP modificado con un telescopio de 2,7 metrosde diámetro vuela por encima de más del 99 % del vapor de agua de la atmósfera de la Tierra para obtener una vista más clara del universo infrarrojo.
Usando su Cámara infrarroja de Objeto Tenue para el Telescopio SOFIA (FORCAST, por sus siglas en inglés), este observatorio pudo captar la longitud de onda específica única de las moléculas de agua, a 6,1 micras, y descubrió una concentración de estas moléculas relativamente sorprendente en el soleado cráter Clavius.
"Sin la protección de una densa atmósfera, el agua en la zona de la superficie lunar iluminada por el Sol debería perderse en el espacio", señala Honniball, que ahora es becaria postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. “Sin embargo, de alguna manera lo estamos viendo. Algo está generando el agua y algo debe estar atrapándolo allí ".
Posibles fuentes del agua
Varios elementos podrían contribuir al suministro o creación de esta agua. Los micrometeoritos que caen sobre la superficie lunar transportando pequeñas cantidades de agua podrían depositarla en el suelo lunar tras el impacto. Otra posibilidad es que podría haber un proceso de dos etapas mediante el cual el viento solar aporta hidrógeno a la superficie lunar y provoca una reacción química con minerales en el suelo que contienen oxígeno, creando hidroxilo. Mientras tanto, la radiación proveniente del bombardeo de micrometeoritos podría transformar ese hidroxilo en agua.
La manera en que el agua se almacena y acumula también plantea algunas preguntas intrigantes. El agua podría quedar atrapada en pequeñas estructuras en el suelo, en forma de cuentas de collar, formadas a partir del alto calor generado por los impactos de los micrometeoritos. Otra posibilidad es que pueda estar escondida entre los granos de suelo lunar y protegida de la luz solar, lo que la haría un poco más accesible que si estuviera atrapada en estructuras en forma de cuentas.
Para una misión en principio diseñada para observar objetos distantes y tenues como agujeros negros, cúmulos de estrellas y galaxias, focalizar SOFIA hacia el vecino más cercano y brillante de la Tierra supuso un cambio significativo. Los operadores del telescopio suelen utilizar una cámara guía para rastrear estrellas, manteniendo el telescopio fijo en su objetivo de observación. Pero la Luna está tan cerca y es tan brillante que llena todo el campo de visión de la cámara guía. Sin estrellas visibles, no estaba claro si el telescopio podría rastrear la Luna de manera fiable. Para determinar esto, en agosto de 2018, los operadores decidieron hacer una observación de prueba.
"Fue la primera vez que SOFIA miraba la Luna y ni siquiera estábamos completamente seguros de si obtendríamos datos fiables, pero las preguntas sobre el agua de la Luna nos hicieron intentarlo", recuerda Naseem Rangwala, científico del proyecto SOFIA en el Centro de Investigación Ames de la NASA. "Es increíble que este descubrimiento surgiera de lo que esencialmente era una prueba. Ahora que sabemos que podemos hacerlo, estamos planeando más vuelos para realizar más observaciones".
Los vuelos de seguimiento de SOFIA buscarán agua en lugares adicionales iluminados por el Sol y durante diferentes fases lunares para aprender más sobre cómo se produce, almacena y transporta esta sustancia por la Luna. Los datos se sumarán al trabajo de futuras misiones a la Luna, como el vehículo explorador polar de exploración de volátiles (VIPER, por sus siglas en inglés) de la NASA, para crear los primeros mapas de recursos hídricos de nuestro satélite para la futura exploración espacial humana.
En el mismo número de Nature Astronomy, los científicos han publicado otro artículo utilizando modelos teóricos y datos del Orbitador de Reconocimiento Lunar, señalando que el agua podría quedar atrapada en pequeñas sombras, donde las temperaturas se mantienen por debajo del punto de congelación, en una mayor área de la Luna de lo que se cree actualmente.
"El agua es un recurso valioso, tanto para fines científicos como para el uso de nuestros exploradores espaciales", destaca Jacob Bleacher, científico jefe de exploración de la Dirección de Misión de Operaciones y Exploración Humana de la NASA. "Si podemos utilizar los recursos de la Luna, entonces podemos transportar menos agua y más equipos para ayudar a permitir nuevos descubrimientos científicos".
SOFIA es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán. Ames gestiona el programa SOFIA, la investigación científica y las operaciones de la misión en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de Universidades (EE.UU.) y el Instituto SOFIA alemán de la Universidad de Stuttgart. La aeronave es mantenida y operada desde el Centro de Investigaciones de Vuelo Armstrong de la NASA en California.
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Este fenómeno ofrece información sobre la composición y dinámica de la atmósfera de este planeta. El hallazgo ha sido posible gracias al instrumento NOMAD a bordo de la misión TGO-ExoMars de la ESA.
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Concepción artística de la misión TGO-ExoMars observando el limbo de la atmósfera de Marte / ESA
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Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) han participado en la primera detección de la línea verde del oxígeno en la atmósfera de Marte. El hallazgo, posible gracias a la modificación de la orientación del instrumento NOMAD a bordo de la misión TGO-ExoMars de la Agencia Espacial Europea (ESA) y publicado en el último número de la revista Nature Astronomy, abre una ventana al estudio del comportamiento y fotoquímica de este planeta.
La luminiscencia atmosférica es un fenómeno natural de nuestra atmósfera, que resulta de la interacción entre la luz solar y los átomos que la componen. Dependiendo del compuesto involucrado, se emite luz en distintas longitudes de onda, siendo una de las más intensas la debida a la excitación de los átomos de oxígeno, que aportan el tono verdoso de las auroras polares y producen una línea verde sobre el planeta observable de noche desde el espacio. La emisión del oxígeno durante el día es más esquiva, ya que compite con la luz solar, y hasta ahora nunca se había observado en otros planetas.
“El descubrimiento de la presencia de la línea verde del oxígeno atómico en la atmósfera de Marte nos proporciona una herramienta para comprender la interacción de la radiación solar con la atmósfera marciana”, apunta José Juan López-Moreno, investigador del IAA-CSIC que ha participado en el hallazgo.
La detección ha requerido cambiar la orientación del instrumento NOMAD, a bordo de la nave Trace Gas Orbiter (TGO-ExoMars/ESA), que se halla en órbita alrededor del planeta rojo desde octubre de 2016. NOMAD observa, en el visible y en el ultravioleta, la cara iluminada de Marte para medir la columna de nubes, polvo y ozono, pero el cambio de orientación le permitió observar el limbo del planeta a distintas altitudes y buscar la emisión diurna del oxígeno.
Y, en efecto, NOMAD detectó dos picos de emisión producidos por átomos de oxígeno, uno más brillante a unos 80 kilómetros de altura, y otro más débil, a unos 120 kilómetros. “Era esperable, pero difícil de observar. Por fin la hemos encontrado –señala Miguel Ángel López-Valverde, investigador del IAA-CSIC. Y el buen ajuste que hemos conseguido con un modelo fotoquímico revela que nuestra descripción de los mecanismos de excitación del oxígeno atmosférico son correctos en un ambiente bien diferente al terrestre y, por tanto, son exportables a otros mundos”.
Los investigadores han concluido que la línea verde de la atmósfera de Marte se produce por la fotodisociación de las moléculas de dióxido de carbono, el elemento más abundante en la atmósfera marciana. Una vez rotas estas moléculas en oxígeno y monóxido de carbono, los átomos de oxígeno interaccionan con la radiación ultravioleta del Sol y producen la luminiscencia en la región verde de la luz visible y una emisión más débil en el ultravioleta.
“Hemos podido cuantificar la relación entre las emisiones en el visible y el ultravioleta del oxígeno atómico. Hasta ahora había una fuerte discrepancia entre los resultados obtenidos mediante modelos de física atómica y las medidas realizadas, nunca de forma simultánea, de estas dos emisiones en la Tierra, debido a que la atmósfera permite el paso de la radiación visible pero obstaculiza la ultravioleta. Con NOMAD midiendo desde fuera de la atmósfera en ambas partes del espectro hemos podido medir la relación de ambas emisiones y así confirmar que los valores que más se ajustan a la realidad son los obtenidos por los modelos de física atómica. Una vez más, la exploración espacial ha permitido resolver problemas de otra forma irresolubles”, destaca López-Moreno.
La variación en intensidad y altura de la línea verde en Marte depende de la distribución del dióxido de carbono en la atmósfera. Los datos de NOMAD permitirán detectar remotamente cambios estacionales en el dióxido de carbono a una altura de unos 80 kilómetros desde la superficie, una región de la atmósfera inaccesible con medidas directas, pero que resulta imprescindible conocer para el envío de misiones tripuladas y no tripuladas.
“Además, esto puede tener gran interés para el estudio de las atmósferas de los planetas en otros sistemas solares y la búsqueda de señales de vida. La luminiscencia del oxígeno revela la presencia de este compuesto, muy abundante en la Tierra debido a la fotosíntesis. Así que, si la línea verde en un exoplaneta fuese mucho más intensa que la emisión que acabamos de descubrir en Marte, comparable o mayor que la intensidad observada en la Tierra, podría ser un indicador indirecto de algún tipo de vida capaz de realizar algún tipo de fotosíntesis”, apunta López-Valverde. .
Trabajo de referencia | J.-C. Gerard et al. Discovery of green line emission in the day airglow of Mars from NOMAD-TGO observations. Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-020-1123-2
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Han analizado los materiales que componen la mayoría de los asteroides cercanos a la Tierra para encontrar la forma de desviarlos con un proyectil. La investigación, dirigida por el CSIC, ha estudiado el meteorito Cheliábinsk, que cayó en Rusia en 2013. El trabajo ha sido publicado en ‘The Astrophysical Journal’
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Un estudio internacional dirigido por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) aporta información sobre los efectos que tendría el impacto de un proyectil sobre un asteroide. El objetivo del proyecto es averiguar cómo podría desviarse un asteroide para que no llegue a impactar contra la Tierra. La investigación, publicada en la revista The Astrophysical Journal, se centra en el estudio del asteroide Cheliábinsk, que explotó en 2013 sobre cielo ruso tras atravesar la atmósfera.
La probabilidad de que un asteroide de tamaño kilométrico provoque consecuencias devastadoras tras impactar con la Tierra es estadísticamente pequeña. Lo que sí es más frecuente es que alcancen la atmósfera terrestre objetos de pocas decenas de metros que se descubren continuamente.
Según los resultados de este estudio, la composición, la estructura interna, la densidad y otras propiedades físicas del asteroide son fundamentales para determinar el éxito de una misión en la que se lanzaría un proyectil cinético para desviar la órbita de un asteroide peligroso.
El 15 de febrero de 2013, un asteroide de aproximadamente 18 metros de diámetro explotó sobre la localidad rusa de Cheliábinsk creando miles de meteoritos que cayeron a Tierra. La fragmentación de este objeto en la atmósfera ejemplificó que la Tierra actúa como un eficiente escudo, aunque más de mil meteoritos con una masa total superior a una tonelada alcanzaron el suelo. A pesar de ser un asteroide pequeño, la onda de choque que produjo al penetrar en la atmósfera a velocidad hipersónica causó centenares de heridos y grandes daños materiales.
“El estudio de la composición química y mineralógica del meteorito Cheliábinsk nos permite conocer detalles fundamentales de los procesos de compactación por colisiones que han sufrido los asteroides cercanos a la Tierra. Los resultados de este trabajo son muy relevantes para una posible misión en que se desee desviar de manera eficiente un asteroide próximo a la Tierra”, señala el investigador del CSIC Josep Maria Trigo, del Instituto de Ciencias del Espacio.
Por este motivo, el nuevo estudio ha obtenido de manera rigurosa y sistemática las propiedades de los materiales que forman el asteroide; en particular, la dureza, la elasticidad y la resistencia a la fractura podrían ser determinantes para que el impacto de un proyectil cinético lograse desviar la órbita de este objeto.
Los experimentos
El meteorito Cheliábinsk es de una clase conocida como condrita ordinaria. Los investigadores del CSIC lo escogieron pues puede considerarse representativo de los materiales formativos de la mayoría de asteroides potencialmente peligrosos para la Tierra. Estos asteroides han sufrido gran cantidad de colisiones antes de alcanzar la Tierra y, por ello, los minerales que los componen aparecen chocados e incrementan su consistencia.
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El investigador del CSIC Josep Maria Trigo,
en su laboratorio (JOAN COSTA / CSIC) |
Estos experimentos han sido realizados mediante un instrumento conocido como nanoindentador. Consta de un pequeño pistón acabado en una cabeza de diamante que realiza una presión predefinida y genera pequeñas muescas en el material, al tiempo que mide tanto la profundidad alcanzada como la recuperación plástica del material. Por ello, resulta posible determinar parámetros claves como la resistencia a la fractura, la dureza, la recuperación elástica o el módulo de Young. Tal y como explica el investigador Carles Moyano: “Como las condritas ordinarias son rocas bastante complejas y heterogéneas, formadas por minerales con propiedades diferentes y que muestran grados de choque variables en esta clase de meteoritos, es preciso un estudio exhaustivo que en nuestro caso ha requerido cerca de dos años”.
Las medidas de las propiedades mecánicas de Cheliábinsk se realizaron en el laboratorio de nanoindentación que dirige el investigador ICREA Jordi Sort, de la Universidad Autónoma de Barcelona. En el estudio también han participado varios expertos europeos involucrados de la misión Asteroid Impact Mission propuesta a la Agencia Europea del Espacio. “Posiblemente gracias a la realización de estos experimentos, pioneros en meteoritos, estemos más cerca de afrontar con éxito el encuentro futuro con asteroides”, concluye el investigador del CSIC..
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Referencia bibliográfica | Carles E. Moyano-Cambero, Eva Pellicer, Josep M. Trigo-Rodríguez1, Iwan P. Williams, Jürgen Blum, Patrick Michel, Michael Küppers, Marina Martínez-Jiménez, Ivan Lloro, Jordi Sort. Nanoindenting the Chelyabinsk meteorite to learn about impact effects in asteroids. The Astrophysical Journal. DOI:10.3847/1538-4357/835/2/157.
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