.
Se trata de un descubrimiento de una científica brasileña que salió publicado en la revista Monthly Notices, de la Royal Astronomical Society. Este estudio podrá suministrar información sobre el nido estelar en donde se formó el Sol.
.
.
.
En el marco de un estudio realizado en el Instituto de Geociencias y Ciencias Exactas de la Universidade Estadual Paulista (IGCE-Unesp), en la localidad de Rio Claro, en Brasil, se identificaron 19 asteroides de origen interestelar del tipo de los centauros, el nombre que se les da a estos objetos que orbitan alrededor del Sol en la región comprendida entre los planetas gigantes del Sistema Solar.
“El Sistema Solar se formó hace 4.500 millones de años en un nido de estrellas, con sus sistemas de planetas y asteroides. La cercanía entre las estrellas favorecía las fuertes interacciones gravitacionales que derivaban en el intercambio de material entre los sistemas. De este modo, algunos objetos actualmente existentes en el Sistema Solar se habrían formado alrededor de otras estrellas. Con todo, hasta hace poco no había sido posible aún distinguir entre los objetos interestelares capturados y aquellos que se formaron alrededor del propio Sol. La primera identificación fue la que concretamos acá en 2018”, declaró la autora del estudio, Maria Helena Moreira Morais.
Moreira Morais, graduada en física y matemática en la Universidad de Porto (Portugal) y doctorada en dinámica del Sistema Solar por la University of London (Reino Unido), es actualmente docente del IGCE-Unesp y realizó el estudio que ahora se ha publicado en colaboración con Fathi Namouni, investigador del Observatoire de Nice, en Francia.
La primera identificación a la que Moreira Morais se refiere, la del asteroide Ka’epaoka’awela, fue objeto de un reportaje publicado por Agência FAPESP en 2018.
El nombre de Ka’epaoka’awela significa en el idioma hawaiano “Atravesado a Júpiter”, pues ese asteroide se mantiene siempre cerca de Júpiter, pero orbita alrededor del Sol en el sentido opuesto al de los planetas. “Cuando lo identificamos como un objeto originario de fuera del Sistema Solar, no sabíamos si era un caso aislado o era un miembro de una vasta población de asteroides inmigrantes. En el estudio más reciente, reconocimos 19 centauros de origen interestelar”, afirma la investigadora.
Al igual que Ka’epaoka’awela, los centauros identificados en la investigación poseen órbitas sumamente inclinadas con relación al plano orbital de los planetas. “Para investigar el origen de esos objetos, construimos una simulación computacional que funciona como una máquina del tiempo, haciendo retroceder sus trayectorias hasta 4.500 millones de años en el pasado. Esta simulación nos permitió detectar donde se encontraban esos objetos en aquella época”, explica Moreira Morais.
Los planetas y los asteroides originados en el propio Sistema Solar se formaron a partir de un fino disco de gas y polvo que orbitaba alrededor del Sol. Por esta razón, todos ellos se movían en el plano del disco hace 4.500 millones de años. Si los centauros en cuestión se hubiesen originado en el Sistema Solar, también deberían moverse en el plano del disco en aquella época. “Sin embargo, nuestra simulación demostró que hace 4.500 millones de años esos objetos giraban alrededor del Sol en órbitas perpendiculares al plano del disco. Y lo hacían en una región apartada de los efectos gravitacionales del disco original”, informa la investigadora.
Estas dos observaciones muestran que esos centauros no pertenecían originariamente al Sistema Solar y que habrían sido capturados desde estrellas cercanas durante la etapa de la formación planetaria.
Un nido de estrellas
El descubrimiento en el Sistema Solar de una población de asteroides de origen interestelar constituye un paso importante para comprender, mediante futuras observaciones astronómicas, y posiblemente en el marco de misiones espaciales, las diferencias y las semejanzas entre objetos formados en el Sistema Solar y objetos provenientes de fuera de este. “El estudio de esta población podrá suministrar información sobre el nido estelar donde el Sol se formó, el proceso de captura de objetos interestelares en el Sistema Solar primordial y la importancia del material interestelar en el enriquecimiento químico del Sistema Solar”, dice Moreira Morais.
Con relación al enriquecimiento químico, cabe recordar que el Universo primordial estaba constituido esencialmente de hidrógeno y helio. Los elementos naturales más pesados que integran la tabla periódica se formaron debido a la fusión nuclear en el interior de las estrellas y se desparramaron posteriormente por el espacio. La región en donde se ubica el Sistema Solar se enriqueció químicamente con esos elementos, que ayudaron a componer el propio cuerpo humano.
.
.
.
.
.
.
Los astrónomos sospechan que lo más probable es que el cometa nunca haya pasado cerca de una estrella, por lo que sería una reliquia inalterada de la nube de gas y polvo en la que se formó.
.
Esta imagen fue obtenida con el instrumento FORS2, instalado en el Very Large Telescope de ESO, a finales de 2019, cuando el cometa 2I/Borisov pasó cerca del Sol. Mientras el telescopio seguía la trayectoria del comenta, y dado que viajaba a una velocidad vertiginosa (unos 175000 kilómetros por hora), las estrellas de fondo aparecen como rayas de luz. Los colores de estas rayas dan a la imagen un estilo “disco” y son el resultado de combinar observaciones en diferentes bandas de longitud de onda, resaltadas por los diversos colores de esta imagen compuesta. Crédito: ESO/O. Hainaut
.
.
2I/Borisov fue descubierto por el astrónomo aficionado Gennady Borisov en agosto de 2019 y, unas semanas más tarde, se confirmó que provenía de más allá del Sistema Solar. “2I/Borisov podría representar el primer cometa verdaderamente prístino jamás observado”, afirma Stefano Bagnulo, del Observatorio y Planetario de Armagh, en Irlanda del Norte (Reino Unido), quien dirigió el nuevo estudio publicado en Nature Communications. El equipo cree que el cometa nunca había pasado cerca de ninguna estrella antes de acercarse al Sol en 2019.
Bagnulo y sus colegas utilizaron el instrumento FORS2, instalado en el VLT de ESO, ubicado en el norte de Chile, para estudiar a 2I/Borisov en detalle utilizando una técnica llamada polarimetría [1]. Dado que esta técnica se utiliza regularmente para estudiar cometas y otros pequeños cuerpos de nuestro Sistema Solar, esto permitió al equipo comparar al visitante interestelar con nuestros cometas locales.
El equipo descubrió que 2I/Borisov tiene propiedades polarimétricas distintas a las de los cometas del Sistema Solar, con la excepción de Hale-Bopp. El cometa Hale-Bopp suscitó mucho interés por parte del público a finales de la década de 1990 al ser fácilmente visible a simple vista, y también porque era uno de los cometas más prístinos que los astrónomos habían visto. Antes de su última visita, se cree que Hale-Bopp pasó por nuestro Sol sólo una vez y, por lo tanto, apenas se había visto afectado por el viento solar y la radiación. Esto significa que era prístino, es decir, con una composición muy similar a la de la nube de gas y polvo en la que se formaron tanto él como el resto del Sistema Solar hace unos 4.500 millones de años.
Al analizar la polarización junto con el color del cometa para recabar pistas sobre su composición, el equipo concluyó que 2I/Borisov es de hecho aún más prístino que Hale-Bopp. Esto significa que contiene rastros inalterados de la nube de gas y polvo en la que se formó.
“El hecho de que los dos cometas sean tan similares sugiere que el entorno en el que se originó 2I/Borisov no es tan diferente en su composición del entorno del Sistema Solar temprano”, afirma Alberto Cellino, coautor del estudio e investigador del Observatorio Astrofísico de Torino, Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) de Italia.
Olivier Hainaut, astrónomo de ESO en Alemania que estudia cometas y otros objetos cercanos a la Tierra –pero que no participó en este nuevo estudio–, está de acuerdo. “El resultado principal —que 2I/Borisov no es como cualquier otro cometa, exceptuando a Hale-Bopp— es muy robusto”, confirma, y agrega que “es muy plausible que se formaran en condiciones muy similares”.
"La llegada de 2I/Borisov desde el espacio interestelar representó la primera oportunidad de estudiar la composición de un cometa proveniente de otro sistema planetario y comprobar si el material de este cometa es, de alguna manera, diferente al de los cometas de nuestro propio sistema”, explica Ludmilla Kolokolova, de la Universidad de Maryland (EE.UU.), que participó en la investigación que se publica en Nature Communications.
Bagnulo espera que la comunidad astronómica tenga otra oportunidad, aún mejor si cabe, de estudiar en detalle un cometa errante antes del final de la década. “La ESA planea lanzar un Interceptor de Cometas en 2029, que tendrá la capacidad de llegar hasta otro objeto interestelar visitante si se descubre uno en una trayectoria adecuada”, afirma, refiriéndose a una próxima misión de la Agencia Espacial Europea.
La historia de un origen escondida en el polvo
Incluso sin una misión espacial, los astrónomos pueden utilizar los numerosos telescopios basados en tierra para obtener información sobre las diferentes propiedades de cometas errantes como 2I/Borisov. “Imagínese lo afortunados que fuimos de que, de forma casual, un cometa de un sistema a años luz de distancia simplemente pasara por nuestro barrio”, dice Bin Yang, astrónoma de ESO en Chile, quien también aprovechó el paso de 2I/Borisov a través de nuestro Sistema Solar para estudiar este misterioso cometa. Los resultados de su equipo se publican en la revista Nature Astronomy.
Yang y su equipo utilizaron datos de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), del que ESO es socio, así como del VLT de ESO, para estudiar los granos de polvo de 2I/Borisov para recoger pistas sobre el nacimiento del cometa y las condiciones de su sistema originario.
Descubrieron que la coma de 2I/Borisov —una envoltura de polvo que rodea el cuerpo principal del cometa— contiene piedrecillas compactas, granos de aproximadamente un milímetro de tamaño o más grandes. Además, descubrieron que las cantidades relativas de monóxido de carbono y agua en el cometa cambiaron drásticamente a medida que se acercaba al Sol. El equipo, que también incluye a Olivier Hainaut, afirma que esto indica que el cometa está compuesto por materiales que se formaron en diferentes lugares de su sistema planetario.
Las observaciones de Yang y su equipo sugieren que la materia del sistema planetario en el que se formó 2I/Borisov se mezcló desde la zona cercana a su estrella hasta un área más alejada, tal vez debido a la existencia de planetas gigantes, cuya fuerte gravedad agita la materia presente en el sistema. Los astrónomos creen que un proceso similar pudo tener lugar al principio de la vida de nuestro Sistema Solar.
Aunque 2I/Borisov fue el primer cometa errante en pasar por el Sol, no fue el primer visitante interestelar. El primer objeto interestelar que se observó pasando por nuestro Sistema Solar fue ʻOumuamua, otro objeto estudiado con el VLT de ESO en 2017. Originalmente clasificado como un cometa, ʻOumuamua fue reclasificado más tarde como un asteroide, ya que carecía de coma.
.
Nota | [1] La polarimetría es una técnica para medir la polarización de la luz. La luz se polariza, por ejemplo, cuando pasa por ciertos filtros, como las lentes de gafas de sol polarizadas o el material cometario. Al estudiar las propiedades de la luz solar polarizada por el polvo de un cometa, los investigadores pueden obtener información sobre la física y química de los cometas.
.
.
.
.
Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) forman parte de un equipo de astrónomos europeos que han conseguido clasificar, usando el telescopio VISTA, del Observatorio Europeo Austral (ESO), unos 40.000 cuerpos pequeños del Sistema Solar que podrían ayudar a responder preguntas clave sobre sus orígenes.
.
Cinturón de Kuiper. Fotografía: ESO
.
Un equipo de astrónomos europeos, del que forman parte investigadores del Instituto de Asrtofísica de Canarias (IAC), ha usado datos recopilados por el telescopio de rastreo VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), del Observatorio Europeo Austral (ESO), para obtener datos de una diversa población de pequeños cuerpos del Sistema Solar en el rango del infrarrojo cercano. Con ello consiguieron catalogar cerca de 40.000 objetos que podrían ayudar a responder preguntas clave sobre los inicios del Sistema Solar.
Se sabe que el Sistema Solar está compuesto de millones de pequeños cuerpos de los cuales se conocen las órbitas de unos 700.000, que abarcan desde asteroides rocosos hasta cometas formados por partículas de hielo. Mediante su estudio, los astrónomos esperan comprender cómo se formó y evolucionó el Sistema Solar, además de reunir información acerca de posibles impactos en la Tierra.
Ahora, por primera vez, se han analizado los datos del sondeo, revelando información sobre una amplia muestra de pequeños cuerpos del Sistema Solar. El equipo examinó un subconjunto del sondeo VISTA Hemisphere Survey, que comprendía alrededor del 40% del hemisferio sur del cielo, y fueron capaces de extraer la posición y el brillo de casi 40.000 objetos, además de información del color de alrededor de 35.000, que es útil para conocer la composición de su superficie y clasificarlos.
Javier Licandro, investigador del IAC y uno de los autores del estudio, explica que también aporta información sobre familias colisionales de asteroides, es decir, grupos de asteroides que se forman por la colisión de un asteroide con otro más pequeño. El estudio permite, igualmente, determinar la fracción de objetos que, pareciendo estar en esa familia por sus características orbitales, no son trozos del asteroide "padre", sino que son asteroides que no guardan relación alguna con la familia. “Con este catálogo –añade Licandro- se puede incluso identificar asteroides "raros", objetos con una composición superficial diferente e inusual, en diferentes lugares del cinturón de asteroides. Es el caso de los asteroides basálticos tipo V, objetos de composición superficial similar a Vesta, el segundo objeto con más masa del cinturón de asteroides del Sistema Solar. Estos asteroides están compuestos de materiales que provienen de la actividad volcánica del objeto precursor y cuya identificación permite estudiar la formación de otros asteroides similares a Vesta en una etapa muy temprana del Sistema Solar y que se han destruido por colisiones, quedando dispersos en él restos de esos eventos catastróficos.”
La variada "fauna" identificada en el catálogo incluye ejemplos de todas las categorías de objetos de este tipo conocidos: asteroides cercanos a la Tierra, Mars Crossers –asteroides que cruzan la órbita de Marte-, asteroides Hungaria, asteroides del Cinturón Principal, asteroides Cibeles, asteroides Hilda, Troyanos, cometas y objetos del cinturón de Kuiper entre otros.
VISTA es el telescopio de rastreo más grande del mundo y cuenta con un espejo de 4,1 m de diámetro. Con su amplio campo de visión y sus sensibles detectores, proporciona a los astrónomos una visión completamente nueva del cielo austral. Los sondeos del cielo son una poderosa herramienta de estos grandes y sensibles detectores en la actualidad ya que permiten catalogar rápidamente un gran número de objetos celestes y realizar análisis estadísticos de ellos. Son ideales para aquellos astrónomos que buscan, como en este caso, objetos cercanos en movimiento como asteroides y cometas..
.
Referencia | “Near-infrared colors of minor planets recovered from VISTA - VHS survey (MOVIS)” por M. Popescu (IMCCE e Instituto Astronómico de la Academia Rumana), J. Licandro (IAC-ULL), D. Morate (IAC-ULL), J. de León (IAC-ULL), R. Rebolo (IAC-ULL), D. A. Nedelcu (IMCCE e Instituto Astronómico de la Academia Rumana), R. G. McMahon (Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge e Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge), E. Gonzalez-Solares y M. Irwin (Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge). Astronomy & Astrophysics, 591, A115. DOI: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201628163 .
.
.
.
.
.
Observaciones realizadas durante el crepúsculo desde el Observatorio de Cerro Tololo identificaron tres grandes objetos cercanos a la Tierra que se encuentran en el Sistema Solar interior.
.
Asteroide./ DOE/ FNAL/ DECam/ CTIO/ NOIRLab/ NSF /AURA/ J. da Silva/ Spaceengine.
.
.
Un equipo internacional descubrió tres nuevos asteroides cercanos a la Tierra (NEAs) ocultándose en el Sistema Solar interior, la zona que antecede las órbitas de la Tierra y Venus, con la ayuda de la Cámara de Energía Oscura (DECam) ubicada en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros del Observatorio de Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de NSF y de AURA. Se trata de un descubrimiento muy desafiante, ya que los cazadores de asteroides tuvieron que lidiar con el intenso resplandor del Sol para conseguirlo.
Sin embargo, aprovechando las breves pero favorables condiciones de observación durante el crepúsculo, los astrónomos encontraron un esquivo trío de asteroides cercanos a la Tierra (NEAs). Uno de ellos es un asteroide de 1,5 kilómetros de ancho llamado 2022 AP7, que tiene una órbita que algún día podría colocarlo en el camino de la Tierra. Los otros asteroides, llamados 2021 LJ4 y 2021 PH27, tienen órbitas que permanecen seguras hacia el interior de la órbita de la Tierra. El último de estos objetos, 2021 PH27, es de especial interés para astrónomos y astrofísicos, porque es el asteroide conocido más cercano al Sol. Como tal, tiene los efectos de relatividad general más grandes de cualquier objeto en nuestro Sistema Solar y durante su órbita su superficie se calienta lo suficiente como para derretir el plomo.
“Nuestra encuesta crepuscular está recorriendo el área dentro de las órbitas de la Tierra y Venus en busca de asteroides”, señaló Scott S. Sheppard, astrónomo del Laboratorio de Tierra y Planetas de la Institución Carnegie para la Ciencia, y autor principal del artículo científico que describe este trabajo. “Hasta ahora hemos encontrado dos grandes asteroides cercanos a la Tierra que tienen aproximadamente 1 kilómetro de diámetro, un tamaño que llamamos asesinos de planetas”, explicó.
"Es probable que solo queden unos pocos NEA con tamaños similares por encontrar, y estos grandes asteroides no descubiertos probablemente tengan órbitas que los mantengan en el interior de las órbitas de la Tierra y Venus la mayor parte del tiempo. Hasta la fecha, solo se han descubierto unos 25 asteroides con órbitas completamente dentro de la órbita de la Tierra debido a la dificultad de observar cerca del resplandor del Sol", agregó Sheppard.
Descubrir asteroides en el Sistema Solar interior es un desafío de observación abrumador. Los astrónomos tienen solo dos ventanas breves de 10 minutos cada noche para inspeccionar esta área y tienen que lidiar con un cielo de fondo muy brillante debido al intenso resplandor del Sol. Además, tales observaciones están muy cerca del horizonte, lo que significa que los astrónomos tienen que observar a través de una gruesa capa de la atmósfera terrestre, lo que puede distorsionar sus observaciones.
A pesar de estas dificultades, el descubrimiento de estos tres nuevos asteroides fue posible gracias a las capacidades de observación únicas de DECam. El instrumento de última generación es uno de los generadores de imágenes CCD de campo amplio de mayor rendimiento del mundo, lo que brinda a los astrónomos la capacidad de capturar grandes áreas del cielo con gran sensibilidad. Cuando los astrónomos logran capturar objetos con bajísima iluminación le llaman observaciones "profundas". Al buscar asteroides dentro de la órbita de la Tierra, la capacidad de capturar observaciones de campo amplio y profundo es indispensable. DECam fue financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y fue construido y probado en el Fermilab del DOE.
Sheppard explicó que “se requieren grandes áreas de cielo, porque los asteroides internos son raros; y se necesitan imágenes profundas, porque los asteroides son débiles y estás luchando contra el brillante cielo crepuscular cerca del Sol, así como contra el efecto distorsionador de la atmósfera de la Tierra. DECam puede cubrir grandes áreas del cielo a profundidades que no se pueden alcanzar con telescopios más pequeños, lo que nos permite profundizar más, cubrir más cielo y sondear el Sistema Solar interior de formas nunca antes vistas”.
Además de detectar asteroides que podrían representar una amenaza para la Tierra, esta investigación es un paso importante para comprender la distribución de cuerpos pequeños en nuestro Sistema Solar. Los asteroides que están más lejos del Sol que la Tierra son más fáciles de detectar. Por eso, estos asteroides más distantes tienden a dominar los modelos teóricos actuales de la población de asteroides.
La detección de estos objetos también permite a los astrónomos comprender cómo los asteroides se mueven a través del Sistema Solar interior, y cómo las interacciones gravitacionales y el calor del Sol pueden contribuir a su fragmentación.
“Nuestro estudio con DECam, es una de las búsquedas más grandes y sensibles jamás realizadas de objetos dentro de la órbita de la Tierra y cerca de la órbita de Venus, y es una oportunidad única para comprender qué tipos de objetos acechan en el Sistema Solar interior", concluyó Sheppard.
“Después de 10 años de servicio notable, DECam continúa proporcionando importantes descubrimientos científicos, y al mismo tiempo, contribuye a la defensa planetaria, un servicio crucial que beneficia a toda la humanidad”, comentó el Director de Programa para NOIRlab de NSF, Chris Davis.
DECam se construyó originalmente para llevar a cabo el estudio de energía oscura, que fue realizado por el DOE y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. entre 2013 y 2019.
.
.
.
.
Un modelo desarrollado por científicos brasileños demostró que la fase caótica que ubicó a los objetos celestes en las órbitas que ocupan actualmente comenzó durante los primeros 100 millones de años tras la formación de los planetas gigantes.
.
Image by WikiImages from Pixabay
.
La hipótesis de que el Sistema Solar se habría originado a partir de una gigantesca nube de gas y polvo se remonta a la segunda mitad del siglo XVIII. Fue postulada por el filósofo alemán Immanuel Kant y desarrollada por el matemático francés Pierre-Simon de Laplace. Dicha hipótesis constituye actualmente un consenso entre los astrónomos. Merced a la formidable masa de datos observacionales, a los aportes teóricos y a los recursos computacionales disponibles hoy en día, se han llevado adelante sucesivos desarrollos de la misma.
Pero este proceso no es lineal, ni está exento de controversias. Hasta hace poco, se creía que el Sistema Solar había adquirido las facciones actuales a partir de un período turbulento ocurrido alrededor de 700 millones de años después de su formación. No obstante, estudios recientes indican una estructuración mucho más temprana, que habría ocurrido en la franja de los primeros 100 millones de años y, con mayor probabilidad aún, entre los primeros 10 y 60 millones de años.
Y un estudio al respecto apoyado por la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo- FAPESP, que contó con la colaboración de tres científicos de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Guaratinguetá (Brasil), fue el tema de un artículo publicado en la revista Icarus, donde se aportan evidencias robustas a favor de la estructuración temprana.
Participaron en este estudio Rafael Ribeiro de Sousa, el primer autor del artículo, André Izidoro Ferreira da Costa y Ernesto Vieira Neto, en carácter de supervisor.
“La gran cantidad de detalles actualmente conocidos mediante observaciones del Sistema Solar permite definir con precisión las trayectorias de los muchos cuerpos que orbitan alrededor del Sol. Y esta estructura orbital nos permite narrar la historia de la formación del sistema. A partir de la nube de gas y polvo que circundaba nuestra estrella hace alrededor de 4.600 millones de años, se formaron los planetas gigantes en órbitas más cercanas entre sí y también más cercanas al Sol. Esas órbitas eran también más coplanares y más circulares que las actuales. Y estaban vinculadas entre ellas en sistemas dinámicos resonantes. Estos sistemas estables son los resultados más probables de la dinámica gravitatoria de planetas en formación con disco de gas protoplanetario”, declaró Ribeiro.
Y esta descripción fue detallada por Izidoro: “Los cuatro planetas gigantes –Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno– crecieron en el disco de gas y polvo en órbitas más compactas. Sus movimientos exhibían una fuerte sincronía debido a cadenas de resonancia. De este modo, mientras Júpiter completaba tres vueltas alrededor del Sol, Saturno culminaba dos. Y todos los planetas estaban envueltos en esa sincronía, producida por la dinámica del disco gaseoso primordial y por la dinámica gravitatoria de los propios planetas”, dijo.
Sin embargo, a lo largo de toda la zona de formación del Sistema Solar externo, lo que incluye al área situada más allá de las órbitas actuales de Urano y Neptuno, el Sistema Solar contaba con una gran población de planetesimales, pequeños cuerpos de roca y hielo a los que se considera como los bloques constructivos de los planetas y precursores de los asteroides, cometas y satélites. Y el disco exterior de planetesimales empezó a perturbar el equilibrio gravitatorio del conjunto.
De este modo, después de la fase del gas, las resonancias se rompieron. El sistema entró en una etapa caótica, con interacciones violentas entre los planetas gigantes e incluso con eyecciones de planetas hacia el espacio exterior. “Plutón y sus vecinos de hielo fueron arrojados hacia la región en donde se encuentran actualmente, en el Cinturón de Kuiper. Y el conjunto de los planetas migró hacia órbitas más cercanas al Sol”, según informó Ribeiro.
En este punto, cabe recordar que el Cinturón de Kuiper, cuya existencia fue postulada en 1951 por el astrónomo holandés Gerard Kuiper y confirmada mediante observaciones astronómicas posteriores, posee una estructura toroidal, similar a un neumático, que está conformada por miles de pequeños cuerpos que orbitan alrededor del Sol, con una diversidad de órbitas nunca vista en otras regiones del Sistema Solar. Su borde interior se ubica en donde está actualmente la órbita de Neptuno, a 30 unidades astronómicas de distancia del Sol. Una unidad astronómica, UA, es aproximadamente igual a la distancia promedio desde la Tierra hasta el Sol. El borde exterior se ubica a alrededor de 50 UA del Sol.
Volviendo al tema de la ruptura de la sincronía y al desencadenamiento de la fase caótica, la cuestión reside en saber cuándo esto ocurrió: si en una etapa muy temprana –cuanto el Sistema Solar tenía 100 millones de años, o incluso menos–, o en una etapa posterior, cuando los planetas ya tenían una cierta edad (probablemente alrededor de 700 millones de años).
“Hasta hace poco, la hipótesis de la inestabilidad tardía predominaba. La datación de rocas de la Luna, recolectadas por astronautas de la Misión Apollo, sugirió que las mismas habrían sido generadas por impactos severos y simultáneos de diversos asteroides y cometas sobre la superficie lunar. A este cataclismo se lo conoce con el nombre de ‘bombardeo intenso tardío de la Luna’. Y si sucedió en la Luna, ha de haber acaecido también en la Tierra y en los demás planetas terrestres del Sistema Solar. Como en el período de inestabilidad planetaria hubo un lanzamiento de mucho material en forma de asteroides y cometas hacia todas las direcciones del Sistema Solar, se dedujo a partir de la edad de las rocas traídas desde la Luna que ese período caótico habría ocurrido tarde. Pero en los últimos años, la historia del ‘bombardeo intenso tardío de la Luna’ ha venido perdiendo crédito”, afirmó Ribeiro.
De acuerdo con el investigador, de haber ocurrido, ese cataclismo caótico tardío podría haber destruido a la Tierra y a los restantes planetas terrestres del Sistema Solar. O haber provocado perturbaciones que los habrían ubicado en órbitas totalmente distintas a las actuales. Asimismo, se descubrió que las rocas que trajo la Misión Apollo fueron generadas por un solo impacto, lo cual no sería de esperarse si las mismas hubiesen sido originadas por una gran inestabilidad planetaria tardía. Esta habría generado diversos impactos distintos en función de la dispersión de los planetesimales producida por los planetas gigantes.
“Nuestro trabajo partió de la idea de que a la datación de la inestabilidad debe buscársela en forma dinámica. La única manera de que esa inestabilidad pudiese haber ocurrido tardíamente sería si al momento en que el gas se terminó existiese una distancia relativamente grande entre el borde interno del disco de planetesimales, es decir, desde el disco de acreción planetaria, y la órbita de Neptuno. Y esa distancia relativamente grande no se sostuvo en el marco de nuestra simulación”, subrayó Ribeiro.
Este argumento parte de una premisa sencilla: cuanto menor es la distancia, mayor es la influencia gravitatoria entre Neptuno y el disco de planetesimales. Por ende, más temprano es el período de inestabilidad. Inversamente, una inestabilidad tardía requiere que la distancia sea grande.
“Lo que hicimos fue esculpir por primera vez el disco de planetesimales primordial. Para ello, tuvimos que regresar a la formación de los propios planetas gigantes de hielo, Urano y Neptuno. A partir de un modelo construido por el profesor Izidoro en 2015, realizamos simulaciones computacionales que mostraron que la formación de Urano y Neptuno puede haber provenido de embriones planetarios con las masas de algunas Tierras. Las colisiones gigantescas de esas supertierras explicaría el hecho de que Urano posea un eje de rotación tumbado”, dijo el investigador.
Planetas en fase de crecimiento
Trabajos anteriores ya habían puesto en evidencia la importancia de la distancia entre la órbita de Neptuno y el borde interior del disco de planetesimales. Pero dichos trabajos partían de un modelo en el cual los cuatro planetas gigantes ya estaban formados. “La novedad que aporta el actual trabajo consiste en que el modelo no empieza con los planetas completamente formados, sino que contempla a Urano y Neptuno aún en fase de crecimiento. Y este crecimiento habría sucedido a partir de dos o tres colisiones de objetos de hasta cinco veces la masa de la Terra”, comentó Izidoro.
“Imaginemos una situación en la cual Júpiter y Saturno ya estén formados, pero que, en lugar de Urano y Neptuno, haya allí entre cinco y diez supertierras. Esas supertierras serían forzadas por el gas a entrar en la misma sincronía de Júpiter y Saturno. No obstante, como son numerosas, entrarían y saldrían, colisionando eventualmente. Debido a esas colisiones, su cantidad se reduciría, lo cual haría posible la sincronización. Al final, restaron Urano y Neptuno”, detalló Izidoro.
Y prosiguió: “Durante la fase en la cual los dos gigantes de hielo estaban evolucionando en el gas, el disco de planetesimales también se fue consumiendo. Parte de este material se agregó a Urano y Neptuno, y otra parte fue arrojada lejos, hacia los confines del Sistema Solar. De este modo, el crecimiento de Urano y Neptuno definió la posición del borde interno del disco de planetesimales. Lo que restó de ese disco compone actualmente el Cinturón de Kuiper, que es, básicamente, una reliquia que sobró del disco de planetesimales primordial, que era mucho más masivo”.
El modelo propuesto es coincidente con las órbitas actuales de los planetas gigantes y también con la estructura observada en el Cinturón de Kuiper. Y también con el movimiento de los troyanos, asteroides que comparten la órbita de Júpiter, y que habrían sido capturados durante la ruptura del sincronismo.
En un trabajo publicado por Izidoro en 2017 (lea más en: agencia.fapesp.br/26599/), Júpiter y Saturno aún estaban en formación, y su crecimiento contribuía para con el desplazamiento del Cinturón de Asteroides. El trabajo actual es una especie de continuación, que parte de un estadio en el cual Júpiter y Saturno ya están completamente formados, pero con sus movimientos aún sincronizados. Y en él se describe la evolución del Sistema Solar a partir de entonces.
“La interacción gravitatoria entre los planetas gigantes y el disco de planetesimales produjo perturbaciones en el disco de gas, que se propagaron como ondas. Esas ondas generaron sistemas planetarios compactos y sincrónicos. Cuando el gas se terminó, las interacciones entre los planetas y el disco de planetesimales rompieron el sincronismo y dieron origen a la fase caótica. Teniendo en cuenta todo esto, descubrimos que no hubo ninguna condición como para que la distancia entre la órbita de Neptuno y el borde interno del disco de planetesimales se volviese lo suficientemente grande como para sostener la hipótesis de la inestabilidad tardía. Este fue el gran aporte del nuestro trabajo: mostrar que la inestabilidad sucedió en el peldaño de la primera centena de millones de años, y que podría haber ocurrido antes de la formación de la Tierra y de la Luna, por ejemplo”, culminó Ribeiro.
Esta investigación contó con el aporte económico de la FAPESP a través de una Beca Doctoral y de una Beca de Pasantía de Investigación en el Exterior concedidas a Ribeiro; de una Beca de Apoyo a Jóvenes Investigadores y de una Ayuda a la Investigación de Apoyo a Jóvenes Investigadores concedidas a Izidoro; y en el marco del Proyecto Temático intitulado “La relevancia de los pequeños cuerpos en dinámica orbital”, coordinado por Othon Cabo Winter..
.
.
.
.
Por primera vez los astrónomos han estudiado un asteroide que ha entrado en el Sistema Solar desde el espacio interestelar. Observaciones llevadas a cabo con el VLT (Very Large Telescope) en Chile, y con otros observatorios del mundo, muestran que este objeto único ha viajado por el espacio durante millones de años antes de su encuentro casual con nuestro sistema estelar.
.
Ilustración del asteroide interestelar 'Oumuamua. © ESO/M. Kornmesser
.
El 19 de octubre de 2017, el telescopio Pan-STARRS 1, en Hawái, captó un débil punto de luz moviéndose a través del cielo. Al principio parecía un pequeño asteroide típico de rápido movimiento, pero observaciones llevadas a cabo durante los dos días posteriores, permitieron calcular su órbita con bastante precisión, lo que reveló, sin ninguna duda, que este cuerpo no se originó dentro del Sistema Solar, como todos los demás asteroides o cometas observados hasta ahora, sino que venía del espacio interestelar. Aunque originalmente fue clasificado como cometa, observaciones de ESO y de otras instalaciones no revelaron signos de actividad cometaria tras su paso más cercano al Sol, en septiembre de 2017.
“Tuvimos que actuar con rapidez”, explica Olivier Hainaut, miembro del equipo de ESO, en Garching (Alemania). “'Oumuamua había pasado ya su punto más cercano al Sol y se dirigía hacia el espacio interestelar”.
Dado que puede hacerlo con mucha más precisión que telescopios más pequeños, el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO entró inmediatamente en acción para medir la órbita, el brillo y el color del objeto. La rapidez era vital, ya que 'Oumuamua está desapareciendo rápidamente, pues se aleja del Sol y ha pasado la órbita de la Tierra, en su camino fuera del Sistema Solar. Pero había más sorpresas por venir.
Combinando las imágenes del instrumento FORS del VLT (con cuatro filtros diferentes) con las de otros grandes telescopios, el equipo de astrónomos dirigido por Karen Meech (Instituto de Astronomía, Hawái, EE.UU.) descubrió que 'Oumuamua varía muchísimo su brillo, en un factor de diez, a medida que gira sobre su eje cada 7,3 horas.
Karen Meech lo explica: “Esta gran variación en brillo, poco común, significa que el objeto es muy alargado: su longitud es unas diez veces mayor que su anchura, con una forma compleja y enrevesada. También descubrimos que tiene un color rojo oscuro, similar a los objetos del Sistema Solar exterior, y confirmamos que es totalmente inerte, sin el menor atisbo de polvo alrededor de él”.
Estas propiedades sugieren que 'Oumuamua es denso, posiblemente rocosos o con gran contenido metálico, sin cantidades significativas de hielo ni agua, y que su superficie ahora es oscura y está enrojecida debido a los efectos de la irradiación de rayos cósmicos durante millones de años. Se estima que mide al menos 400 metros de largo.
Cálculos orbitales preliminares sugieren que el objeto viene aproximadamente de la dirección en la que se encuentra la brillante estrella Vega, en la constelación septentrional de Lyra. Sin embargo, incluso viajando a la vertiginosa velocidad de 95000 kilómetros/hora, le llevó tanto tiempo a este objeto interestelar hacer el viaje a nuestro Sistema Solar que Vega no estaba cerca de esa posición cuando el asteroide estaba allí, hace unos 300.000 años. Es probable que 'Oumuamua haya estado vagando a través de la Vía Láctea, independiente a cualquier sistema estelar, durante cientos de millones de años antes de su casual encuentro con el Sistema Solar.
Los astrónomos estiman que, una vez al año, un asteroide interestelar similar a 'Oumuamua pasa por el interior del Sistema Solar, pero son débiles y difíciles de detectar, por lo que no se han visto hasta ahora. Gracias a los nuevos telescopios de rastreo como Pan-STARRS, que son lo suficientemente potentes, ahora tenemos la oportunidad de descubrirlos.
“Seguimos observando este objeto único”, concluye Olivier Hainaut, “y esperamos precisar con más exactitud de dónde proviene y cuál será su próximo destino en su viaje por la galaxia. Y ahora que hemos encontrado la primera roca interestelar, ¡nos estamos preparando para las próximas!”. .
.
.
.
.
.
Desde hace dos décadas se conoce que la interacción magnética entre Júpiter y una de sus lunas mayores, Ío, genera gran cantidad de emisión en radio similar a las auroras terrestres. Tras el descubrimiento del planeta Proxima b en torno a la estrella más cercana a nosotros, Proxima Centauri, un grupo de investigadores del IAA-CSIC se propuso comprobar si en este sistema solar vecino se producen también interacciones en radio.
.
Un estudio en radio de Próxima Centauri, el sistema planetario más cercano, abre una nueva vía para el estudio de los exoplanetas
.
.
Desde hace dos décadas se conoce que la interacción magnética entre Júpiter y una de sus lunas mayores, Ío, genera gran cantidad de emisión en radio similar a las auroras terrestres (producidas, a su vez, por la interacción de partículas eléctricamente cargadas procedentes del Sol con la atmósfera de la Tierra). Tras el descubrimiento del planeta Proxima b en torno a la estrella más cercana a nosotros, Proxima Centauri, un grupo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) se propuso comprobar si en este sistema solar vecino se producen también interacciones en radio. Su hallazgo abre una nueva vía en el estudio de los planetas extrasolares.
“Este tipo de emisión de ondas de radio es posible porque el sistema planetario de Próxima tiene unas propiedades particulares: se trata de una estrella mucho más activa que nuestro Sol y el planeta Próxima b se encuentra muy cerca de ella; de hecho, se halla diez veces más cerca de su estrella que Mercurio del Sol”, apunta Miguel Pérez-Torres, investigador del IAA-CSIC que encabeza el estudio.
La campaña de observación se llevó a cabo con el ATCA (Australia Telescope Compact Array), un radiotelescopio formado por seis antenas de veintidós metros, y se prolongó a lo largo de diecisiete días terrestres. Como el planeta Próxima b da una vuelta completa alrededor de su estrella cada 11.2 días (mucho menos que los 365 días de la órbita terrestre), los investigadores observaron la emisión procedente del sistema planetario de Próxima durante el equivalente a un año y medio.
“Detectamos emisión en radio durante la mayor parte de la campaña de observación, con épocas de emisión más intensa. Estos máximos se detectaron dos veces por cada periodo orbital, cuando el planeta halla, visto desde la Tierra, más separado de su estrella –señala José Francisco Gómez, investigador del IAA-CSIC que participa en el hallazgo–. Los datos que hemos obtenido concuerdan muy bien con lo que predicen modelos de interacción entre la estrella y el planeta”.
Se trata de un trabajo pionero, ya que muestra por primera vez que se puede detectar la existencia de un planeta fuera del Sistema Solar observando con radiotelescopios las variaciones periódicas del sistema. “Esto abre un nuevo camino para el estudio de otros planetas que, en algunos casos, no podrían detectarse mediante otras técnicas, y que resulta muy prometedor si pensamos en los radiotelescopios excepcionalmente sensibles que están en desarrollo, como el Square Kilometre Array (SKA)”, indica Miguel Pérez-Torres.
Este trabajo también ha permitido detectar varios destellos en radio de apenas unos minutos de duración, que responden a episodios breves de actividad en la estrella, así como una llamarada estelar que se prolongó durante tres días y cuyo brillo en radio fue diez veces superior al habitual de la estrella.
“Estos resultados son también interesantes en lo que respecta a la posibilidad de que Proxima b albergue vida. Estas llamaradas de ondas de radio han debido de ser muy intensas para que pudiéramos detectarlas, y algunas se han prolongado varios días. Formas de vida como las de la Tierra posiblemente no podrían sobrevivir a este tipo de eventos”, apunta José Francisco Gómez (IAA-CSIC).
Cuatro años observando Próxima desde el IAA-CSIC
En 2016, la campaña de observación internacional RedDots, en la que participaba el IAA-CSIC, enfocó cuatro telescopios hacia la estrella más cercana a nosotros después del Sol, Próxima Centauri. Buscaban detectar el ligero tirón gravitatorio que un posible planeta ejercería sobre la estrella, que la obliga a dibujar una pequeña órbita y se traduce en oscilaciones en su luz. Así se halló Próxima b, un planeta con una masa mínima equivalente a 1,3 veces la terrestre y que gira en torno a Próxima Centauri cada 11.2 días dentro de la zona de habitabilidad, o la región en torno a una estrella en la que se producen las condiciones favorables para la existencia de agua líquida en superficie.
En 2017, investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) descubrían un cinturón de polvo alrededor de Próxima mediante observaciones con el interferómetro ALMA. Semejante al Cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar, representaba el hallazgo de material remanente de la formación del sistema planetario más próximo al nuestro.
En enero de 2020 se anunciaba el descubrimiento, también con la participación del IAA-CSIC, de un posible segundo planeta en torno a Próxima Centauri, gracias a los datos recopilados desde Chile con los espectrógrafos UVES y HARPS, pertenecientes al Observatorio Europeo Austral (ESO). Las observaciones, que abarcaban un total de diecisiete años, revelaron la presencia de una señal con un período de 5.2 años compatible con la existencia de un segundo planeta en torno a Próxima Centauri con una masa mínima de unas seis veces la de la Tierra.
"Un proyecto de esta clase solo se ha podido llevar a cabo porque especialistas del IAA en diversos ámbitos (física de las atmósferas de los planetas del Sistema Solar, física estelar, búsqueda y estudio de exoplanetas y procesos del medio interestelar) han aunado sus esfuerzos y conocimientos; esto incluye su experiencia tanto en la modelización teórica como en la realización de observaciones en diferentes longitudes de onda, desde radio hasta el óptico y el infrarrojo”, concluye Antxon Alberdi, director del IAA-CSIC y participante en el estudio.
.
.
.
.
.
.
Un equipo de astrónomos ha revelado la existencia de un sistema que consta de seis exoplanetas, cinco de los cuales bailan a un extraño compás alrededor de su estrella central. Los investigadores creen que el sistema podría proporcionar pistas importantes sobre cómo los planetas, incluidos los del Sistema Solar, se forman y evolucionan.
.
Representación artística del sistema planetario TOI-178. ESO/L. Calçada/spaceengine.org
.
.
La primera vez que el equipo observó TOI-178, una estrella a unos 200 años luz de distancia, en la constelación de Sculptor, pensaron que habían visto dos planetas rodeándola en la misma órbita. Sin embargo, al echar un vistazo más de cerca, vieron algo completamente diferente. “Tras llevar a cabo más observaciones, nos dimos cuenta de que no había dos planetas orbitando la estrella a aproximadamente la misma distancia de ella, sino más bien múltiples planetas en una configuración muy especial”, dice Adrien Leleu, de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Berna (Suiza), quien ha dirigido un nuevo estudio sobre este sistema publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.
La nueva investigación ha revelado que el sistema cuenta con seis exoplanetas y que todos, menos el más cercano a la estrella, son prisioneros de una rítmica danza mientras se mueven en sus órbitas. En otras palabras, están en resonancia. Esto significa que hay patrones que se repiten a medida que los planetas se mueven alrededor de la estrella, haciendo que algunos planetas se alineen cada pocas órbitas. Una resonancia similar se observa en las órbitas de tres de las lunas de Júpiter: Ío, Europa y Ganímedes. Ío, el más cercano de los tres a Júpiter, completa cuatro órbitas alrededor de Júpiter para cada órbita de Ganímedes, la más lenta, y dos órbitas completas por cada órbita de Europa.
Los cinco exoplanetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de resonancia mucho más compleja, una de las más largas descubiertas hasta ahora en un sistema de planetas. Mientras que las tres lunas de Júpiter están en una resonancia de 4:2:1, los cinco planetas exteriores del sistema TOI-178 siguen una cadena de 18:9:6:4:3, es decir, mientras que el segundo planeta de la estrella (el primero en la cadena de resonancia) completa 18 órbitas, el tercer planeta desde el principio (segundo en la cadena) completa 9 órbitas, y así sucesivamente. De hecho, inicialmente los científicos sólo encontraron cinco planetas en el sistema, pero siguiendo este ritmo resonante calcularon dónde podría haber otro planeta adicional para buscarlo en cuando dispusieran de una ventana de observación.
Más que una curiosidad orbital, esta danza de planetas resonantes proporciona pistas sobre el pasado del sistema. “Las órbitas de este sistema están muy bien ordenadas, lo que nos dice que este sistema ha evolucionado de una forma suave desde su nacimiento”, explica el coautor, Yann Alibert, de la Universidad de Berna. Si el sistema hubiera sufrido perturbaciones importantes en los momentos iniciales de su formación, por ejemplo, por un gran impacto, esta frágil configuración de órbitas no habría sobrevivido.
Trastorno en el sistema rítmico
Aunque la disposición de las órbitas sea clara y bien ordenada, las densidades de los planetas “son mucho más desordenadas”, afirma Nathan Hara, de la Universidad de Ginebra (Suiza), quien también participó en el estudio. “Parece que hay un planeta tan denso como la Tierra justo al lado de un planeta muy esponjoso, con la mitad de la densidad de Neptuno, seguido de un planeta con la densidad de Neptuno. No es a lo que estamos acostumbrados”. En nuestro Sistema Solar, por ejemplo, los planetas están perfectamente dispuestos, con los planetas rocosos y más densos más cerca de la estrella central y los esponjosos planetas gaseosos de baja densidad más alejados.
Según Leleu, “Este contraste entre la armonía rítmica del movimiento orbital y las densidades desordenadas desafía sin duda nuestra comprensión de la formación y evolución de los sistemas planetarios”.
Combinando técnicas
Para estudiar la inusual arquitectura del sistema, el equipo utilizó datos del satélite CHEOPS, de la Agencia Espacial Europea, junto con el instrumento ESPRESSO, instalado en el telescopio VLT de ESO, y los telescopios NGTS y SPECULOOS, ambos situados en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile. Dado que los exoplanetas son extremadamente difíciles de detectar directamente con telescopios, los astrónomos deben confiar en otras técnicas para detectarlos. Los principales métodos utilizados son los tránsitos por imágenes —observando la luz emitida por la estrella central, que se atenúa cuando un exoplaneta pasa delante de ella al observarla desde la Tierra— y las velocidades radiales— observando el espectro de luz de la estrella en busca de pequeños signos de bamboleos que ocurren a medida que los exoplanetas se mueven en sus órbitas. El equipo utilizó ambos métodos para observar el sistema: CHEOPS, NGTS y SPECULOOS para tránsitos y ESPRESSO para velocidades radiales.
Mediante la combinación de las dos técnicas, el equipo fue capaz de recopilar información clave sobre el sistema y sus planetas, que orbitan su estrella central mucho más cerca y mucho más rápido de lo que la Tierra orbita el Sol. El más rápido (el planeta más interior) completa una órbita en sólo un par de días, mientras que el más lento tarda unas diez veces más. Los seis planetas tienen tamaños que van desde aproximadamente uno hasta aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra, mientras que sus masas son de 1,5 a 30 veces la masa de la Tierra. Algunos de los planetas son rocosos, pero más grandes que la Tierra— estos planetas se conocen como Supertierras. Otros son planetas gaseosos, como los planetas exteriores de nuestro Sistema Solar, pero son mucho más pequeños (los apodados minineptunos).
Aunque ninguno de los seis exoplanetas encontrados se encuentra en la zona habitable de la estrella, los investigadores sugieren que, al continuar con la cadena de resonancia, podrían encontrar más planetas en esa zona o muy cerca. El Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, que comenzará a funcionar esta década, podrá obtener imágenes directas de exoplanetas rocosos en la zona habitable de una estrella e incluso caracterizar sus atmósferas, proporcionándonos una oportunidad para conocer con mayor detalle sistemas como TOI-178.
.
Información adicional | Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico “Six transiting planets and a chain of Laplace resonances in TOI-178”, publicado en a revista Astronomy & Astrophysics.
.
.
.
.
.
Nuevas técnicas combinan datos de instrumentos, satélites y misiones para mejorar el conocimiento de los componentes del planeta rojo, como las nubes de hielo, las tormentas de polvo y las emisiones de hidrógeno en las capas altas de su atmósfera.
.
La nave espacial que contiene el rover Perseverance de la NASA. / NASA
.
.
Tras alimentar, durante siglos, variadísimas teorías sobre la existencia de grandes canales para el transporte de agua, de zonas de vegetación y, por supuesto, de marcianos, el planeta Marte giró, de la mano de las primeras misiones Mariner y Viking, hacia una firme senda científica a partir de los años sesenta del siglo pasado. De hecho, la misión Mariner 4 supuso tal dosis de realidad que pudo acabar con el destacado lugar en el imaginario social de Marte: la superficie del planeta, inundada de cráteres de impacto, presentaba un desafortunado parecido con la de la Luna. No solo los cráteres apuntaban a una superficie que parecía no haber experimentado cambios en miles de millones de años, sino que además la bajísima presión atmosférica del planeta suponía un adiós a la existencia de agua líquida; incluso los polos, presuntamente cubiertos de agua helada, se hallaban recubiertos de hielo seco o dióxido de carbono sólido, componente principal también de su atmósfera.
Pero, incluso sin añadidos de ficción, Marte siguió siendo uno de los objetivos científicos destacados en investigación planetaria, y no en vano es el planeta al que más misiones espaciales se han dedicado. El desierto helado que constituye Marte presenta una serie de características que lo convierten en un objetivo científico único: entre ellas, la posibilidad de que contuviera agua líquida en el pasado o que el agua aún se halle presente, congelada y almacenada en el subsuelo marciano en forma de suelo helado o permafrost; o sus vientos, de hasta cientos de kilómetros por segundo, y sus tormentas de polvo, de tal magnitud que pueden cubrir todo el planeta; o su espectacular orografía, donde destacan los mayores accidentes geológicos del Sistema Solar, como el Monte Olimpo, que se eleva unos 25 kilómetros, o el Valle Marineris, un sistema de cañones que se extiende unos cuatro mil kilómetros. Incluso, el planeta rojo puede aportarnos información útil ante el reto que supone el cambio climático, ya que al estudiar los drásticos cambios que ha sufrido a lo largo de su historia podemos inferir los puntos de no retorno de nuestro planeta.
“Hasta el proyecto Upwards sabíamos que elementos como el vapor de agua son expulsados desde la sub-superficie del planeta a la atmósfera; conocíamos que grandes cantidades de dióxido de carbono y agua se depositan en forma de hielo sobre las regiones polares del suelo marciano, y sabíamos que existen elementos, algunos relacionados con el ciclo del agua, que se rompen por la radiación solar y escapan al espacio. Pero aún no se había realizado un estudio conjunto de todos estos procesos que nos permitiera tener una imagen global consistente”, apunta Miguel Ángel López-Valverde, científico del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) e investigador principal del proyecto Upwards.
En efecto, al igual que sabemos que en la Tierra los distintos componentes –agua, aire, rocas, seres vivos, volcanes, radiación solar…– se relacionan e interactúan entre sí, Marte funciona como un sistema acoplado cuyas piezas deben encajarse en el conjunto. Y la resolución de ese puzle marciano se halla en el origen de Upwards (Understanding Planet Mars With Advanced Remote-sensing Datasets and Synergistic Studies), un proyecto financiado por el programa europeo Horizonte 2020.
El objetivo de Upwards ha sido desarrollar nuevas técnicas matemáticas para extraer más información de los datos disponibles sobre Marte. Algunas de estas técnicas permiten combinar datos de instrumentos y misiones diferentes, una mecánica de adquisición de información que se llevaba a cabo en satélites de observación terrestre pero que se ha aplicado a Marte por primera vez.
También se han diseñado métodos de análisis de datos para el limbo del planeta. El limbo de un cuerpo celeste es su borde aparente visto contra el fondo oscuro, y en el caso del estudio de las atmósferas constituye un punto de vista muy revelador: observando cómo el sol se oculta tras el limbo de un planeta (es decir, observando continuamente puestas de sol y amaneceres desde su órbita), se pueden deducir los componentes que forman la atmósfera. “Con ellos hemos podido obtener perfiles verticales de vapor de agua (un gas muy escaso en Marte, pero de gran importancia) y de dióxido de carbono, el gas más abundante en el planeta. Estos resultados eran imposibles hace cinco años”, destaca López-Valverde.
El proyecto también se ha adentrado en las tormentas de polvo. Si existe un elemento que define la atmósfera de Marte, se trata de la presencia de polvo en suspensión. En las llanuras marcianas suelen formarse remolinos de polvo con alturas de hasta diez kilómetros, y es frecuente la formación de tormentas de polvo, que en ocasiones cubren todo el planeta y que afectan a la temperatura atmosférica, ya que el polvo absorbe la radiación solar. “Hemos desarrollado rutinas para determinar las propiedades del polvo, como la opacidad y el tamaño de las partículas, y hemos encontrado y cuantificado por primera vez una anticorrelación entre la cantidad de polvo y la de vapor de agua atmosféricos dentro de la tormenta”, apunta López-Valverde.
El proyecto ha permitido también confeccionar un mapa completo de la distribución y del ciclo anual de las nubes de hielo de agua, unas condensaciones tan livianas que se pensaba que apenas influían en la atmósfera a nivel global. El estudio señala, no obstante, el importante papel de estas nubes sobre el ciclo anual del agua, un complejo y variable régimen de intercambios de agua (hielo y vapor) en el que participan también las capas polares, los vientos y la circulación general, los aerosoles minerales (polvo en suspensión), y las propiedades de la superficie.
También se han medido y comparado las emisiones de hidrógeno en las capas más altas de la atmósfera cuando estas moléculas escapan al espacio, y que no encajaban con las predicciones teóricas y simulaciones numéricas. Sin embargo, podrían explicarse gracias a un resultado que apuntaba que grandes cantidades de vapor de agua podrían alcanzar elevadas alturas en la atmósfera marciana durante las tormentas de polvo.
Upwards se completaba en febrero de 2018, tras analizar con éxito una plétora de datos de misiones anteriores, como Mars Express (ESA). También ha desarrollado nuevas técnicas para analizar los datos de Exomars-Trace Gas Orbiter (TGO), la más reciente misión europea a Marte (hoy en activo), y para suministrar un marco de referencia para futuras misiones, como la siguiente fase ExoMars Rover 2020.
.
.
.
.
