sábado, 12 de marzo de 2011

Un océano con burbujas en Encelado

Enero 26, 2011: Durante años, los investigadores han debatido sobre la posibilidad de que Encelado, una pequeña luna que flota en las afueras de los anillos de Saturno, albergue un vasto océano subterráneo. ¿Es una luna con agua líquida, o no? En la actualidad, nuevas evidencias parecen inclinar la balanza hacia el sí. No sólo es muy posible que Encelado posea un océano, sino que dicho océano probablemente contenga burbujas como una bebida gaseosa y podría ser atractivo para la vida microbiana.

La historia comenzó en el año 2005, cuando la sonda Cassini, de la NASA, llevó a cabo un sobrevuelo cerca de Encelado.

"Los geofísicos esperaban que este pequeño mundo fuera solamente un trozo de hielo frío, inerte y poco interesante", dice Dennis Matson, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, en idioma inglés), de la NASA. "¡Pero vaya si nos llevamos una sorpresa!"

Fizzy Ocean (jets, 550px)


Una fotografía, obtenida por la sonda Cassini, de un conjunto de chorros de vapor y hielo que emergen de fisuras en Encelado. [Más información]

Cassini descubrió que la pequeña luna estaba muy activa, emitía penachos de vapor de agua, partículas de hielo y compuestos orgánicos a través de fisuras (conocidas como "rayas de tigre") en su caparazón congelado. Mimas, una luna cercana y de tamaño similar, estaba tan muerta como esperaban los científicos; pero Encelado, en cambio, estaba precozmente activa.

Muchos investigadores consideraron que los chorros gélidos eran una prueba de la existencia de un enorme depósito subterráneo de agua. Bolsas de agua cercanas a la superficie, con temperaturas de alrededor de 0o C (32o F), podrían explicar los penachos acuosos. Pero había problemas en esta teoría. Para empezar, ¿dónde estaba la sal?

En sobrevuelos iniciales, los instrumentos de Cassini detectaron carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y diversos hidrocarburos en los gases de los penachos. Pero no hallaron ninguno de los elementos de la sal que el agua de un océano debía contener.

Fizzy Ocean (tiger stripes, 200px)


"Rayas de tigre" en Encelado. [Más información]

En 2009, el analizador de polvo cósmico de la sonda Cassini encontró por fin la desaparecida sal —en el lugar menos esperado.

"No estaba en los gases de los penachos, donde la habíamos estado buscando", relata Matson. "En cambio, las sales de sodio y potasio, así como los carbonatos, se encontraban todos atrapados en las partículas de hielo de los penachos.* Y la fuente de estas sustancias tiene que ser un océano. Las sustancias que se disuelven en el agua de un océano son similares a las que contienen estos granos".

Las más recientes observaciones de la sonda Cassini mostraron otro intrigante descubrimiento: las mediciones térmicas revelaron que las fisuras tenían temperaturas de hasta -84o C (-120 o F, o 190 Kelvin).

"¡Este descubrimento vuelve a poner nuestros relojes en cero!", dice Matson. "Temperaturas tan altas como estas tienen que tener un origen volcánico". El calor debe de fluir desde el interior y debe de ser suficiente como para derretir algo del hielo subterráneo, creando de este modo canales acuáticos debajo de la superficie.

Este hallazgo ha llevado a los científicos a preguntarse cómo es que el contenido de un océano, sellado por una corteza de hielo de decenas de kilómetros de espesor, logra alcanzar la superficie.

"¿Alguna vez ha terminado bañado al destapar una lata de una bebida gaseosa?", pregunta Matson.

El modelo que él y sus colegas proponen sugiere que gases disueltos en el agua profunda debajo de la superficie forman burbujas. Dado que la densidad de esta "agua con gas" es menor que la del hielo, el líquido asciende rápidamente a través del hielo y hasta la superficie.**

"La mayor parte del agua se esparce hacia los lados y 'entibia' una delgada capa de hielo de unos 91 metros (300 pies) de espesor", explica Matson. "Pero una parte de ella se recolecta en cámaras a baja profundidad, incrementa su presión y súbitamente estalla a través de pequeños agujeros en el suelo, como la bebida gaseosa de la lata que usted abrió. Conforme el resto del agua se enfría, se filtra hacia abajo para reabastecer el océano y comenzar de nuevo todo el proceso".

Fizzy Ocean (fissure, 550px)


Vista de cerca de una raya de tigre en Encelado, obtenida por la sonda Cassini en 2008. ¿Acaso yace un océano gaseoso debajo de la superficie? [Más información]

Pero otro misterio continúa sin resolverse: "¿De dónde proviene el calor en este pequeño cuerpo celeste?", se pregunta Larry Esposito, de la Universidad de Colorado. "Creemos que el calor por la fuerza de las mareas puede estar contribuyendo".

Las poderosas mareas creadas por Saturno hacen que la forma de Encelado varíe levemente conforme gira en torno a él. Estos movimientos de flexión en el interior de la luna generan calor; como el calor que se siente cuando usted dobla rápidamente hacia delante y hacia atrás un clip para papel. En este modelo, la fricción interna es la fuente de energía que genera una actividad volcánica, la cual calienta y derrite el hielo.

"Ahora tenemos claro que, sin importar lo que produzca el calor, Encelado cumple con muchos de los requisitos para la vida", dice Esposito. "Sabemos que tiene un océano líquido y una fuente de energía. Y, además de todo eso, sabemos que hay organismos en la Tierra que sobreviven en condiciones semejantes".

Nadie sabe con seguridad qué es lo que está sucediendo debajo de todo ese hielo, pero pareciera que esta pequeña luna tiene un historia muy interesante para contarnos: chorros en erupción, un océano subterráneo, la posibilidad de albergar vida.

¡Y nosotros que pensábamos que era un lugar aburrido!

sábado, 5 de marzo de 2011

Una espectacular vela solar

Enero 24, 2011: Digamos que es espectacular.

En un inesperado revés de la suerte, la nave espacial NanoSail–D (NanoVela–D, en idioma español), de la NASA, ha logrado desplegar una reluciente lámina compuesta por un material de la era espacial, a 650 km de altitud sobre la Tierra. Esta es la primera vela solar en dar la vuelta a nuestro planeta.

"¡Estamos surcando el espacio con una vela solar!", dice Dean Alhorn, quien es el investigador principal de la NanoSail–D, en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ubicado en Huntsville, Alabama. "Este es un logro monumental".

Solar Sail Stunner (drag sail, 550px)


Concepto artístico de una vela solar orbitando la Tierra. [Imagen ampliada]

Durante el pasado mes y medio, la NanoSail–D estuvo atorada dentro de su nave nodriza, el satélite FASTSAT (Fast, Afforable, Science and Technology SATellite, en idioma inglés, o Satélite de Ciencia y Tecnología Rápida y Asequible, en idioma español). El FASTSAT fue lanzado en noviembre de 2010 con la NanoSail–D y otros cinco experimentos ubicados a bordo. Ya sobrevolando la Tierra, un resorte debía empujar la sonda, la cual tiene el tamaño de una caja de zapatos, hacia una órbita propia con espacio para desplegar la vela. Pero cuando llegó el gran momento, la NanoSail–D se atoró.

"No pudimos salir del FASTSAT", dice Alhorn. "Fue desgarrador. Esta era una derrota más en la larga y problemática historia de las velas solares".

Los miembros del equipo comenzaron a perder las esperanzas mientras transcurrían las semanas y la NanoSail–D seguía, tercamente e inexplicablemente, localizada a bordo de su nave nodriza. Parecía que la misión había llegado a su fin antes de comenzar.

Y entonces llegó el 17 de enero. Por razones que los ingenieros aún no terminan de comprender, la NanoSail–D se eyectó espontáneamente. Cuando Alhorn entró a la sala de control y vio los datos de telemetría en la pantalla, dijo que "no podía creer lo que veía. ¡Nuestra nave estaba volando, libre!"

El equipo reclutó rápidamente a los aficionados de radio Alan Sieg y Stan Sims, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, con el fin de intentar localizar la señal de la radiobaliza que emitía la NanoSail–D.

Solar Sail Stunner (packet, 200px)

Haga clic para escuchar uno de los "paquetes" de la radiobaliza de la NanoSail–D, grabado por el aficionado de radio Henk Hamoen, en Holanda. [Audio]

"Ocurrió en el momento preciso", dice Sieg. "La NanoSail–D estaba por pasar por arriba de Huntsville, de manera que la oportunidad de ser los primeros en escuchar y decodificar la señal era irresistible".

Un poco antes de las 5 pm (Hora del Centro), escucharon una débil señal. Mientras la nave surcaba el cielo por encima de sus cabezas, la señal se volvió más intensa y los operadores lograron decodificar el primer paquete. La NanoSail–D estaba vivita y coleando.

"Habría que haber bajado a Dean del techo con una escalera. Saltaba de alegría como un padre primerizo", dice Sieg.

El momento más impresionante, sin embargo, estaba por llegar: la NanoSail–D aún debía desplegar su vela solar. Esto ocurrió el 20 de enero a las 9 pm (Hora del Centro).

Activado por un temporizador ubicado a bordo, un cable quemador cortó la línea de pesca de alrededor de 22kg (50 libras) que mantenía cerrados los paneles de la nave espacial; un segundo cable quemador liberó los brazos. En cuestión de segundos, se desplegó una delgada sábana de polímero reflejante que tomó la forma de una vela de 10 m2.

Solamente una nave espacial había logrado algo similar en el pasado: la sonda japonesa IKAROS, que desplegó una vela solar en el espacio interplanetario y la usó para sobrevolar Venus en 2010. IKAROS está usando la presión de la luz solar como medio primario de propulsión —un logro trascendental que ha alentado a la JAXA a planear una futura misión de seguimiento a Júpiter con una vela solar, la cual tendría lugar más adelante en la década.

La NanoSail–D no se alejará de nosotros. "Nuestra misión consiste en sobrevolar la Tierra e investigar la posibilidad de usar velas solares como herramientas para remover de su órbita a satélites viejos y escombros espaciales", explica Alhorn. "A lo largo de su recorrido en órbita alrededor de nuestro planeta, la vela pasa a ras de la parte superior de nuestra atmósfera y experimenta un arrastre aerodinámico. A la larga, esto hará que caiga hacia la Tierra.

De hecho, quienes planean la misión esperan que la NanoSail–D regrese a la Tierra, imitando el estilo de los meteoros, dentro de 70 a 120 días.

Solar Sail Stunner (lab, 550px)


El equipo que se encuentra a cargo de la NanoSail–D se reunió alrededor de su vela después de una exitosa prueba de despliegue en el laboratorio. [Película]

Si esto funciona, la NanoSail–D podría preparar el camino para una futura operación de limpieza de la órbita baja de la Tierra. Las velas de arrastre podrían convertirse en algo usual en los satélites futuros. Así, cuando la misión de un satélite llegue a su fin, éste desplegaría una vela y regresaría a la Tierra por medio del arrastre aerodinámico, desintegrándose inofensivamente en la atmósfera, antes de alcanzar el suelo. Los expertos coinciden en que un sistema como este es indispensable para evitar una acumulación exponencial de los escombros espaciales alrededor de la Tierra.

Alhorn y sus colegas estarán monitorizando la NanoSail–D en los próximos meses con el fin de registrar cómo decae su órbita. También planean medir la presión de la luz solar sobre la vela, aunque el arrastre atmosférico podría ocultar ese efecto.

Sin importar lo que suceda, la NanoSail–D ya ha hecho historia: ha demostrado que existe una forma elegante y barata de desplegar velas y ha sido la primera vela en orbitar la Tierra. Con el tiempo, el equipo diagnosticará el problema que impidió que la vela saliera del FASTSAT, "y entonces estaremos al cien por ciento", dice Alhorn.

Una historia próxima de Ciencia@NASA explicará cómo los observadores del cielo pueden rastrear y fotografiar la NanoSail–D antes de su regreso a la Tierra. Manténgase al pendiente para leer "Destellos de la vela solar".