sábado, 25 de enero de 2014

Las naves espaciales Voyager hacen un descubrimiento interestelar

Diciembre 23, 2009: El sistema solar está atravesando una nube interestelar que la física dice que no debería existir. En la edición del 24 de diciembre de la revista científica Nature, un grupo de científicos revela cómo es que las naves espaciales Voyager (Viajero, en idioma español), de la NASA, han resuelto finalmente el misterio.

ver leyenda"Usando datos de Voyager, hemos descubierto un fuerte campo magnético justo en las afueras del sistema solar", explica el autor principal del artículo, Merav Opher, quien es un investigador de heliofísica invitado a la NASA, de la Universidad George Mason. "Este campo magnético mantiene en su lugar a la nube interestelar y resuelve el viejo problema de cómo es que puede existir esto".

Derecha: Una nave Voyager viaja a través de la zona exterior de la heliosfera, en ruta hacia el espacio interestelar. Un fuerte campo magnético, informado por Opher y sus colaboradores en la edición del 24 de diciembre de 2009 de la revista Nature, se muestra delineado en color amarillo. Derechos de copia de la imagen, 2009, Museo Estadounidense de Historia Natural (American Museum of Natural History, en idioma inglés). [Ver imagen ampliada]
El descubrimiento tiene implicancias para el futuro, cuando el sistema solar finalmente se encuentre con otras nubes similares en su viaje por nuestra galaxia, la Vía Láctea.
 
 

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Los astrónomos llaman a la nube que atravesamos ahora Nube Interestelar Local o "Local Fluff" ("Pelusa Local", en idioma español)", para abreviar. Mide aproximadamente 30 años luz de ancho y contiene una mezcla rala de átomos de hidrógeno y de helio, a una temperatura de 6.000° C. El misterio de la existencia de la Pelusa tiene mucho que ver con lo que la rodea. Hace alrededor de 10 millones de años, un cúmulo de supernovas estalló en una región cercana, creando de ese modo una gigantesca burbuja de gas con una temperatura de un millón de grados. La Pelusa se encuentra completamente rodeada por este material a alta presión, expulsado por las supernovas, y debería ser aplastada o dispersada por él. "La temperatura y la densidad que observamos en la nube local no proporciona suficiente presión como para resistir la 'acción de aplastamiento' del gas caliente que la rodea", dice Opher.
Entonces, ¿cómo sobrevive la Pelusa? Las naves gemelas Voyager han encontrado una respuesta.
"Los datos proporcionados por Voyager muestran que la Pelusa se encuentra mucho más magnetizada de lo que sospechábamos —entre 4 y 5 microgauss*", dice Opher. "Este campo magnético puede brindar la presión adicional que se requiere para resistir a la destrucción".
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Arriba: Concepto artístico de la Nube Interestelar Local, también conocida como "Pelusa Local". Crédito: Linda Huff (científica estadounidense) y Priscilla Frisch (Universidad de Chicago) [Más información]

Las dos sondas Voyager, de la NASA, han seguido un trayecto hacia las afueras del sistema solar por más de 30 años. Ahora se encuentran más allá de la órbita de Plutón y están a punto de ingresar en el espacio interestelar, pero no han llegado allí todavía.
"Las naves Voyager no se encuentran ahora dentro de la Pelusa", dice Opher. "Pero se están acercando y pueden percibir cómo es la nube conforme se acercan a ella".
La Pelusa se mantiene justo afuera de la frontera del sistema solar gracias al campo magnético del Sol, el cual es inflado por el viento solar y de este modo forma una burbuja magnética de más de 10 mil millones de kilómetros de ancho. Conocida como la "heliosfera", esta burbuja actúa como un escudo que ayuda a proteger al sistema solar interno de los rayos cósmicos galácticos y de las nubes interestelares. Las dos naves Voyager se localizan en la capa externa de la heliosfera, llamada "heliofunda" ("heliosheat", en idioma inglés), donde el viento solar es ralentizado por la presión del gas interestelar.
La nave Voyager 1 ingresó en la heliofunda en diciembre de 2004; la sonda Voyager 2 le siguió 3 años después, en agosto de 2007. Estos cruces fueron clave para el descubimiento que hicieron Opher y sus colaboradores.
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Derecha: La anatomía de la heliosfera. Desde que esta ilustración fue hecha, la nave Voyager 2 alcanzó a la nave Voyager 1 dentro de la heliofunda, una gruesa capa externa donde el viento solar es ralentizado por la presión del gas interestelar. Crédito: NASA/Walt Feimer. [Imagen ampliada]

EL tamaño de la heliosfera se encuentra determinado por un equilibrio de fuerzas: el viento solar infla la burbuja desde el interior, mientras que la Pelusa Local la comprime desde afuera. Al pasar Voyager por la heliofunda reveló el tamaño aproximado de la heliosfera y, por lo tanto, cuánta presión ejerce la Pelusa Local. Una porción de dicha presión es magnética y corresponde a los ~5 microgauss que el equipo de Opher informa en la revista Nature.
El hecho de que la Pelusa esté fuertemente magnetizada significa que otras nubes en nuestro vecindario galáctico podrían estarlo también. Finalmente, el sistema solar se encontrará con algunas de ellas y sus fuertes campos magnéticos podrían comprimir la heliosfera aún más de lo que está comprimida ahora. La compresión adicional podría permitir que más rayos cósmicos lleguen al interior del sistema solar, lo cual posiblemente afectaría al clima de la Tierra y los viajes seguros de los astronautas en el espacio interplanetario. Por otro lado, los astronautas no tendrían que viajar tan lejos porque el espacio interestelar estaría más cerca que nunca. Estos eventos jugarían un papel importante en escalas temporales de decenas a cientos de miles de años, que es lo que toma al sistema solar moverse de una a otra nube.
"¡Podrían venir épocas muy interesantes!" dice Opher.

Para leer la investigación original, busque el artículo de Opher y colaboradores en la edición del 24 de diciembre de la revista Nature, titulado "Un fuerte campo magnético interestelar, muy inclinado, cerca del sistema solar (A strong, highly-tilted interstellar magnetic field near the Solar System)".

sábado, 11 de enero de 2014

El Cometa ISON versus la tormenta solar

24 de noviembre de 2013:En el año 2007, los astrónomos quedaron sorprendidos cuando una tormenta solar azotó al cometa Encke. La nave espacial STEREO (acrónimo en idioma inglés de Solar Terrestrial Relations Observatory u Observatorio de las Relaciones Terrestres y Solares, en idioma español), de la NASA, observó el momento en el cual una CME (coronal mass ejection, en idioma inglés, o eyección de masa coronal, en idioma español) golpeó la cabeza del cometa y arrancó su cola.
Lo mismo podría suceder con el cometa ISON; en verdad, podría ser peor.


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 Una CME azota al cometa Encke en abril de 2007. Reproducir película, Historia completa
 
El 28 de noviembre, el cometa ISON pasará a través de la atmósfera del Sol; volará a algo más que un millón de kilómetros por encima de la superficie solar. Ese día, se encontrará ~30 veces más cerca del Sol que lo que estuvo el cometa Encke en el año 2007 y tiene más probabilidades de enfrentarse a una feroz tormenta solar.

“En primer lugar”, dice Angelos Vourlidas, del Laboratorio Naval de Investigaciones (Naval Research Lab, en idioma inglés), quien participa en la Campaña de Observación del Cometa ISON (Comet ISON Observing Campaign o CIOC, por su acrónimo en idioma inglés), de la NASA, “el año 2007 estaba cerca del mínimo solar. La actividad del Sol era baja. Ahora, sin embargo, estamos cerca del máximo del ciclo solar y las erupciones son más frecuentes”.

“Realmente me encantaría ver al cometa ISON siendo azotado por una gran CME", señala Karl Battams, quien es un astrónomo del Laboratorio Naval de Investigaciones y que también trabaja para la CIOC. “No dañará al cometa pero nos daría una oportunidad para estudiar las extremas interacciones con su cola”.

Las CME son nubes magnetizadas de plasma que son lanzadas hacia el espacio por las explosiones de las manchas solares. El gas que se encuentra dentro de una CME no es muy denso, de modo que su impacto no destrozaría el núcleo de un cometa. Pero la frágil cola es otro tema. Las colas de los cometas son tan delgadas como las CME mismas, así que las interacciones pueden ser intensas e impredecibles.
 
 
“La CME que embistió al cometa Encke en el año 2007 fue lenta, y apenas creó un pulso de presión comprimiendo el viento solar que estaba adelante”, destaca Vourlidas. “Fue esta compresión la que causó el desprendimiento de la cola de Encke”.

Él considera que el cometa ISON experimentaría algo más dramático. “Cualquier CME que golpee al cometa ISON cerca del Sol muy probablemente sería más rápida, y daría lugar a una onda de choque con un campo magnético mucho más fuerte. Honestamente, no podemos predecir qué sucederá”.

El cometa ISON ingresó al campo visual del Generador de Imágenes Heliosféricas de la nave STEREO-A el 21 de noviembre. De manera coincidente, el cometa Encke está allí también. En este momento, los dos cometas están siendo bastante aporreados por el viento solar y sus colas se menean hacia adelante y hacia atrás.

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 El Generador de Imágenes Heliosféricas (Heliospheric Imager, en idioma inglés), ubicado a bordo de la nave espacial STEREO-A, de la NASA, está siguiendo los pasos del cometa ISON a medida que se sumerge en el Sol. En esta película, que abarca un período de dos días (desde el 20 al 22 de noviembre de 2013), el Sol está fuera de la pantalla, a la derecha. Casualmente, el cometa Encke también está presente. Reproducir película, Comentario, en idioma inglés 
 
Si el Sol entra en erupción, la misma CME podría tragar a ambos cometas. Esto convertiría a los dos cometas en sondas solares. Como mangas de viento, tomarían muestras de la tormenta desde los sitios donde se encuentran (muy separados entre sí) y darían a los investigadores una rara vista en 3 dimensiones de la estructura interna de una CME.

El cometa ISON pasará por el ecuador solar el 28 de noviembre, sobre el mismo lado del Sol donde recientemente se apiñó un grupo de manchas solares activas. En otras palabras, dice Battams, “vamos a estar en la ‘zona caliente’ para las CME”.

La flota completa de observatorios solares de la NASA estará mirando cuando ISON de ese gran paso. Esto incluye a las sondas STEREO-A y STEREO-B, así como al Observatorio de Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory, en idioma inglés) y al Observatorio de Heliofísica (Heliophysics Observatory o SOHO, por su acrónimo en idioma inglés), que la NASA maneja junto con la Agencia Espacial Europea. Si una CME golpea al cometa, todas las naves espaciales probablemente vean lo que suceda.

“Sería un territorio bastante nuevo para nosotros”, afirma Battams.
“… y una bonita vista previa de lo que la nave espacial Solar Probe+, de la NASA, podría experimentar cuando se sumerja en el Sol, en la década de 2020”, señala Vourlidas.

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domingo, 5 de enero de 2014

¿Qué sucedió con Marte? Un misterio planetario

12 de noviembre de 2013: Hace miles de millones de años, cuando los planetas de nuestro sistema solar todavía eran jóvenes, Marte era un mundo muy distinto. El agua líquida fluía a través de extensos ríos que desembocaban en lagos y mares poco profundos. Una gruesa atmósfera cubría el planeta y lo mantenía cálido. En este acogedor ambiente, los microbios vivientes podrían haber encontrado un hogar, iniciando así un camino para que Marte se convirtiera en el segundo planeta con vida cerca del nuestro.
Pero así no sucedieron las cosas.

En la actualidad, Marte es muy frío y seco. La delgada y rala atmósfera del planeta proporciona una escasa cubierta para una superficie marcada por lechos de ríos secos y lagos vacíos. Si los microbios marcianos todavía existen, probablemente lleven una vida lamentable, en algún lugar debajo del polvoriento suelo de Marte.

¿Qué sucedió? Esta inquietante pregunta ha perturbado a los científicos durante mucho tiempo. Para hallar la respuesta, la NASA está enviando un nuevo orbitador a Marte, llamado MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution, en idioma inglés o Atmósfera de Marte y Evolución de Materiales Volátiles, en idioma español).

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 En un nuevo video de ScienceCast encontrará una reflexión sobre la pregunta: ¿Qué sucedió con Marte? Reproducir el video
 
“El objetivo de MAVEN es descubrir qué procesos fueron responsables de esos cambios en el clima marciano”, dice Bruce Jakosky, quien es el investigador principal de MAVEN, en la Universidad de Colorado, en Boulder.
El lanzamiento de MAVEN está previsto para noviembre de 2013 y su llegada a Marte se espera para septiembre de 2014. MAVEN está equipado con instrumentos destinados a estudiar la atmósfera superior de Marte. Y allí es donde muchos investigadores creen que yace la respuesta.

La única manera en que Marte podría haber sido un lugar húmedo y cálido hace 4 mil millones de años es que tuviera una atmósfera gruesa. El CO2 de la atmósfera marciana es un gas de efecto invernadero, igual que lo es en nuestra propia atmósfera. Una gruesa capa de CO2 y otros gases de efecto invernadero podrían haber proporcionado las temperaturas más cálidas y una mayor presión atmosférica necesarias para evitar que el agua líquida se congelara o hirviera.

Pero algo provocó que Marte perdiera esa capa. Una posibilidad es el viento solar. A diferencia de la Tierra, Marte no está protegido por un campo magnético global. En cambio, tiene “paraguas magnéticos” esparcidos alrededor del planeta, los cuales protegen solamente una parte de la atmósfera. La erosión de las áreas expuestas, provocada por el viento solar, podría haber “pelado” la atmósfera a través de miles de millones de años. Las mediciones de isótopos, llevadas a cabo recientemente en la atmósfera marciana por el vehículo explorador todo terreno de Marte, llamado Curiosity (Curiosidad, en idioma español), avalan esta idea: los isótopos livianos de hidrógeno y argón se agotan, en comparación con sus contrapartes más pesados. Esto sugiere que han flotado hacia el espacio.

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 La nave especial MAVEN, de la NASA, será transportada por el cohete Atlas V, desde Cabo Cañaveral. El lanzamiento está previsto para el 18 de noviembre. Más información
 
Los científicos también han especulado que la superficie del planeta podría haber absorbido el CO2 y podría haberlo “encerrado” en minerales como carbonato. Sin embargo, esta teoría se ha desvanecido en los últimos años ya que los vehículos exploradores y orbitadores de Marte no han podido encontrar carbonato suficiente como para explicar el gas que no está.

MAVEN será la primera misión a Marte diseñada con el fin de ayudar a los científicos a entender el actual escape de CO2 y de otros gases hacia el espacio. La sonda orbitará Marte durante al menos un año terrestre. En el punto bajo de la órbita elíptica, MAVEN estará 125 kilómetros por encima de la superficie; su punto alto será a más de 6000 kilómetros en el espacio. Los instrumentos de MAVEN rastrearán iones y moléculas en esta amplia sección transversal de la atmósfera de Marte con el fin de documentar por completo el flujo de CO2 y otras moléculas hacia el espacio, por primera vez.

Una vez que Jakosky y sus colegas sepan a qué velocidad Marte está perdiendo CO2 precisamente ahora, podrán extrapolarse en el tiempo para estimar la cantidad total perdida durante los últimos 4 mil millones de años. “MAVEN determinará si la fuga de gases hacia el espacio fue la causa más importante del cambio climático de Marte”, dice Jakosky.

En el gran esquema del sistema solar, la Tierra orbita al lado de un mundo que se inició con la mayor promesa para la vida, como el nuestro… sin embargo, todo resultó muy diferente. Después de todos estos años, MAVEN podría escribir el capítulo final de un misterio planetario inquietante.