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Grandes bolas de fuego iluminando las nubes de Júpiter

Esta entrada en el blog fue publicada anteriormente como un artículo breve en la sección de Ciencia de El Correo.

Hall-Impact

La madrugada del martes 11 de septiembre un astrónomo aficionado, Dan Petersen, de Racine Wisconsin estaba observando el planeta Júpiter con un modesto telescopio cuando tuvo el privilegio de observar con sus propios ojos algo realmente inusitado: Una llamativa explosión en la atmósfera del gigante gaseoso. Un evento tan breve (dos segundos) que podría hacerle dudar de su propia vista. Inmediatamente alertó a la comunidad de astrónomos profesionales y aficionados de todo el mundo y unas pocas horas después recibió la confirmación de que sus ojos no le habían engañado. George Hall, astrónomo aficionado de Texas había estado observando Júpiter en el mismo momento con un telescopio también modesto equipado con una cámara de video. Sin haberse percatado en el momento de la explosión tenía registrada una filmación que tan solo revisó tras la noticia de Dan Petersen. Una parte reducida del video original puede verse en youtube a través del siguiente enlace.

 

Impacto de un objeto de reducido tamaño

En un mundo global en el que la red permite intercambiar información a una pasmosa velocidad se estableció con rapidez un grupo de análisis internacional dirigido desde el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco por su experiencia en este tema (ver por ejemplo el post: La adrenalina de la ciencia en este mismo blog). En dos días confirmamos la naturaleza de aquella inmensa bola de fuego en Júpiter. Se trataba del choque de un objeto de reducido tamaño, un pequeñísimo fragmento de asteroide o cometa de en torno a 10 metros de diámetro estrellándose con el inmenso Júpiter a la enorme velocidad de 60 kilómetros por segundo. El objeto se había incinerado en una explosión de tal brillo que había podido ser observada a través de pequeños telescopios desde la Tierra a más de 700 millones de kilómetros de distancia. Nuestro análisis pudo realizarse tan rápido porque no es la primera vez que una bola de fuego ilumina las nubes de Júpiter. En el verano del 2010 se produjeron en Júpiter dos explosiones semejantes registradas en video también por astrónomos aficionados de Australia, Filipinas y Japón. Aquel verano nuestro grupo de investigación realizó el análisis de ambas explosiones determinando que en ambos casos se trataba de objetos de 10 metros de diámetro formando tenues destellos sobre el planeta. Paradójicamente estos flashes no son detectados por los grandes telescopios terrestres, sino por la floreciente comunidad de aficionados a la astronomía equipados con pequeños equipos y la insaciable curiosidad que despierta en todos nosotros el cielo nocturno.

 

Importancia científica

Estos choques no son inusuales en Júpiter. Con una masa 315 veces la de la Tierra, Júpiter es el mayor de los planetas del Sistema solar y su inmensa gravedad le hace atraer pequeños objetos que caen sobre él y le permiten “limpiar” el Sistema Solar de esos pequeños cuerpos que podrían sino terminar colisionando con planetas más pequeños como la Tierra. En cierto modo Júpiter nos protege como un inmenso escudo. Objetos de este tipo no son especialmente peligrosos para la Tierra, ya que la atmósfera terrestre nos puede proteger del impacto de cuerpos de este tamaño.A veces sin embargo los objetos no son tan pequeños. En 1994 un cometa de más de dos kilómetros de tamaño chocó con Júpiter formando inmensas nubes de ceniza negra que cubrieron temporalmente una gran parte de su superficie. En julio de 2009 un asteroide de quizás 500 m impactó con Júpiter formando otra nube de cenizas mayor en tamaño que toda Europa. Impactos como estos serían catastróficos en la Tierra pero son enormemente más probables en Júpiter y nos permiten aprender a salvo sobre las consecuencias de estas colisiones así como estimar mejor los posibles riesgos de impacto sobre nuestro planeta. Afortunadamente podemos decir que en gran medida gracias a Júpiter estos riesgos son pequeños.

 

Impactos de bólidos con Júpiter

Impacts

Diferentes impactos en la atmósfera de Júpiter observados como breves destellos brillantes en la atmósfera de Júpiter el 3 de Junio de 2010 por A.Wesley (Australia) y Ch. Go (Filipinas), el 20 de agosto de 2010 por M. Tachikawa (Japón) y el 11 de septiembre por George Hall (Estados Unidos). Imágenes como estas y futuros descubrimientos semejantes ayudarán a comprender las poblaciones de cuerpos pequeños del sistema solar exterios y permitirán estimar mejor los riesgos de posibles impactos con la Tierra. Todo parece indicar que estos flashes continuarán siendo descubiertos por la comunidad de astrónomos aficionados. En efecto la astronomía amateur vive una moderna edad de oro contribuyendo de manera decisiva al avance de la astrofísica observacional moderna.

El Grupo de Ciencias Planetarias tiene su sede en la Escuela T. Superior de Ingeniería de Bilbao (UPV/EHU) en donde se encuentra el Aula EspaZio Gela y Observatorio Astronómico.

 

Enlaces externos:

 
– Artículo en Sky&Telescope (inglés)
– Artículo en New Scientist (inglés)
– Artículo en el blog Astrofísica y física.
 

Los sonidos del espacio

El espacio vacío entre planetas y estrellas no permite que el más mínimo sonido se propague de un cuerpo a otro. Ahora bien, como muchos radioaficionados saben las ondas capturadas por una radio convencional capturan también diferentes fuentes de ruido dependiendo del estado de la atmósfera. Algunos de estos ruidos proceden en realidad del espacio anterior y su descubrimiento constituye uno de los muchos fascinantes capítulos de la historia de la astronomía.

El nacimiento de la radioastronomía

En los años 30 las comunicaciones por radio estaban extendiéndose a lo largo del mundo entero y los laboratorios Bell, pioneros de la telefonía en Estados Unidos, estaban interesados en determinar si la comunicación trasantlántica por radio podría ser posible sin que las ondas de radio sufrieran interferencias por causas naturales. Uno de los ingenieros de la compañía, Karl Jansky recibió el encargo de investigar esta delicada cuestión. Se sabía por aquel entonces que los sonidos transmitidos por las señales de radio sufrían de interferecias y ruidos debido a la actividad eléctrica de tormentas y relámpagos. ¿Habría otras fuentes de radio que impedieran conectar por radio Europa y los Estados Unidos? Jansky descubrió que así era y que este ruido tenía un origen astronómico pues tenía un periodo de 24 horas. Afinando sus observaciones Jansky descubrió que el ruido procedía del centro de la Vía Láctea y que se intensificaba también cuando sus antenas apuntaban hacia el Sol. Había nacido la radioastronomía, pero había nacido en un mal momento. Era el año 1933 y en la américa de la Gran Depresión los laboratorios Bell decidieron no seguir pagando los costes de la investigación de Jansky. Aún así, unos años más tarde varios ingenieros construyeron sus propios radiotelescopios caseros que les permitieron fundar el campo de la radioastronomía y escuchar los sonidos del espacio.

 

Radiotelescopios_Jansky_Grote

Primeros radiotelescopios. Karl Jansky utilizó un conjunto de antenas de gran tamaño alrededor de 1930 (izquierda) con el que realizó su descubrimiento fundacional. En 1937 el ingeniero Grote Reber construyó el primer radiotelescopio capaz de determinar la dirección de las radiofuentes. Lo construyó en el jardín de su casa costeando personalmente su construcción (derecha).

Los sonidos del espacio

Si nos pudiéramos poner en el lugar de Jansky o Reber hubiéramos podido escuchar la señales de radio del Universo. El tipo de sonidos que hubiéramos podido escuchar es el siguiente (pincha en los enlaces para escuchar el audio):

  • Emisión de radio procedente del Sol. Si nuestro radiotelescopio lo fueramos orientando en la dirección del Sol podríamos escuchar algo parecido a este sonido. Comienza con la emisión de fondo de la galaxia y se intensifica después. La emisión de radio del Sol es variable y depende de la intensidad de la actividad magnética del Sol. Cuando hay grandes manchas solares, protuberancias y tormentas magnéticas las emisiones de radio del Sol se intensifican enormemente.
  • Estallidos de radio de Júpiter (tipo S). El siguiente objeto emisor de ruido de radio y de señales radioastronómicas es el planeta Júpiter, o más bien su inmenso campo magnético 5 veces más intenso que el terrestre pero extendiéndose en una inmensa magnetosfera de centenares de millones de km. Las partículas del viento solar atrapadas por el campo magnético del planeta producen una gran variedad de señales de radio.

Más señales de radio del Sistema Solar

Naturalmente se pueden capturar señales de radio en multitud de frecuencias. Si capturamos algunas emisiones de radio y “traducimos” sus frecuencias a sonidos audibles por el oído humano podemos crear sonidos fantasmagóricos llenos de estructura e información. Dos ejemplos ligados al planeta Saturno:

  • Cassini_Auroras_RPWSAuroras de Saturno capturadas por la misión Cassini. Este sonido fantasmagórico corresponde a 27 minutos de observaciones de radio por parte del instrumento RPWS en la misión Cassini. A los científicos del instrumento les gusta representar este sonido como una figura la que se muestra la intensidad y la frecuencia de la señal simultaneamente. La estructura de la imagen se corresponde a las modulaciones de frecuencias e intensidades en el audio.

 

  • WhistlerSilbidos asociados a relámpagos y el campo magnético de Saturno. A veces los relámpagos “liberan” carga en las capas altas de la ionosfera del planeta que son capturadas por el campo magnético del planeta viajando a través de las líneas de campo magnético. El esquema de la derecha representa un “whistler” terrestre pero el sonido corresponde a observaciones en radio de este fenómeno en Saturno.

 

Sonidos de estrellas pulsantes

Un tipo particularmente interesante de estrellas en radio astronomía son los púlsares. Restos de supernovas, estrellas masivas que explotaron hace tiempo y que han dejado un núcleo estelar extremadamente comprimido girando rápidamente. Cada rotación, si su alineación es correcta, podemos recibir un pulso de ondas de radio de estos púlsares. Su frecuencia oscila, algunas de estas estrellas tardan en dar una vuelta tan solo unos pocos milisegundos!

  • PulsarPúlsar B0329: Este púlsar tiene un periodo de rotación de 0.7 segundos como se puede apreciar en los pulsos de sonido en el audio.
  • Púlsar de Vela: Este púlsar, mucho más rápido tiene un periodo de rotación de solo 89 milisegundos (11 pulsos por segundo).
  • Púlsar de la nebulosa del Cangrejo: Uno de los más rápidos con un periodo de rotación de solo 33 milisegundos (30 pulsos por segundo). Su sonido parece el de una ametralladora.
  • Púlsar B1937+21. El segundo pulsar más rápido conocido. Rota sobre si mismo 642 veces por segundo!

Por supuesto, estos son solo algunos ejemplos de sonidos que podemos capturar en radio procedentes del espacio. Algunos están traducidos a frecuencias audibles por el oído humano, otros son como los escucharíamos con unos auriculares y muchos los reservamos para una próxima entrada en el blog. Sin embargo la radioastronomía permite también obtener imágenes espectaculares de estos objetos. Algunas de estas imágenes, construídas con una técnica denominada interferometría, constituyen as imágenes de mayor resolución espacial que podemos obtener del Universo. Pero de ello hablaremos en una próxima ocasión.

 
Enlaces a más sonidos:
“Sonidos” de radio del Sol.
Los sonidos del espacio de Don Gurnett .
The Sounds of Pulsars.
The Sound of the Big Bang.
 

JUICE: La misión europea a Júpiter

El pasado 2 de mayo la Agencia Espacial Europea (ESA) anunciaba la misión espacial de tipo L (Large) que ha aprobado para su desarrollo durante la próxima década dentro de su programa de misiones científicas Cosmic Vision. Se trata de la misión JUICE a Júpiter, una sonda espacial cuyo objetivo será explorar las lunas heladas de Júpiter, así como el propio planeta gigante. JUICE (acrónimo de Jupiter Icy Moons Explorer) es una propuesta que se ha ido gestando desde el comienzo del programa Cosmic Vision en el año 2004 y que determina las misiones científicas que la ESA desarrollará durante la década 2015-2025. El proyecto JUICE ha recibido diferentes nombres y conceptos en estos 8 años. Anteriormenten fue conocido como Laplace, una parte de de un proyecto más amplio desarrollado en colaboración con NASA. El proyecto actual, más modesto correspondiendo a los tiempos que corren, será una nave alimentada por energía solar que pasará por lo menos 3,5 años dentro del sistema joviano, investigando tres de los cuatro satélites galileanos: Ganímedes, Calisto y Europa así como la atmósfera de Júpiter. Se trata de una misión de caracterización de estos mundos de gran interés astrobiológico, pues en el interior de estos satélites hay océanos de agua líquida y el agua es el ingrediente fundamental para la aparición de la vida. El lema de JUICE es explorar la emergencia de mundos habitables orbitando planetas gigantes. Además abordará otras cuestiones científicas tan importantes como ¿cuáles son las condiciones para la formación de planetas y cómo funciona el sistema solar?.

JUICE seá lanzada en junio de 2022 utilizando un cohete Ariane 5 y llegará al sistema de Júpiter tras un largo periplo por el sistema solar en el año 2030 que le hará sobrevolar tres veces la Tierra y una vez Venus acelerando en cada sobrevuelo planetario en un tipo de maniobra conocida como asistencia gravitacional. El presupuesto global de la misión es de unos 700 millones de euros para el desarrollo de la nave, sus instrumentos científicos, lanzamiento y control posterior en un proyecto que se comenzó a gestar en el año 2004 y que no finalizará hasta el 2033.

 

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Recreación artística de la msión JUICE en una de las órbitas a Júpiter que acercarán JUICE a la luna helada Europa.


 

La exploración espacial de Júpiter

 
Júpiter ha sido visitado ya por varias sondas espaciales. Las misiones Pioneer en los años 70 y Voyager a comienzos de los 80 sobrevolaron Júpiter y nos mostraron por primera vez imágenes de algunos de sus satélites mayores. En el año 1995 una sonda llamada Galileo se internó en la densa atmósfera de Júpiter enviándonos datos únicos de este planeta gigante. Además de la sonda, un orbitador exploró Júpiter y sus lunas durante los años 1995 al 2000. Fue precisamente la misión Galileo la que aportó datos inequívocos de la presencia de océanos líquidos ocultos bajos las superficies congeladas de los satélites Ganímedes, en menor medida Calisto y sobre todo en el mundo helado Europa. Posteriores sobrevuelos por parte de la misión Cassini en el 2004 y la sonda Nuevos Horizontes en el 2007 permitieron obtener datos importantes sobre la atmósfera del planeta pero no sobre los satélites manteniéndo sus misterios ocultos.
 
La misión JUICE deberá explorar las implicaciones astrobiológicas de estos los subsuperficiales descubiertos por la sonda Galileo en las lunas heladas de Júpiter. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de planetas extrasolares descubiertos hasta la fecha orbitando otras estrellas son semejantes a Júpiter (enormes gigantes gaseosos) y que posiblemente puedan tener complejos sistemas de satélites como los de Júpiter, las preguntas astrobiológicas que ayude a responder JUICE en Júpiter pueden tener implicaciones globales para nuestra comprensión de la vida en el Universo.

 

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Los satélites galileanos de Júpiter represantos a escala de tamaño con respecto a la la Gran Mancha Roja de Júpiter. Ganímedes domina la escena con sus 5260 km de diámetro. Europa, el mundo helado con grietas en su superficie y ausencia de cráteres tiene un tamaño de unos 3100 km de diámetro que le hacen comparable en tamaño a nuestra Luna. Entre los objetivos de la misión JUICE a Júpiter está explorar la formación de estos mundos y las implicaciones astrobiológicas que tienen los océanos líquidos subsuperficiales de Ganímedes y Europa.


 

Océanos líquidos y esperanzas de vida

 
Ganímedes es la única luna del sistema solar que genera su propio campo magnético. Se piensa que su origen está en un océano líquido salino bajo la corteza helada y craterizada de la mayor luna del sistema solar. Europa tiene en su superficie enormes grietas que muestran el deslizamiento de inmensas placas de hielo. No sabemos si estas placas de hielo pueden tener unas decenas de kilómetros de espesor o unos centenares, pero incluso en ausencia de la luz solar este océano profundo de Europa es uno de los lugares más interesantes del Sistema Solar desde el punto de vista astrobiológico. Por todo ello los instrumentos de JUICE estudiarán la capacidad de las lunas para albergar vida explorando a temperatura, la presión y otros factores que permiten la existencia de organismos en la Tierra. La razón por la que mundos helados como estos tienen océanos líquidos en su interior reside en el propio planeta Júpiter que con su gravedad ejerce fuerzas de marea intensas que calientan el interior de los satélites más cercanos. Ío, la luna más interna posee inmensos volcanes de azufre, Europa una fina corteza helada y Calisto y Ganímedes, más alejados, cortezas más espesas pero con agua líquida en su interior.

 

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Detalle de alta resolución de la superficie de Europa mostrando grietas en el hielo de su superficie. La imagen derecha incorpora posibles escenarios para la distribución vertical de hielo en las cortezas de Ganímedes y Europa. Las posibilidades más interesantes son las dadas para Europa. El diagrama 3 describe una capa superior helada gruesa (de más de 10 km de espesor) y un profundo océano y la 4 con una capa helada delgada (3-4 km). En Ganímedes el diagrama 2 muestra una estructura en 3 capas con un océano líquido profundamente enterrado pero con la capacidad de intercambiar líquido con el manto inferior.


 

Otros objetivos científicos

 
No sería justo no mencionar también otros objetivos científicos que acomete la misión JUICE. El estudio de la formación del planeta y sus lunas, la interacción magnética intensa entre el campo magnético de Júpiter (50 veces más intenso que el terrestre) y el viento solar. Esta interacción es tan intensa que la magnetosfera de Júpiter se extiende de tal modo que si fuera visible sería el objeto más grande del cielo nocturno. También es importante el estudio de la interacción del campo magnético del planeta con el de su satélite Ganímedes y por supuesto la propia atmósfera del planeta Júpiter enormemente dinámica. En particular JUICE permitirá estudiar la atmósfera de Júpiter tanto desde el punto de vista de la circulación atmosférica como de la estructura vertical de la atmósfera y composición química. De especial relevancia es el hecho de que Júpiter es el mejor modelo que tenemos para entender los planetas extrasolares de tipo gigante gaseoso descubiertos por centenas en las últimas décadas.


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Esquema de los objetivos científicos relacionados con el estudio de la atmósfera del gigante gaseoso. Figura procedente del libro amarillo de la misión JUICE.


 

2012-2022: Sin tiempo que perder

 
La planificación de una misión tan compleja como esta requiere décadas enteras de desarrollo. Aunque el horizonte del lanzamiento se ve lejano es ahora el turno de desarrollar la tecnología que integrará JUICE y en particular sus instrumentos científicos. JUICE deberá incorporar instrumentación científica sofisticada para extraer el máximo provecho de la misión. Júpiter es además un entorno hostil ya que su fuerte campo magnético acelera partículas del viento solar convirtiendo las órbitas de los satélites galileanos en entornos cargados de alta radiación. Por ello los sensibles instrumentos de JUICE deberán estar protegidos contra esta radiación, escudados de las inclemencias del espacio como en ninguna misión espacial anterior. El modelo preliminar de la nave JUICE lleva una carga científica constituida por múltiples instrumentos capaces de acometer los objetivos científicos previstos. Se obtendrán imágenes en diferentes rangos de longitudes de onda desde el infrarrojo al ultravioleta. Se obtendrán mapas por altimetría láser de la superficie de las lunas de Júpiter, se explorará su interior mediante radares capaces de penetrar en sus cortezas heladas, se medirá el campo magnético de Ganímedes y su interacción con el potentísimo magnetismo de Júpiter y se explorará en ondas de radio las emisiones del planeta y los satélites.

Desde un punto de vista más personal comencé mi carrera científica en el año 1996 estudiando la atmósfera de Júpiter y nuestro grupo de investigación, el Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU dirigido por Agustín Sánchez-Lavega tiene una larguísima trayectoria en este campo. He podido seguir las visicitudes de este mundo y su atmósfera en los últimos 15 años. Grandes tormentas jovianas, impactos de asteroides, regiones calientes del planeta y estructuras polares desconocidas hasta hace poco me mostraron el camino de baldosas amarillas de la ciencia que me llevaría más tarde a explorar otros mundos y compartir la fascinación por el Universo. Será ciertamente fascinante seguirle la pista a Júpiter participando en la preparación de la misión JUICE y analizando sus datos científicos durante los próximos 15-20 años.

 
Enlaces externos:
JUICE: Europa en Júpiter (blog EUREKA)

 

Mercurio: El mensajero de los dioses

El planeta Mercurio es el más pequeño del Sistema Solar (2440 km de radio), el más cercano al Sol y el único sin atmósfera. Situado a 58 millones de kilómetros del Sol, es el mundo que experimenta cambios más fuertes de temperatura: en el lado diurno pueden ascender a 420ºC y caen hasta los 160ºC bajo cero en el lado nocturno. Además Mercurio es un planeta que gira muy lentamente sobre su propio eje: lo hace en 58,8 días y gira rápidamente alrededor del Sol en tan solo 88 días. Estos periodos de rotación y traslación están relacionados entre sí de modo que cada 2 periodos orbitales el planeta ha girado 3 veces sobre su eje. Esto no es una coincidencia sino que es un fenómeno producido por las fuertes mareas del Sol sobre el planeta rocoso. La órbita de Mercurio presenta otra peculiaridad única en el Sistema Solar: su perihelio (el punto más cercano de su órbita al Sol) gira 43 segundos de de arco más por siglo de lo predicho por la mecánica clásica de Newton. Esta discrepancia llevó a un astrónomo francés, Urbain Le Verrier, a pensar que existía un planeta aún más cerca del Sol, al cual bautizaron como Vulcano, capaz de perturbar la órbita de Mercurio. La explicación correcta del movimiento de Mercurio fue aportada por la Teoría General de la Relatividad y de hecho este problema: el avance del perihelio de Mercurio constituyó la primera prueba observacional de la teoría de Albert Einstein.

Mercurio comparado en tamaño con la Tierra y la Luna.

 

La superficie de Mercurio

La densidad de Mercurio s la segunda más grande de todo el sistema solar, 5.430 kg/m3 y contiene un enorme núcleo metálico del tamaño de la mitad del planeta Marte. La superficie de Mercurio está cubierta por completa de cráteres como la Luna. Muchos de estos cráteres, se alisan en su interior y parecen mostrar un pasado geológico activo en el planeta con ríos de lava en la época temprana y activa del planeta. Algunos de los cráteres de Mercurio son inmensos, como la gigantesca región de Caloris Basin de 1550 km de diámetro (el mayor cráter del Sistema Solar) que presenta estructuras radiales desde su centro hasta el punto opuesto del planeta donde se encuentra una región de terrenos caóticos. Otros son extraños como Pantheon Fossae, con forma de araña en su tela. Así mismo el planeta está repleto de grietas de contracción que muestran como en el pasado fue un planeta de mayor tamaño contraído con el paso del tiempo al perder su calor interno dejando una superficie con múltiples cicatrizes que atraviesan muchos de los cráteres más antiguos.


Mercury_craters

Cráteres de Mercurio: A la izquierda la región de Caloris Basin, a la derecha arriba la región caótica en sus antípodas, a la derecha abajo Panteon Fossae: el cráter de la araña.

 

Observar Mercurio

Mercurio resulta difícil de observar. Al estar tan cerca del Sol no se separa nunca de él en la observación visual y solo es posible observarlo poco después del anochecer y muy poco antes del amanecer sobre el horizonte. Algunas culturas antiguas avanzadas en astronomía ni siquiera lo descubrieron. Hoy en día continúa siendo un objeto poco estudiado por su localización interior dentro del Sistema Solar. Resulta relativemente sencillo enviar una sonda hacia el interior del Sistema Solar pero resulta extremadamente difícil “frenar” la sonda cerca de Mercurio y conseguir que se situe en órbita del planeta. En los años 70 una sonda norteamericana: Mariner 10 realizó un sobrevuelo de Mercurio mostrando un mundo pequeño y rocoso plagado de cráteres y en cuya superficie, como en la Luna, se mostraban las cicatrices dejadas por su formación. En ocasiones sin embargo, la órbita de Mercurio se alinea tan perfectamente con la terrestre que es posible observar el disco de Mercurio “transitar” por delante del Sol ensombreciendo una minúscula porción de éste. Observaciones con telescopios solares permiten disfrutar de estos tránsitos de Mercurio semejantes a los utilizados para descrubrir y caracterizar exoplanetas.

 


Mercurio visto por la sonda Mariner 10Transito de Mercurio observado por el Solar Optic Telescope (SOT)

Mercurio visto por la sonda Mariner 10 (izquierda) y tránsito de Mercurio del año 2008 (derecha).

 

Messenger en Mercurio

Las fotografías obtenidas de este mundo lo muestran como un objeto rocoso lleno de cráteres semejante en muchos aspectos a nuestra Luna. Desde hace algo más de un año, y por primera vez desde el comienzo de la exploración espacial, una sonda espacial norteamericana: la sonda Messenger está en órbita de este misterioso y cálido mundo realizando importantes descubrimientos que nos ayudan a entender no solo cómo es este planeta interior, sino también cómo se formó. El nombre de la sonda MESSENGER es un acrónimo complicado en inglés (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) pero representa el papel mitológico asignado por los antiguos romanos y griegos al Dios Mercurio. Dado que el planeta se mueve tan rápidamente por el cielo atraído por la gravedad del Sol se le otorgó el nombre del alado mensajero de los dioses.

 
La sonda Messenger fue lanzada en agosto de 2004 con el objetivo de estudiar el planeta más interior del Sistema Solar. En el caso de Messenger fue necesario contar con la gravedad de Venus y la Tierra para hacer descender la velocidad de la nave además de hacer tres sobrevuelos sobre Mercurio (en enero del 2008, octubre del mismo año y septiembre del 2009). Finalmente el 18 de marzo de 2011 la sonda Messenger se situó en órbita del planeta Mercurio.

 


Mercury_Science

La prestigiosa revista Science ha publicado ya dos números especiales sobre los descubrimientos realizados por Messenger en Mercurio dando idea del interés que despierta este mundo lleno de enigmas.

Los enigmas de Mercurio

Hoy en día quedan importantes preguntas sin responder sobre Mercurio y su geología. Con misiones espaciales como Messenger se pretente determinar la composición química de la superficie del planeta, su historia geológica, la naturaleza de su misterioso campo magnético (que debiera no estar presente y sin embargo existe), la estructura interna del planeta e incluso la abundancia de elementos químicos ligeros en su superficie y de agua en el interior de algunos de sus cráteres en sombra. En pocos años la misión espacial de la Agencia Espacial Europea: Bepi-Colombo partirá hacia Mercurio intentando encontrar respuestas que iluminen los misterios de nuestro vecino cercano al Sol.

 
Enlaces externos:
Sonda Messenger
La superficie de Mercurio en Google Earth
Fotografías amateur de Mercurio (Blog del Navegante)
 
 

Desvelando los misterios de Venus

Hace ahora 50 años comenzó la exploración espacial del Sistema Solar. Las primeras sondas espaciales enviadas más allá de la órbita terrestre (las sondas Mariner) fueron enviadas hacia el planeta Venus en el verano de 1962 iniciando una era de descubrimientos espaciales. Venus fue el primer destino escogido y no fue por casualidad. Por aquel entonces Venus era un mundo misterioso y extremadamente atractivo. Algo más cercano al Sol que la Tierra, del mismo tamaño que nuestro mundo, y, de manera llamativa, permanentemente cubierto por nubes. Se pensaba que esas nubes serían nubes de agua como las terrestres y que Venus podía ser un mundo con agua abundante. La idea había sido plasmada en un influyente libro escrito en 1915 por el químico sueco Svante Arrhenius (premio Nóbel de química en 1903) y titulado “El destino de las estrellas”. En el se describía Venus como un mundo pantanoso, cálido y húmedo poblado quizás por grandes bestias.

Un mundo de misterio

Los escritores de ciencia ficción de la época aceptaron la idea y de manera entusiastaescribieron novelas que popularizaron esta idea. Las novelas de fantasía de Edgard Rice Burroughs (más famoso por su personaje Tarzán) ambientadas en Venus y publicadas en los años 30 del siglo XX constituyeron un notable éxito de ventas. Escritores serios escribían novelas de ciencia ficción siguiendo este paradigma de un Venus habitable. Entre ellas la más famosa fue quizás la novela para el público adolescente “Lucky Star y los océanos de Venus“, escrita por Isaac Asimov en 1954 (como nota personal diré que esta fue la primera novela de ciencia ficción que leí en mi infancia conduciéndome más tarde a leer libros de Asimov sobre ciencia).

Novelas pulp y semi-serias sobre Venus en los años 30 y 50.


La sonda Mariner 2 fue la primera misión interplanetaria con éxito y destruyó por completo el mito de los océanos de Venus.

El final del mito

A finales de los años 50 varios científicos y en particular un joven Carl Sagan estaban a punto de cambiar el paradigma sobre Venus. Observaciones de este planeta realizadas por Sagan en ondas de radio indicaban una superficie my cálida, demasiado para un mundo habitable. La segunda de las sondas Mariner realizó un sobrevuelo cercano demostrando la naturaleza cálida de la superficie de Venus y la existencia de una densa atmósfera de dióxido de carbono (CO2). A finales de los años sesenta las sondas soviéticas Venera 4, 5 y 6 penetraron la gruesa capa de Venus comprobando que la atmósfera de Venus está constituida en 97 % por de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. La sonda Venera 7 fué diseñada para soportar temperaturas de varios centenares de grados y presiones elevadas. En diciembre de 1970 la sonda se posó en la superficie de Venus midiendo una temperatura de 470ºC y una presión 90 veces mayor que la presión atmosférica terrestre y comparable a la del océano a una profundidad de 1000 m. Los soviéticos lograron posar otras sondas en la superficie de Venus que parecían más robustos tanques que sondas ligeras de exploración espacial.

Imagen en color de la superficie de Venus obtenida por la sonda soviética Venera 13 en 1982. La imagen cubre un ángulo de 170º

El Venus real

Venus es un mundo infernal. La densa atmósfera de CO2 actua como una manta aislante que mantiene la superficie caliente a través de un efecto invernadero desbocado elevando la temperatura de la superficie hasta 460ºC tanto de día como de noche. Además las nubes permanentes que cubren Venus están formadas por gotas de ácido sulfúrico y se extienden en la atmósfera a lo largo de más de 20 km de altura convirtiendo este en un mundo infernal.

Venus es sin embargo tremendamente atractivo ya que encierra numerosos misterios. El planeta gira muy lentamente teniendo un periodo de rotación de 243 días (la Tierra solo requiere 24 horas para girar sobre su eje), lo hace además en el sentido contrario al sentido de giro de los demás planetas del Sistema Solar y no sabemos por qué. Por otro lado el año en Venus es más corto, de tan solo 224.7 días terrestres. Esta rotación lenta retrógrada contrasta paradójicamente con una atmósfera de vientos rápidos. El viento en el Ecuador en la cima de las nubes, a 70 km de altura, sopla a 340-360 km/h, un fenómeno conocido como superrotación atmosférica que no ha podido ser explicado. Otro de los misterios de Venus es la juventud de su superficie. Entre 1990 y 1994 la sonda americana Magallanes obtuvo mapas por rádar de su superficie que muestran una superficie joven formada hace unos 500 millones de años, una pequeñez en las escalas de tiempo geológicas.

Mapas de radar del planeta Venus (izquierda) y detalles volcánicos en su superficie. Ambas imágenes fueron obtenidas por rádar.

Mapas de radar del planeta Venus (izquierda) y detalles volcánicos en su superficie. Ambas imágenes fueron obtenidas por rádar.

Regreso al planeta olvidado: Venus Express

Las dificultades de la exploración de Venus, el colapso de la Unión Soviética y el éxito americano de la exploración de Marte relegaron Venus a un lugar olvidado. Durante más de 20 años no hubo ninguna misión dedicada a explorar este mundo. Sin embargo en el año 2005 la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó la sonda Venus Express. Nuestro grupo de investigación (el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco) participa como parte del equipo científico en uno de sus instrumentos llamdo VIRTIS. Las figuras inferiores muestran algunas de las imágenes emblemáticas obtenidas por esta sonda.

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Izquierda: Las nubes superiores de Venus observadas por Venus Express en luz ultravioleta. Centro:Vórtice polar sur de Venus, su tamaño es comparable al continene europeo y cambia de forma en pocos días. Derecha: Imagen global de Venus desde una órbita polar mostrando el lado diurno (azul) y nocturno (rojo) del planeta.

 

Venus Express revitalizó la investigación sobre Venus mostrando un mundo quizás más parecido a la Tierra de lo que se pensaba. No hay agua en Venus, pero en el pasado la hubo. La atmósfera es muy dinámica con vientos diferentes a diferentes alturas que se muestran sorprendentemente constantes. Las regiones polares están dominadas por vórtices atmosféricos del tamaño del continente europeo que cambian cada pocos días. La atmósfera superior tiene una química peculiar que la vuelve luminiscente en ciertas longitudes de onda en el lado nocturno y la superficie de algunas montañas podría haber cambiado de manera inesperada hace poco tiempo (geológicamente hablando).

Planetología comparada

 

Venus comparado con la Tierra, la superficie de Venus se muestra en color naranja. Las nubes superiores que ocultan la superficie en color azul.

El descubrimiento del efecto invernadero en Venus dió lugar a una importante comparación con la Tierra. En los años 60 se empezaba a especular que el aumento en dióxido de carbono que ha provocado la actividad industrial humana podía provocar en nuestra atmósfera un aumento de temperatura en la Tierra pero el ejemplo de Venus mostró la importancia del CO2 en la atmósfera. Paradójicamente el primer científico que sugirió el concepto de efecto invernadero atmosférico fue el mismo Svante Arrhenius que había imaginado un Venus habitable. El efecto invernadero en Venus es uno de los casos más importantes de planetología comparada pero se plantean otras preguntas importantes: ¿cómo un mundo rico en agua como el Venus del pasado pudo evolucionar hacia su estado actual? ¿cómo pudo mantenerse habitable la Tierra durante todo ese periodo? Hoy otras preguntas interesantes que también se presentan ante nosotros. Por ejemplo el vórtice polar de Venus nos muestra similitudes y diferencias con los vórtices polares terrestres responsables del agujero de ozono de la Antártida.

Continuamos por lo tanto explorando Venus. Intentando descubrir los secretos de nuestro desafortunado gemelo planetario.

Para saber más:
Venus Express: http://www.ajax.ehu.es/VEX/index.sp.html
 

La adrenalina de la ciencia

En el verano del 2009 un astronómo aficionado australiano, Anthony Wesley, alertó sobre la presencia de una gran mancha negra que había aparecido súbitamente en la atmósfera de Júpiter. Júpiter es el mayor de los planetas del Sistema Solar, un gigante gaseoso cubierto permanentemente de nubes blancas y rojizas y la estructura negra resultaba sorprendente e inesperada. Inmediatamente supimos que Júpiter había recibido el impacto de un pequeño cuerpo del sistema solar que se había desintegrado en las capas altas de la atmósfera joviana tiñendo una región del tamaño de Europa de cenizas negras.

Imágenes de la nube de impacto en Júpiter originada el 19 de julio de 2009. Imágenes de Anthony Wesley (Australia)

Imágenes de la nube de impacto en Júpiter el 19 de julio de 2009. Imágenes de Anthony Wesley (Australia)

De manera repentina, Agustín Sánchez-Lavega (director de nuestro grupo de investigación), Santiago Pérez-Hoyos y yo mismo entramos en una carrera contra el reloj por observar con mejores medios este fenómeno casi único. En pocos días teníamos observaciones con el Telescopio Espacial Hubble, con los telescopios de 8 m en Hawaii y en Chile, con los 4.5 m de Canarias, varias colaboraciones con otros equipos internacionales por saber más sobre lo que había pasado y una competencia feroz por ser los primeros en comprender este fenómeno. Una cantidad de trabajo tan enorme que desintegró cualquier atisbo de vacaciones aquel verano del 2009. Pero aprendimos mucho. Un asteroide pequeño de unos 500 m de tamaño había chocado contra el planeta tal y como había ocurrido 15 años atrás con un famoso cometa (el Shoemaker-Levy 9). La conclusión breve de este trabajo es que Júpiter con su enorme gravedad sigue atrayendo pequeños cuerpos del sistema solar protegiendo a la Tierra de  impactos al limpiar el sistema solar de estos objetos.

En el verano del 2010 mis compañeros y yo estábamos muy satisfechos. Nuestros trabajos sobre este fenómeno iban a ser publicados en breve y podían alterar el paradigma vigente sobre las tasas de impactos en el sistema solar exterior (anteriormente se pensaba que una colisión de estas características solo podía producirse una vez cada varios siglos y sin embargo habíamos observado dos desde el año 1994) . Una contribución importante en nuestro campo de investigación, algo con lo que sueña todo científico.

Breve flash de luz en Júpiter el 3 de junio de 2010.

Flash en Júpiter el 3 de junio de 2010.

El 3 de junio  Anthony Wesley nos alertó de algo que parecía imposible: Un segundo impacto en Júpiter. Esta vez un breve flash de luz de unos 2 segundos de duración. De nuevo la sorpresa, lo inesperado y la investigación frenética por comprender qué había pasado acompañada de peticiones de observación a los mayores telescopios del mundo. Un nuevo verano se esfumaba entre nuestras manos. Y estábamos encantados. Aprendimos que Júpiter recibe impactos semejantes por objetos de unos 10 m de tamaño con frecuencia (al menos unas cuantas decenas de veces al año). Se trata de pequeños restos de la formación del Sistema Solar que también pasan cerca de la Tierra (se estima que uno de estos objetos pasa a una distancia de la Tierra comparable al tamaño de la órbita de la Luna cada día y uno choca con nuestro planeta cada 10 años). Cuando teníamos ya una clara visión de lo que había ocurrido otro astrónomo aficionado, esta vez japonés, descubrió un tercer impacto confirmando nuestras expectativas. He tenido el privilegio de experimentar estas emociones científicas en otras ocasiones, en parte por fortuna y en buena medida por trabajar con investigadores de gran talento como Agustín Sánchez-Lavega y Santiago Pérez-Hoyos.

Hablé varias veces en Radio Euskadi sobre estos impactos jovianos a mediados del 2010. Una de las consecuencias de estas entrevistas es que pude constatar que la “adrenalina” que habíamos experimentado mis compañeros y yo al estudiar estos fenómenos era comparable al interés que algunos oyentes tenían por saber más sobre ciencia. Empecé entonces una colaboración con Juan Carlos de Rojo y Naiara Gutierrez en Graffiti en Rojo que ha continuado deste entonces en Graffiti con Juan Carlos, Aitor Moriyón y Miriam Duque y que se extiende ahora también a la creación de este blog sobre astronomía.

Unas últimas palabras para esta entrada: Este blog no es un reflejo exacto de la sección de astronomía en Graffiti aunque correrá paralelo a ella durante los próximos meses. Es más bien un intento de compartir con ustedes el intenso placer que causa la ciencia y la investigación en los científicos, el gusto por saber cosas nuevas sobre la naturaleza y el sentido de maravilla ante un universo que no cesa de sorprendernos.