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¿Cómo se mide el tiempo en Marte?

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

La respuesta, a priori, es sencilla: en Marte, el tiempo se mide utilizando el Sol. El segundo planeta más pequeño del Sistema Solar y cuarto en cercanía al Sol gira en torno a su eje con un periodo de 24,6 horas, lo que supone que el día solar marciano es aproximadamente un 3% más largo que el día solar terrestre. En concreto, un día en Marte tiene una duración de 24 horas, 39 minutos y 32,55 segundos, lo que se denomina sol.

Amanecer en Marte. / NASA/JPL-Caltech/Doug Ellison/PIA 14293

Amanecer en Marte. / NASA/JPL-Caltech/Doug Ellison/PIA 14293

En la superficie de Marte se utiliza la hora solar local para la medida del tiempo de las misiones que han aterrizado allí. Cada misión tiene su propio tiempo solar local, que estará determinado por su ubicación en el planeta. A pesar de que Marte dispone de un meridiano cero para referir las longitudes geográficas, no tiene zonas horarias definidas a partir de ese meridiano como ocurre en la Tierra. Por tanto, la separación en longitud geográfica de las misiones entre sí determinará la diferencia horaria entre las mismas.

Para determinar el calendario marciano hubo más controversia. Sin embargo, para el día a día de las misiones que han aterrizado en Marte, se ha optado por un criterio más simple: contar los días (soles) en Marte a partir del momento del aterrizaje, que pasa a denominarse sol 0. Por ejemplo, la misión InSight de la NASA (que, por cierto, contiene un instrumento español desarrollado en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA): los sensores mediambientales TWINS) ha sido la última en aterrizar sobre la superficie marciana. Lo hizo el 26 de noviembre de 2018, lo que supone que la nave pasa en Marte hoy su sol 784.

InSight en la superficie marciana. / NASA/JPL-Caltech

InSight en la superficie marciana. / NASA/JPL-Caltech

Las estaciones en el planeta rojo

Del mismo modo que un sol en Marte dura más que un día en la Tierra, la duración del año marciano es también mayor que el terrestre, pues al estar más alejado, describe su órbita alrededor del Sol más lentamente que la Tierra. Un año marciano tiene 668,6 soles, lo que equivale a 687 días terrestres. Esta mayor duración del año hace que las estaciones en Marte sean más largas que las terrestres.

Entonces, ¿hay también estaciones en Marte? Pues sí, en Marte se producen estaciones a lo largo del año debido a que el eje de rotación de Marte también está inclinado respecto al plano de la eclíptica (el plano imaginario en el que los planetas del Sistema Solar giran alrededor del Sol). Esta inclinación del eje, conocida como oblicuidad, es de 25,2° en Marte, un poco mayor que los 23,4393° de la Tierra. Además, la órbita de Marte es más excéntrica que la terrestre.

La órbita más elíptica de Marte provoca que sus estaciones tengan duraciones muy diferentes entre sí, de manera que las primaveras marcianas en el hemisferio norte y los otoños en el hemisferio sur duran 194 soles, siendo así las estaciones más largas. Las estaciones más cortas en Marte son los otoños en el hemisferio norte y las primaveras en el sur, con una duración de solo 142 soles. Los inviernos en el hemisferio norte y los veranos en el sur duran 154 soles; y, finalmente, los veranos en el hemisferio norte y los inviernos en el sur duran 178 soles.

A vueltas con el calendario marciano

Pero, ¿qué ocurre con el calendario marciano? En la Tierra los meses vienen determinados por el ciclo lunar, pero Marte tiene dos lunas, los dos satélites naturales llamados Fobos y Deimos. Como curiosidad, las lunas del planeta vecino reciben sus nombres de la mitología griega: Fobos significa ‘miedo’ y Deimos ‘terror’, y son los nombres de los caballos que tiraban del carro de Ares, el dios griego de la guerra, equivalente al dios romano Marte.

Captura de parte de la órbita que realiza Fobos alrededor de Marte. / NASA, ESA y Z. Levay (STScl)

Captura de parte de la órbita que realiza Fobos alrededor de Marte. / NASA, ESA y Z. Levay (STScl)

Los periodos de Fobos y Deimos son muy cortos, por lo que utilizar el mismo sistema que en la Tierra resulta inútil. Por ello, se eligió dividir el año en segmentos más o menos similares, más largos que nuestros meses, que cubrieran todo el periodo orbital. Los astrónomos Percival Lowell, Andrew E. Douglass y William H. Pickering, Robert G. Aitken y sir Patrick Moore diseñaron calendarios marcianos con mayor o menor suerte, pero no fue hasta 1986 cuando el ingeniero norteamericano Thomas Gangale publicó el calendario dariano, llamado así en honor a su hijo Darius.

En el calendario dariano, el año marciano se divide en 24 meses para acomodarlo manteniendo la noción de un “mes” razonablemente similar a la duración de un mes de la Tierra. El año cero del calendario se situó inicialmente en 1975, año del primer aterrizaje con éxito en la superficie de Marte de una nave estadounidense, con las misiones Viking. Más tarde, se definió como nuevo año cero para el calendario el año 1609, como doble homenaje a la publicación de las leyes de Kepler y la primera observación con un telescopio realizada por Galileo.

MY (martian year) y Ls (longitud planetocéntrica)

La Planetary Society decidió finalmente no emplear un calendario como tal, sino utilizar la longitud planetocéntrica del Sol, conocida como Ls (ángulo que indica la posición de Marte en su órbita alrededor del Sol), para medir la época del año en Marte y que funcionaría a modo de fecha marciana. Así, el valor Ls = 0° corresponde al paso de Marte por el punto vernal, es decir, el equinoccio de primavera en el hemisferio norte marciano; el valor 90° corresponde al solsticio de verano boreal; 180° al equinoccio de otoño boreal y 270° al solsticio de invierno boreal.

En este calendario, el año marciano 1 o MY1 (por sus siglas en inglés) comenzó oficialmente el día 11 de abril de 1955 a las 00:00 h UTC y terminó el 26 de febrero de 1957 a las 00:00 h UTC. El motivo de elegir esta fecha fue hacer coincidir el comienzo del calendario con la tormenta global de polvo que se observó en Marte en 1956. El comienzo de la estación de tormentas de polvo en Marte se produce justo después del paso por el perihelio, el punto de la órbita más cercana al Sol y donde más rápido se desplaza, sobre Ls = 260°.

Posteriormente, el calendario se extendió y se determinó el año marciano 0, MY0, que comenzó el día 24 de mayo de 1953 a las 00:00 h UTC. Cualquier año anterior llevaría delante el signo menos. Por tanto, MY-1 comenzó el 7 de julio de 1951, el MY-2 el 19 de agosto de 1949, y así sucesivamente. Como curiosidad, la primera observación conocida de Marte con un telescopio, realizada por Galileo a finales del año 1610, correspondería al MY-183.

El róver Curiosity en Marte. / NASA/JPL-Caltech/MSSS

El róver Curiosity en Marte. / NASA/JPL-Caltech/MSSS

Así pues, con este criterio de designación de fechas, el róver Curiosity (que lleva a bordo el otro instrumento español en Marte: REMS, la estación medioambiental también del Centro de Astrobiología) aterrizó en Marte el MY31 Ls150, es decir, el 6 de agosto de 2012. Y por su parte, InSight el MY35 Ls112.

Sea cual fuere el modo de medir el tiempo en Marte, dado que la idea de enviar seres humanos a explorar Marte es ya un proyecto consolidado, no estaría de más ir buscando un criterio unificado. No vaya a ser que el primer ser humano que ponga el pie en Marte no sepa cómo poner su reloj en hora.

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y autor del libro ‘Marte y el enigma de la vida’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

Ni estrellas ni planetas, ¿qué son las enanas marrones?

Por Mar Gulis (CSIC)

En los sesenta, nadie las había observado, pero Shiv S. Kumar predijo su existencia y las llamó enanas negras. En 1975, la astrofísica Jill Tarter las denominó enanas marrones, su nombre definitivo, dado que el término de Kumar también podía referirse a otros objetos estelares. Tarter no iba desencaminada al intuirlas marrones, sin embargo, estos cuerpos celestes suelen tener en realidad un color parecido al magenta o morado. Pero, más allá de su color, ¿sabes qué es una enana marrón?

Las enanas marrones son objetos subestelares que se encuentran a caballo entre las estrellas y los planetas. Un cuerpo celeste con composición similar a la solar y con masa mayor que 75 veces la masa de Júpiter sería una estrella, mientras que uno por debajo de esta masa (entre 65-75 masas) sería una enana marrón. No obstante, hay que tener en cuenta otros factores para determinar ante qué objeto nos encontramos. Una de las principales peculiaridades de la enana marrón es que en su núcleo no se llega a alcanzar, de manera estable, la temperatura de fusión necesaria para la quema de hidrógeno, como ocurre en una estrella, y en su lugar se quema deuterio.

Ilustración de una enana marrón. / NASA/JPL-Caltech

Ilustración de una enana marrón. / NASA/JPL-Caltech

Las características espectrales de las enanas marrones, como el pico de emisión centrado en longitudes de onda larga, la luminosidad o las temperaturas superficiales más bajas que las de una estrella, les otorgan precisamente ese color magenta o morado. En la clasificación espectral, las estrellas más calientes y luminosas tienen un color azul y a medida que se van enfriando, pasan al amarillo, al anaranjado y, por último, al rojizo. Después encontramos a las enanas marrones, que van del color rojizo al morado.

Primera enana marrón, primer exoplaneta

Teide 1 fue la primera enana marrón confirmada, gracias a un equipo español del Instituto de Astrofísica de Canarias, en 1995, el mismo año del descubrimiento del primer exoplaneta: 51 Pegasi b. ¿Coincidencia? La autora del libro Enanas marrones (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), María Cruz Gálvez Ortiz, antes investigadora del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), explica las evidencias sobre las conexiones que existen entre ellas y los exoplanetas (planetas que se encuentran fuera del sistema solar), más allá de que coincidan en el momento del hallazgo.

Las enanas marrones también limitan en el rango de masa y temperatura con los planetas, e incluso presentan atmósferas similares. De hecho, algunos de los métodos empleados para descubrir enanas marrones han permitido dar con planetas extrasolares. En ambos casos, a pesar de la mejora y afinamiento de los instrumentos y técnicas de investigación en astrofísica, las teorías sobre su formación, el cálculo de sus edades y la naturaleza de sus atmósferas se encuentran todavía en desarrollo.

En cuanto a las enanas marrones, a pesar de que se conoce relativamente poco sobre ellas, en las últimas dos décadas se han identificado cerca de 2.000 (cifra que va en aumento). Respecto a los exoplanetas, son ya más de 3.000 confirmados (otra cifra que sigue creciendo), de los cuales alrededor de 20 son de tipo terrestre y se encuentran en una zona de habitabilidad. Como señala Gálvez Ortiz, desde que comenzó la búsqueda de planetas extrasolares, “uno de los objetivos principales ha sido encontrar un planeta similar a la Tierra en tamaño y composición y en condiciones similares, de tal manera que pudiera albergar vida”.

Los estudios están profundizando también en el hallazgo de planetas alrededor de enanas marrones y, por el momento, se han detectado casi una decena de objetos de masa planetaria orbitando estos cuerpos subestelares. La búsqueda sigue…

 

* Puedes leer más en el libro Enanas marrones (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

La misión InSight, con un instrumento español a bordo, llega a Marte este lunes

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

Después de un vertiginoso viaje de apenas seis meses y medio, el próximo lunes 26 de noviembre se producirá la llegada a Marte de la misión InSight de la NASA. En España estamos de enhorabuena porque a bordo de esta nave viaja el instrumento TWINS, un conjunto de sensores medioambientales desarrollado por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

InSight en Marte

Interpretación artística de la misión InSight con todos sus instrumentos desplegados en la superficie de Marte. Bajo el módulo principal a la izquierda, el insturmento SEIS; a la derecha, HP3. TWINS son las dos pequeñas estructuras que sobresalen en forma de L invertida a cada lado de la plataforma superior. /NASA-JPL Caltech

InSight (Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport; Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor) será la novena misión de la NASA que aterrice en la superficie del planeta rojo. Está basada en el diseño de la nave y el módulo de aterrizaje de la misión Phoenix, que llegó con éxito a Marte en 2008.

En esta ocasión, se trata de un explorador que estudiará a lo largo de un año marciano (dos años terrestres) la estructura y los procesos geofísicos interiores de Marte, lo que ayudará a entender cómo se formaron los planetas rocosos del Sistema Solar (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) hace más de 4.000 millones de años. El lugar elegido para el aterrizaje es una extensión lisa y plana del hemisferio norte marciano y cercana al ecuador denominada Elysium Planitia; un lugar relativamente seguro para aterrizar y suficientemente brillante para alimentar los paneles solares que proveen de energía a la misión.

Marte es el candidato ideal para este estudio. Es lo bastante grande como para haber sufrido la mayor parte de los procesos iniciales que dieron forma a los planetas rocosos, pero es también lo suficientemente pequeño como para haber conservado las huellas de esos procesos geofísicos hasta la actualidad; al contrario que la Tierra, que las ha perdido debido a la tectónica de placas y los movimientos de fluidos en el manto. Esas huellas están presentes en el grosor de la corteza y la estratificación global, el tamaño y la densidad del núcleo, así como en la estratificación y densidad del manto. El ritmo al que el calor escapa de su interior proporciona, además, una valiosa información sobre la energía que controla los procesos geológicos.

Formación de un planeta rocoso

A medida que se forma un planeta rocoso, el material que lo compone se une en un proceso conocido como ‘acreción’. Su tamaño y temperatura aumentan y se incrementa la presión en su núcleo. La energía de este proceso inicial hace que los elementos del planeta se calienten y se fundan. Al fundirse, se forman capas y se separan. Los elementos más pesados se hunden en la parte inferior, los más ligeros flotan en la parte superior. Este material luego se separa en capas a medida que se enfría, lo que se conoce como ‘diferenciación’. Un planeta completamente formado emerge lentamente, con una corteza como capa superior, el manto en el medio y un núcleo de hierro sólido. /NASA-JPL Caltech

Un instrumento español a bordo

La instrumentación científica de la misión está compuesta por cuatro instrumentos. El primero es el SEIS (Experimento sísmico para la estructura interior), un sismógrafo de la Agencia Espacial Francesa que registrará las ondas sísmicas que viajan a través de la estructura interior del planeta. Su estudio permitirá averiguar la causa que las ha originado, probablemente un terremoto marciano o el impacto de un meteorito.

El segundo es el HP3 (Conjunto de sensores para el estudio del flujo de calor y propiedades físicas), una sonda-taladro de la Agencia Espacial Alemana que perforará hasta los cinco metros de profundidad e irá midiendo, a diferentes niveles, la cantidad de calor que fluye desde el interior del planeta. Sus observaciones arrojarán luz sobre si la Tierra y Marte están hechos de la misma materia.

Además, está el instrumento RISE (Experimento para el estudio de la rotación y la estructura interior) del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que proporcionará información sobre el núcleo tomando medidas del bamboleo del eje rotación del planeta.

Y, por último, lleva a bordo el instrumento TWINS (Sensores de viento y temperatura para la misión InSight) proporcionado por el Centro de Astrobiología, adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). TWINS cuenta con dos sensores para caracterizar la dirección y velocidad del viento y dos sensores de temperatura del aire capaces de obtener una medida por segundo de ambas variables.

Montaje InSight

Montaje y prueba de los equipos en Denver. /NASA-JPL Caltech-Lockheed Martin

Las tareas que debe desempeñar TWINS son muy importantes para los objetivos de InSight. Durante la fase inicial de la misión, los primeros 40-60 soles (días marcianos), TWINS caracterizará el entorno térmico y los patrones de viento de la zona de aterrizaje para que el equipo científico a cargo de SEIS y HP3 pueda establecer las mejores condiciones para realizar el despliegue de los instrumentos en la superficie marciana.

Una vez desplegados los instrumentos principales en la superficie, TWINS se encargará de monitorizar los vientos, con el objetivo de descartar falsos positivos en los eventos sísmicos detectados por el instrumento SEIS.

Por último, los datos medioambientales obtenidos por TWINS se compararán y correlacionarán con los datos ambientales registrados por REMS, la otra estación medioambiental española en Marte, a bordo del rover Curiosity de la NASA en el cráter Gale. Esto contribuirá a caracterizar en mayor detalle los procesos atmosféricos en Marte y mejorar los modelos ambientales existentes a diferentes escalas: procesos eólicos, mareas atmosféricas diurnas, variaciones estacionales, circulación en la meso-escala, vientos catabáticos/anabáticos y remolinos (dust devils).

En este enlace de NASA TV se podrá seguir en directo el aterrizaje, a partir de las 20:00 horas del lunes 26 de noviembre de 2018.

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). 

La primera misión tripulada a Marte se prepara en Río Tinto

cristina delgado blogPor Cristina Delgado González (CAB)*

Quizá sea The Martian, la película de Ridley Scott, la que ha puesto más en boga, si cabía, el planeta rojo. Pero nadie negará que Marte se escucha en todas partes. Sea como fuere, una futura misión tripulada al planeta vecino está dejando de ser un proyecto ficticio, y Río Tinto, en Huelva, vuelve a ser un análogo marciano donde hacer ensayos para preparar dicha misión.

El proyecto europeo MOONWALK tiene como principal objetivo desarrollar y mejorar las técnicas para que un humano y un robot realicen actividades extravehiculares (EVA) en cooperación. Para ello, se desarrollarán dos campañas: una en Río Tinto y otra bajo el mar en la costa de Marsella, que simula las condiciones de baja gravedad de la superficie lunar. La primera de estas campañas se llevará a cabo durante las dos últimas semanas de abril, en lo que el responsable del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC) en MOONWALK, Víctor Parro, considera “la gran maqueta de Marte”.

Paisaje análogo a Marte en Río Tinto, Huelva./Luis Cuesta

Paisaje análogo a Marte en Río Tinto, Huelva / Luis Cuesta

La zona de Río Tinto cuenta con túneles abandonados de la minería similares a los tubos de lava que hay en Marte, lugares donde la hipotética vida marciana estaría protegida de los daños que supone la superficie, como la radiación. Pero explorar este tipo de terrenos puede resultar difícil para un astronauta, que a diferencia de lo que se muestra en la película protagonizada por Matt Damon, lleva un traje muy pesado. Esto implica una serie de limitaciones a la hora de, por ejemplo, subir una cuesta. Sin embargo, un robot pequeño como el que se ha diseñando para MOONWALK sí podría realizar este movimiento. Según el equipo del CAB que trabaja en este proyecto internacional, ésta es una buena oportunidad para consolidar Río Tinto como un lugar de referencia para simulaciones con astronautas y/o robots en el continente europeo.

No solo el paisaje de este enclave onubense es muy marciano: su suelo es también rico en sulfatos y minerales de hierro y azufre. Por ello se aprovechará la campaña para probar otra instrumentación, como el RLS (Raman Laser Spectrometer) que irá en el rover (el vehículo motorizado que se desplaza por la superficie del planeta) de la misión ExoMars 2018 de la ESA, o el instrumento para la detección e identificación de microorganismos y compuestos bioquímicos SOLID (Signs Of LIfe Detector).

Estas campañas ponen a prueba los avances en instrumentación y ciencia. En el caso concreto de MOONWALK, ayudan a identificar los factores que afectan a la comunicación entre astronauta y robot y a optimizar su relación. De esta forma, una misión tripulada a Marte podría traspasar las salas de cine, y Río Tinto es parada obligatoria en ese camino.

*Cristina Delgado González pertenece a la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).