Ciencia para llevar Ciencia para llevar

CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Entradas etiquetadas como ‘NASA’

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). 

Kepler o cómo detectar una mosca posada en el Empire State a 30 km

Por Mar Gulis (CSIC)

afsdfasdf

Momento del lanzamiento de Kepler en 2009 / NASA / S. Joseph / K. O’connell

A las 10:49 del 6 de marzo de 2009 la NASA lanzó al espacio, desde Cabo Cañaveral (Florida), el telescopio Kepler. Situado a unos 120 millones de kilómetros de la Tierra, este sofisticado instrumento se diseñó para identificar planetas similares al nuestro orbitando alrededor de estrellas parecidas al Sol y en torno a la zona de habitabilidad de las mismas. En un principio, Kepler apuntó “única y exclusivamente a una pequeña región del firmamento, tomando imágenes cada 30 minutos de alrededor de 150.000 estrellas”, tal y como explicaron David Barrado y Jorge Lillo, del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).  Pero después de varios fallos y de no poder apuntar con precisión a esa área, se entró en la denominada fase K2. Así, “Kepler realiza ahora campañas de tres meses en las que apunta a una región determinada, pero siempre en lo que se denomina la eclíptica, el plano de la órbita de la Tierra”, puntualiza Barrado.

Según estos investigadores, “la precisión del telescopio Kepler es tal que puede detectar disminuciones en el brillo de una estrella del orden de 10 partes por millón”. Para que cualquiera pueda entender estas cifras, ponen el siguiente ejemplo: la sonda sería capaz de detectar, “a una distancia de 30 kilómetros, una mosca posada en una de las ventanas del emblemático edificio Empire State”. Y es esa asombrosa precisión la que permite a Kepler obtener datos que sirven para constatar la existencia de cientos o incluso miles de planetas con tamaños y características semejantes a los de la Tierra.

Estos complejos cálculos se llevan a cabo de la siguiente manera: al medir con exactitud “las variaciones en el brillo de cada astro, se pueden detectar objetos que, al pasar por delante del mismo (como ocurre en los eclipses de Sol), lo oculten parcialmente y produzcan estos descensos de luminosidad. Este es el llamado método de los tránsitos”, afirman Barrado y Lillo. Eso mismo sucede en nuestro sistema solar cuando Mercurio o Venus se proyectan sobre el sol. Como su tamaño es mucho menor que el de nuestro astro, obviamente seguirá siendo de día, pero si se efectúan mediciones con la instrumentación adecuada, se apreciará una disminución del brillo estelar. Con los exoplanetas –aquellos planetas que están fuera de nuestro sistema solar– se procede de la misma manera y, en función de lo grande que sea esa disminución y de cuánto dure, “podemos obtener parámetros del planeta como su radio, el periodo de su órbita o la distancia a la que está de su estrella”, añaden. En general, cuando más pequeño sea el planeta (su masa), más difícil será detectarlo y confirmar su existencia.

Pese a la complejidad de estas mediciones, el pasado mayo los responsables del telescopio Kepler anunciaron el descubrimiento de 1.284 nuevos exoplanetas, el doble de los conocidos hasta la fecha. El hallazgo fue el resultado de un segundo análisis de los datos captados por Kepler en julio de 2015, que señalaban ya unos 4.302 candidatos a planetas. Los científicos emplearon un método estadístico que calcula la probabilidad de que cada planeta detectado exista realmente, es decir, que las señales captadas por el telescopio sean de naturaleza planetaria, y no causadas por estrellas u otros cuerpos celestes. Según los datos obtenidos, que fueron publicados en The Astrophysical Journal, hay más de un 99% de posibilidades de que esos 1.284 planetas sean reales, mientras que los restantes son solo candidatos probables o bien señales que habrían producido otros fenómenos astrofísicos, según la propia NASA.

afdasf

Ilustración de la NASA del telescopio Kepler / NASA

Aunque Kepler finalizará su misión en 2018, se prevé que para entonces el equipo de investigadores que trabaja con él habrá elaborado una especie de censo o catálogo de planetas en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Kepler ha supuesto un punto de inflexión porque antes de su lanzamiento no se sabía si los exoplanetas eran algo frecuente o una rareza galáctica. “Ahora sabemos que podría haber más planetas que estrellas”, afirmó en mayo Paul Hertz, otro científico de la NASA.

No solo eso. Ya hay evidencias de que de los 1.284 planetas detectados, unas cuantas decenas podrían ser rocosos y de un tamaño similar al de la Tierra. De ellos, la comunidad científica subraya que nueve orbitan en la denominada zona habitable, es decir, la distancia adecuada respecto a su estrella para permitir que tengan agua líquida en la superficie. Así, desde el lanzamiento de Kepler en 2009, se ha constatado la existencia de 21 planetas con esas características. Son los exoplanetas más parecidos a la Tierra y con más posibilidades a albergar algún tipo de vida.

Si se extrapola el número de planetas detectados hasta la fecha a la población de estrellas conocidas, las cifras resultantes apabullan: podrían existir decenas de miles de millones de planetas ‘habitables’ en toda la Vía Láctea.

Como señalan Barrado y Lillo, “si hace solo 10 años era difícil afirmar si seríamos capaces de detectar planetas similares a la Tierra, ¿cuáles serán los siguientes logros de la ciencia en el campo exoplanetario?”. Dado que los planetas del sistema solar no están solos en el universo, tal vez, dicen, “el hallazgo de un gemelo de la Tierra, en cuanto a condiciones y habitabilidad, no esté tan lejos”.

El cometa Siding Spring se acerca a Marte tras un viaje de un millón de años

Por F. Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado*

Cualquier cazador de cometas estaría encantado de encontrarse sobre la superficie de Marte este 19 de octubre. Ese día el cometa Siding Spring, también conocido como C/2013 A1, se cruzará con la órbita marciana después de haber estado alrededor de un millón de años recorriendo el espacio desde la nube de Oort, su más probable lugar de procedencia. En el momento de máximo acercamiento pasará a una distancia de sólo 132.000 km del planeta, aproximadamente un tercio de la que separa a la Tierra de la Luna. ¿Os imagináis la expectación y la alarma que se generaría si un cometa pasara entre nosotros y nuestro satélite?

Siding Spring fue localizado por Robert H. McNaught desde el observatorio de Nueva Gales del Sur que le da nombre. El hallazgo tuvo lugar el 3 de febrero de 2013 y desde entonces ha sido observado entre otros por el telescopio espacial Hubble. El propósito de estas observaciones es determinar con la mayor precisión posible, teniendo en cuenta que el comportamiento de los cometas es en cierta medida impredecible, su trayectoria y características. Así se ha calculado, además de la fecha exacta de paso, que su núcleo mide apenas unos 700 metros, y que su coma (la cola de gas y partículas que el viento solar arranca del núcleo según se acerca al Sol) tiene una anchura de 19.300 km.

Por supuesto nadie podrá estar contemplando el acontecimiento desde Marte, pero habrá toda una flota de orbitadores que podrán recabar abundantes datos y obtener espectaculares imágenes del cometa. A los tres que ya están en servicio (Mars Odissey, Mars Reconnaisance Orbiter y Mars Express), se sumaron el pasado septiembre el Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) y el Mars Orbiter Mission, de la agencia espacial de la India. Precisamente son estos satélites los que más preocupación suscitan en relación con el acontecimiento, porque, debido al tamaño del coma, se verán inmersos en las partículas de polvo cometario y esto podría dañarlos. En las cuatro horas que aproximadamente durará el tránsito a través del coma, se prevé que habrá media hora de especial intensidad. En ese momento crítico sería recomendable disponer todos los orbitadores al socaire de la ‘tormenta’ en la cara de Marte opuesta a la de incidencia, para evitar el peligro de que sus instrumentos resulten dañados o inhabilitados.

trayectoria

Recreación de la trayectoria del cometa Siding Spring tal y como será captada por el rover Curiosity en los próximos días / NASA

El rover Curiosity de la NASA no corre peligro al abrigo de la tenue atmósfera marciana, en la que las partículas del coma se quemarán produciendo algo parecido a una impresionante lluvia de meteoritos que el robot podrá captar con sus cámaras como testigo excepcional desde la superficie de Marte (ver figura de arriba). Parte del equipo científico del Curiosity, entre ellos miembros del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR), lleva meses preparando una campaña de observación del Siding Spring en la que participarán los instrumentos ChemCam, MastCam y la estación meteorológica española REMS. Si esta campaña de observación es exitosa, servirá para estudiar la composición del cometa y su impacto en la atmósfera de Marte, si lo hubiera.

 

*F. Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado son investigadores en el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR).

¿Qué tiempo hace hoy en Marte?

JF Buenestado J Martín-TorresPor Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado (CSIC-UGR)*

Actualmente es posible contestar a esta pregunta cada mañana a través de REMS (Rover Environmental Monitoring Station), una estación meteorológica de diseño español que viaja a bordo del Curiosity. Este vehículo robótico recorre desde agosto de 2012 la superficie de Marte realizando diversos experimentos con el objetivo último de determinar si el planeta es habitable o lo fue algún día. De paso, sus investigaciones proporcionarán un mejor conocimiento de la historia, la dinámica, la geología y la meteorología y el clima de nuestro vecino.

Autorretrato del Curiosity

Autorretrato de Curiosity realizado a partir de diversas imágenes tomadas con la cámara de su brazo extensible. En total está equipado con 17 cámaras para diferentes usos científicos.

En estos dos últimos aspectos son en los que REMS juega un papel destacado. Cada hora, durante al menos cinco minutos, sus seis sensores miden, de forma autónoma y simultánea, la temperatura del aire y del suelo, la presión atmosférica, la velocidad y dirección del viento, la humedad relativa del aire y la radiación ultravioleta. Esta forma de medir es nueva con respecto a otros instrumentos meteorológicos enviados anteriormente a Marte y permite interrelacionar los diferentes parámetros así como obtener una perspectiva coherente de la evolución de su clima. Gracias a ello podemos conocer cómo se comporta la atmósfera de Marte durante un día, una estación o un año marciano, que dura 687 días terrestres.

Los análisis del Curiosity se ciñen a la zona en la que aterrizó: el cráter Gale, una gigantesca hondonada cercana al ecuador del planeta que se creó hace millones de años tras el impacto de un meteorito. A lo largo de su itinerario, el vehículo ha desvelado algunas peculiaridades meteorológicas de la zona, que, pese a situarse en la región más cálida de Marte, tiene un clima extremadamente frío, con temperaturas que rara vez superan los 0oC y que sufren oscilaciones diarias de hasta 80oC.

REMS ‘sólo’ es una estación meteorológica situada en un punto concreto de la superficie de todo un planeta, pero –a diferencia de otras estaciones anteriores– viaja a través de un terreno de enorme variabilidad topográfica. Esta peculiaridad ha permitido conocer mejor fenómenos como el intercambio entre el suelo y la atmósfera de la escasa cantidad de agua que hay en Marte, una cuestión especialmente importante a la hora de determinar la habitabilidad del planeta.

Brazo Curiosity

‘Brazo’ en el que se sitúan algunos sensores meteorológios del Curiosity.

Para conocer no sólo la meteorología en el cráter Gale, sino la climatología de Marte a escalas más amplias, no basta con los datos del instrumento. Es necesario apoyarse en modelos climáticos desarrollados gracias a nuestro conocimiento de las atmósferas de Marte y la Tierra –al fin y al cabo, los principios físicos que rigen la dinámica del clima terrestre son universales–. A partir de los datos recabados por REMS se pueden deducir características climatológicas más generales, e incluso ayudar a perfilar detalles para un estudio más preciso de la atmósfera terrestre. De tareas como esta se encarga, entre otros equipos, el Grupo de Ciencias Planetarias y Habitabilidad del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR), con sede en Granada.

Hoy, 26 de junio de 2014, un año marciano después de su llegada a Marte, estaba previsto que el Curiosity concluyera su misión, pero afortunadamente, debido a su éxito científico y tecnológico, la Agencia Espacial Norteamericana (NASA) ha decidido extenderla indefinidamente. Mientras tanto, cualquiera que tenga curiosidad por conocer qué tiempo hace en este plante, puede solicitar información aquí.

 

* Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado son integrantes del Grupo de Ciencias Planetarias y Habitabilidad del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR) y autores del libro La vida en el universo (CSIC-Catarata).