¡Por fin la sonda Phoenix llega a Marte!

Luego de un largo viaje, el módulo Phoenix se posó cerca del polo norte marciano. Su llegada al Planeta Rojo fue tan emocionante como trascendente.

Mayo 25, 2008: La nave espacial Phoenix se posó sobre la región polar norte de Marte, el domingo, iniciando de este modo los tres meses dedicados al estudio de un sitio que fue escogido por sus buenas probabilidades de tener agua congelada al alcance del brazo robótico del módulo.

Las señales de radio recibidas a las 4:53:44 p.m., hora del Pacífico (7:53:44 p.m., hora del Este), confirmaron que el Módulo de Amartizaje Phoenix había sobrevivido al difícil descenso final y había tocado el suelo 15 minutos antes de lo previsto. La señal de radio tardó ese tiempo en viajar desde Marte hasta la Tierra a la velocidad de la luz.
Los miembros del equipo de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory o JPL, en idioma inglés), de la NASA, en Pasadena, California, así como también los miembros del equipo de Sistemas Espaciales Lockheed Martin, en Denver; y de la Universidad de Arizona, en Tucson, vitorearon la confirmación del "amartizaje" y aguardaron ansiosamente que llegara más información a través de la sonda Phoenix durante la noche del domingo.
Entre los miembros que ocupaban el cuarto de control en el JPL se encontraba Michael Griffin, quien destacó que ésta fue la primera vez que un módulo se posó exitosamente sobre Marte sin utilizar bolsas de aire, desde que tuvo lugar la misión Viking 2 (Vikingo 2), en 1976.

"Por primera vez en 32 años, y sólo por tercera vez en la historia, un equipo del JPL se ha posado suavemente sobre Marte", dijo Griffin. "No podría estar más feliz de estar aquí, siendo testigo de este increíble logro".
Durante su vuelo de 680 millones de kilómetros (422 millones de millas) desde la Tierra hasta Marte, luego de su lanzamiento (el 4 de agosto de 2007), la sonda Phoenix dependió de la electricidad generada por sus paneles solares. El vehículo de transporte, alimentado por dichos paneles solares, se separó siete minutos antes de que el módulo de amartizaje, protegido por una cápsula, ingresara a la atmósfera marciana. Las baterías ahora proveerán electricidad para el sistema hasta que se abra el propio par de paneles solares del módulo.
"Ya ha pasado la peor parte y podemos respirar de nuevo, pero aún necesitamos saber si la sonda Phoenix ha abierto sus paneles solares y si ha comenzado a generar energía eléctrica", dice Barry Goldstein, del JPL, gerente del proyecto Phoenix. Si todo sale bien, los ingenieros conocerán el estado de los paneles solares entre las 7 y las 7:30 p.m., hora del Pacífico, mediante una transmisión de Phoenix triangulada por el orbitador Mars Odyssey (Odisea Marciana), de la NASA.
[Actualización: ¡Los paneles solares se han abierto!]

Arriba: Primeras imágenes enviadas a la Tierra desde el sitio donde se posó la nave Phoenix. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Calech/Universidad de Arizona. [Más información]

El equipo estará también a la espera de la transmisión nocturna del domingo para confirmar que los mástiles de la cámara estereográfica y la estación de monitoreo del clima hayan alcanzado su posición vertical.
[Actualización: La cámara estereográfica y la estación de monitoreo del clima han alcanzado su posición vertical.]
"¡Qué amartizaje más emocionante! Pero el equipo espera impacientemente la próxima serie de señales que verificarán que la nave espacial se encuentra en estado saludable", dijo Peter Smith, de la Universidad de Arizona, quien es el investigador principal de la misión Phoenix. "Apenas puedo contener mi entusiasmo. Las primeras imágenes que recibimos después de que la nave se posó sobre el terreno polar marciano establecerán el escenario de nuestra misión".
Otro despliegue crítico será el primer uso del brazo robótico de 2,3 m (7,7 pies) de largo, tarea que no se intentará al menos hasta dentro de dos días. Los investigadores harán uso del brazo durante las próximas semanas para obtener y colocar muestras de suelo y de hielo en los instrumentos de laboratorio situados en la cubierta del módulo.
La señal que confirmó que la sonda Phoenix había sobrevivido al amartizaje fue triangulada mediante el satélite Mars Odyssey y fue recibida en la Tierra por la antena de la estación Goldstone, en California, que forma parte de la Cadena del Espacio Profundo (Deep Space Network, en idioma inglés), de la NASA.

La nave Phoenix se posa sobre la superficie de Marte

La nave Phoenix, de la NASA, se prepara para posarse sobre Marte e iniciar una investigación sin precedentes del reino ártico del Planeta Rojo.

Mayo 13, 2008: La nave Phoenix, de la NASA, está preparándose para el final de su largo viaje a Marte y así comenzar una misión de tres meses en la que probará y "olfateará" puñados de terreno marciano y de hielo sepultado bajo la superficie. Se planea que la nave se pose sobre la superfice del Planeta Rojo el domingo 25 de mayo.

La nave Phoenix entrará en la parte alta de la atmósfera marciana a una velocidad cercana a los 21.000 km/h (13.000 mph). En siete minutos, tendrá que completar una desafiante secuencia de operaciones que le permitirán disminuir su velocidad a alrededor de 8 km/h (5 mph), antes de que sus tres patas toquen el suelo de Marte. A las 7:53 p.m. (hora del Este de Estados Unidos), se podría tener la confirmación de la llegada de la nave a la superficie.

Derecha: Concepción artística de la nave Phoenix, de la NASA, momentos antes de posarse sobre las planicies árticas del planeta Marte. Motores de cohetes de impulso controlan la velocidad de la nave durante los últimos segundos del descenso. [Imagen ampliada]

"No se trata de una visita a la casa de la abuela. Hacer descender una nave en Marte, de manera segura, es difícil y riesgoso", dijo Ed Weiler, quien es administrador asociado del Directorio de Misiones Científicas de la NASA, en las oficinas centrales de la NASA, ubicadas en Washington. "En el ámbito internacional, un poco menos de la mitad de los intentos de posar naves sobre Marte han tenido éxito".
Las grandes rocas, que podrían arruinar la llegada de la nave a la superficie del planeta o impedir que se abran los paneles solares, constituyen el mayor riesgo. No obstante, las imágenes obtenidas por la cámara del Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución (High Resolution Imaging Science Experiment ó HiRISE, por su sigla en idioma inglés), a bordo del Orbitador de Reconocimiento de Marte, de la NASA, muestran de forma detallada las rocas más pequeñas que la nave y esto ha ayudado a disminuir el riesgo.
"Con las imágenes del HiRISE, hemos cubierto casi en su totalidad el área donde se posará la nave", dice Ray Arvidson, de la Universidad de Washington, en St. Louis, presidente del grupo de trabajo del sitio de llegada de Phoenix. "Esta es una de las áreas menos rocosas de todo Marte y confiamos en que las rocas no tendrán un gran impacto perjudicial sobre la llegada de la nave Phoenix, de manera segura".

Arriba: El sitio de llegada de la nave Phoenix que escogió la NASA, a una latitud aproximada de 68 grados Norte, está localizado mucho más hacia el Norte que los otros sitios de llegada de otras naves que se han posado sobre Marte. [Más información]

En 2002, Odyssey, la nave orbitadora de Marte, de la NASA, descubrió grandes cantidades de hielo de agua justo debajo de la superficie en gran parte de las regiones de altas latitudes en Marte. La NASA escogió a la nave Phoenix entre más de 24 propuestas y la convirtió en el primer esfuerzo del programa de Exploración de Marte con misiones seleccionadas de acuerdo con su competitividad.
"La nave Phoenix se posará mucho más hacia el norte de Marte que cualquier otra misión previa", dijo Barry Goldstein, quien es administrador del proyecto Phoenix, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, en idioma inglés), de la NASA, en Pasadena, California.
La nave robótica, que funciona con energía solar, manipulará un brazo mecánico de 2,3 metros de largo para excavar y recoger muestras del terreno y del hielo debajo de la superficie. Los instrumentos de laboratorio a bordo analizarán las muestras. Las cámaras y una estación del clima, de origen canadiense, proporcionarán información adicional sobre el medio ambiente del sitio.

Arriba: Concepción artística: Meses después de su llegada, la nave Phoenix comienza a detener sus operaciones conforme se acerca el invierno. En las regiones de alta latitud, en Marte, no llega luz solar durante el invierno, privando así a la nave, que funciona con energía solar, de electricidad. La escarcha que cubre la región cuando la atmósfera se enfría finalmente sepultará a la nave Phoenix bajo el hielo.

"La misión Phoenix no solamente estudia la capa de hielo subterránea en el Norte, sino que también da el siguiente paso en la exploración de Marte determinando si esta región helada, que abarca el 25 por ciento de la superficie marciana, es habitable", dijo Peter Smith, principal investigador del proyecto Phoenix, en la Universidad de Arizona, en Tucson.
Uno de los objetivos de la investigación es evaluar si las condiciones en este sitio alguna vez han sido favorables para la vida microbiana. La composición y textura del terreno sobre el hielo podrían proporcionar pistas sobre si el hielo alguna vez se derrite en respuesta a ciclos climáticos de larga duración. Otra pregunta importante es si las muestras recogidas contienen compuestos químicos, cuya base es el carbón, que podrían ser los elementos básicos para la vida y para el alimento de los mismos seres vivientes.

Un tricorder en la Estación Espacial

Astronautas están utilizando un dispositivo similar al tricorder de "Viaje a las estrellas" para rastrear formas de vida microscópicas en la Estación Espacial Internacional.

Mayo 9, 2008: ¿Hay algunos Trekkies (o fanáticos de "Viaje a las estrellas") por ahí? ¿Recuerda el tricorder (computadora portátil)? El Dr. McCoy y el Sr. Spock lo llevaban consigo y se tornaban poderosos explorando "extraños mundos …donde nadie ha ido antes".

A bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI), los astronautas llevan un dispositivo experimental muy parecido: el LOCAD-PTS, nombre corto para Lab-On-a-Chip Application Development Portable Test System (Sistema Portátil de Prueba y Desarrollo de Aplicaciones de Laboratorio en un Microprocesador). Este laboratorio biológico portátil es el primer paso del camino que llevará al desarrollo de algo que se asemeje al tricorder del Dr. McCoy.

Arriba: La astronauta Suni Williams (con sus mechones de cabello flotando en la microgravedad) usa el LOCAD-PTS a bordo de la Estación Espacial Internacional.

"El LOCAD se parece al tricorder porque es portátil, rápido y detecta moléculas bioquímicas", dice Heather Morris, científica del instrumento LOCAD, en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales (MSFC, en idioma inglés), de la NASA, quien además se reconoce como fanática de "Star Trek" ("Viaje a las estrellas"). Pero mientras los tricorders podían hacer casi cualquier cosa (desde revisar los signos vitales hasta hallar vida extraterrestre), el instrumento LOCAD es un poco más especializado: "El LOCAD está específicamente diseñado para detectar e identificar microbios en las superficies de la estación espacial".

Es un hecho natural que a cualquier sitio que vayan los seres humanos los microbios los siguen. Biólogos estiman que cada cuerpo humano tiene al menos un billón (un trillón en Estados Unidos) de microbios que viajan con él, lo cual representa el 2% de la masa total de una persona. La mayoría de ellos vive en armonía con las células humanas nativas; pero otros pueden causar enfermedades.
El instrumento LOCAD rastrea estas diminutas formas de vida.
Así funciona: Un miembro de la tripulación de la EEI utiliza un hisopo seco para tomar muestras de las superficies donde los microbios podrían estar merodeando. Al hacer correr agua estéril por el hisopo, la muestra se torna líquida y el astronauta coloca algunas gotas en el LOCAD. ¿Qué hay en la muestra? El sistema da su respuesta en menos de 15 minutos. Todo este simple procedimiento se lleva a cabo en el mismo sitio. No se debe enviar nada a un laboratorio en la Tierra, lo cual tomaría tiempo e introduciría la posibilidad de que se produzca contaminación en el camino.
"Es importante monitorear las bacterias en la estación espacial para que podamos encontrar la mejor manera de mantenerlas bajo control", dice Morris, quien añade esta curiosidad: "El instrumento LOCAD todavía no puede distinguir entre bacterias vivas y muertas". Así que nadie puede gritar: ¡está muerto, Jim! "Estamos trabajando para añadir esta capacidad en el futuro".

Derecha: Heather Morris trabaja en la tecnología del LOCAD en su laboratorio, ubicado en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales.

Además de detectar bacterias Gramnegativas1 como la Escherichia coli y la salmonela, los cartuchos más nuevos del LOCAD, recientemente enviados a la estación a bordo de la misión STS-123 del transbordador, pueden alertar a la tripulación sobre hongos. Desde que los hongos descompusieron algunos aparatos electrónicos, en la Estación Espacial Rusa MIR, se han vuelto "huéspedes" poco gratos. El instrumento LOCAD puede detectar concentraciones bajas de compuestos comunes de hongos; esto permite al LOCAD encontrar hongos en superficies antes de que el hongo tenga la oportunidad de multiplicarse.
Para fin de año, un cartucho más estará disponible para la estación espacial. Este cartucho detectará la presencia de bacterias Grampositivas, tales como los estafilococos y los estreptococos.
"En última instancia, queremos proveer cartuchos para todos los tipos de microorganismos y compuestos químicos", dice Morris. "Nos gustaría incluso poder utilizar nuestro sistema para saber qué 'virus' tiene un astronauta si se enferma".
Lisa Monaco, científica del projecto del LOCAD, añade su visión del futuro: "Lo que estamos desarrollando en el MSFC se puede usar no sólo en la EEI, sino también en misiones lunares, en estadías prolongadas en otros planetas y, con mayor seguridad, aquí en la Tierra".
En los años por venir, a medida que los viajes a través del espacio se tornen más y más largos, será aún más imperioso contar con maneras de evaluar la salud de los astronautas y de monitorear los componentes electrónicos. A propósito, ningún astronauta se ha enfermado gravemente en una misión espacial. Sin embargo, los científicos destacaron que si un astronauta se llegara a enfermar, llevaría demasiado tiempo enviar una muestra de regreso a la Tierra, someterla a las pruebas y recibir una respuesta de "larga distancia". Con la próxima generación de tecnología LOCAD, los procesos de detección y diagnóstico serían rápidos y fáciles, y se llevarían a cabo en el lugar de los acontecimientos.
Dr. McCoy, aquí vamos.

Planetas por docena

El proyecto MARVELS consistirá en la búsqueda masiva de planetas gigantes alrededor de miles de estrellas cercanas. Los resultados podrían ayudar a entender cómo se forman estos planetas.

Mayo 8, 2008: Usted conoce los planetas de nuestro sistema solar, cada uno es un mundo único, con su propia y distintiva apariencia, química y tamaño. Marte, con sus heladas dunas de color rojo ladrillo; Venus, un mundo ardiente envuelto en espesas nubes de ácido sulfúrico; Urano, eternamente inclinado, con sus extraños anillos verticales. La variedad puede quitarnos el aliento.
Ahora imagine la variedad de mundos que deben de existir en cientos de sistemas solares. Debe de haber allí mundos que harían parecer a Venus habitable o escasamente inclinado a Urano. Hasta hace apenas 20 años, los astrónomos no estaban completamente seguros de que tales mundos pudiesen existir fuera de nuestro sistema solar. En la actualidad, ya se han descubierto más de 280 de ellos, cada uno con su propia "personalidad" planetaria; cada uno, un ejemplo fascinante de lo que puede ser un mundo.

Arriba: Concepto artístico de planetas que orbitan una estrella distante similar al Sol. Por T. Riecken.

Y sin embargo, el apogeo de los descubrimientos planetarios recién está comenzando. Este otoño (boreal), los astrónomos iniciarán una búsqueda masiva de planetas nuevos y lo harán observando aproximadamente 11.000 estrellas cercanas durante 6 años. Este número hace que parezcan pocas las aproximadamente 3.000 estrellas que los astrónomos han observado hasta la fecha buscando la presencia de planetas. Los científicos calculan que el proyecto MARVELS (sigla que en idioma inglés significa Multi-object Apache Point Observatory Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey o Sondeo multi-objeto, de gran área, de planetas exteriores llevado a cabo mediante velocidad radial en el Observatorio Apache Point), patrocinado por la NASA, encontrará al menos 150 nuevos planetas; y tal vez muchos más.

Estamos buscando, particularmente, planetas gigantes como Júpiter", dice Jian Ge, investigador principal de MARVELS y astrónomo de la Universidad de Florida, en Gainesville. Ge compara a los planetas gigantes con "faros" que señalan la presencia de sistemas solares enteros. "Una vez que encontramos un planeta gigante alrededor de una estrella, sabemos que también podría haber allí planetas pequeños".
MARVELS hará mucho más que catalogar algunos cientos de planetas más. Al hacer una búsqueda extensa de planetas similares a Júpiter alrededor de una gran cantidad de estrellas, MARVELS tiene como meta proporcionar a los astrónomos los datos necesarios para probar las teorías en pugna sobre cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios.
Para observar tantas estrellas, MARVELS usará un telescopio que puede obtener imágenes de 60 estrellas, por separado, a la vez, y esta cantidad con el tiempo se incrementará a 120 estrellas. El telescopio, que estará alojado en el Observatorio de Apache Point, en las montañas de Sacramento, en Nuevo México, tiene un espejo primario de 2,5 metros y un amplio campo de visión que cubre un área de 7 grados cuadrados del cielo (un área 35 veces más extensa que la Luna).

Un conjunto de 60 hilos de fibra óptica transportará la luz de las estrellas desde el plano focal del telescopio hasta los interferómetros de alta sensibilidad. Estos instrumentos pueden detectar pequeños cambios en la frecuencia de la luz de las estrellas. ¿Cómo ayuda esto a detectar planetas? Ge lo explica: Cuando una estrella es jalada y empujada por la gravedad de un planeta en órbita, la luz de la estrella también se desplaza hacia adelante y hacia atrás en frecuencia; este efecto se conoce como corrimiento o efecto Doppler. La poderosa gravedad de los planetas del tamaño de Júpiter ejerce un empujón notable sobre sus estrellas, lo cual hace que sea relativamente sencillo detectarlos usando el método del corrimiento o efecto Doppler

Derecha: Cada uno de los cables de fibra óptica del instrumento MARVELS puede monitorear una estrella, permitiendo de este modo a los astrónomos estudiar muchas estrellas al mismo tiempo. [Más información]

Si Ge y sus colegas observan que la frecuencia de una estrella se incrementa y disminuye lentamente en un ciclo que se repite durante días, semanas o meses, hay buenas posibilidades de que allí exista un planeta.
Los científicos están ansiosos por saber qué tipos de estrellas tienen planetas gaseosos gigantes en órbita. Una teoría sobre cómo se forman estos planetas predice que las estrellas ricas en elementos pesados como silicio, oxígeno y níquel pueden ser más propensas a tener planetas similares a Júpiter. Imagine un disco (a partir del cual se forman los planetas) girando alrededor de una estrella: el disco, como la propia estrella, sería rico en elementos pesados. Estos elementos más pesados formarían trozos rocosos en el disco y estos trozos densos colisionarían para unirse y formar una "semilla planetaria" con una gravedad lo suficientemente intensa como para recolectar gas a su alrededor y crecer hasta transformarse en una bestia colosal.

Así que si MARVELS encuentra más gigantes gaseosos alrededor de estrellas que contengan elementos pesados, el sondeo apoyará esta teoría. Pero algunos gigantes gaseosos podrían no necesitar los elementos pesados para formarse. Otra teoría sugiere que los planetas similares a Júpiter pueden formarse simplemente porque una perturbación en el disco protoplanetario inicia el colapso gravitacional de una cierta región con gas y polvo (no se necesita semilla).

Derecha: El Observatorio de Apache Point, en Nuevo México, donde se llevará a cabo el sondeo de MARVELS. [Más información]

Examinando un gran número de estrellas con una variedad de fracciones de elementos pesados, MARVELS podrá hacer una distinción entre estas dos ideas.
Los datos obtenidos con MARVELS también proporcionarán información sobre otras preguntas acerca de la formación de los planetas; por ejemplo, con qué frecuencia las órbitas de los gigantes gaseosos migran hacia el interior, más cerca de sus estrellas, y cómo los planetas algunas veces terminan con órbitas muy excéntricas en vez de hacerlo con las órbitas casi circulares que predice la teoría. Al estudiar una cantidad sin precedentes de estrellas, MARVELS podría proporcionar a los científicos los datos que necesitan para hallar patrones sobre las condiciones más favorables para la creación de planetas, conocimiento que puede guiar, posteriormente, observaciones detalladas de estrellas en forma individual.
Asimismo, en observaciones posteriores se podrían utilizar telescopios espaciales lo suficientemente poderosos como para revelar, al menos de manera aproximada, la apariencia de tantos mundos nuevos. Los planetas que conocemos pueden ser apenas un indicio de las maravillas que nos esperan... allí afuera.

La física de la crema batida

Un experimento salvado fortuitamente tras el accidente del transbordador Columbia permite hoy a los científicos entender una propiedad fundamental, aunque poco conocida, de los fluidos.

Abril 25, 2008: Hagamos un pequeño experimento científico. Si tiene una lata de crema batida (n.del t.: en España se la conoce como "nata montada") en el refrigerador, vaya y sáquela. Vierta una porción generosa de la crema en una cuchara y obsérvela cuidadosamente.

Nota algo interesante? La crema batida acaba de hacer algo francamente desconcertante. Primero fluyó suavemente de la boquilla del envase como si fuese un líquido y, luego, un instante después, se tornó rígida sobre la cuchara, como si fuese un sólido. ¿Qué la hizo cambiar?
(Mientras usted reflexiona sobre la pregunta, inserte la cuchara en su boca, en nombre de la ciencia.)
La crema batida cambia rápidamente debido a un fenómeno llamado "adelgazamiento por corte" (shear thinning, en idioma inglés). Cuando parte de la espuma es forzada a resbalar o a "cortar" a través del resto de la espuma, la espuma se "adelgaza" (se hace menos viscosa). Se parece menos a la miel y más al agua, permitiéndose fluir más fácilmente, hasta que el adelgazamiento se detiene.
El adelgazamiento por corte ocurre en muchas sustancias; por ej. la salsa de tomate (ketchup), la sangre, el aceite para motores, las pinturas, los polímeros líquidos (como el plástico derretido) y, con frecuencia, es crucial saber cómo se usa una sustancia. Por ejemplo, el excesivo adelgazamiento por corte en el aceite de un motor es poco deseable porque reduce la capacidad del aceite de proteger a la máquina del desgaste. En cambio, el adelgazamiento por corte en la pintura permite que fluya suavemente de la brocha pero que a la vez se quede pegada a la pared. También este efecto es el que permite que la salsa ketchup fluya de la botella pero que no gotee o se resbale de las patatas fritas.

Sin embargo, durante años, los científicos se han hecho la misma pregunta que usted acaba de hacerse. ¿Qué es lo que hace que cambie? Hasta ahora, poco se sabe sobre la manera en que funciona el fenómeno del adelgazamiento por corte.
"Los detalles dependen de las interacciones en el fluido en el nivel molecular y esas interacciones pueden ser absolutamente complicadas", dice el físico de fluidos Robert Berg, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (National Institute of Standards and Technology, en idioma inglés). "Las teorías fundamentales no han sido verificadas directamente ni siquiera para los fluidos más simples".
Hasta ahora. Se ha logrado obtener la primera confirmación genuina de una teoría sobre cómo funciona el fenómeno del adelgazamiento por corte en un fluido simple a través de un experimento llevado a cabo a bordo del vuelo final del Transbordador Espacial Columbia.
"Demostramos que una de las teorías más importantes es básicamente correcta", dice Greg Zimmerli, científico del proyecto del experimento en el Centro de Investigaciones Glenn, de la NASA. "Este es un paso importante", añade Berg, quien es el investigador principal del experimento.
La mayoría de los datos obtenidos del experimento, llamado Viscosidad Crítica del Xenón-2 (Critical Viscosity of Xenon-2 o CVX-2, en idioma inglés), fueron enviados a los científicos en la Tierra antes de la destrucción del transbordador durante su reentrada a la atmósfera. Extraordinariamente, el disco duro del experimento sobrevivió al desastre y fue encontrado entre lo que quedó de la nave, de modo que los técnicos pudieron recuperar el resto de los datos.

El experimento CVX-2 fue diseñado para estudiar el adelgazamiento por corte en el xenón, una sustancia que se utiliza en lámparas y en turbinas iónicas para cohetes. El xenón es químicamente inerte, de modo que sus moléculas están compuestas por un solo átomo (esto es lo más cercano al modelo de las bolas de billar flotantes de un gas o líquido idealizado). A diferencia de la crema batida, que está compuesta por largas y complejas moléculas orgánicas, el xenón sería relativamente más fácil de entender.
"Para los teóricos, es un fluido más simple de entender", dice Zimmerli.
Normalmente, algunos líquidos simples como el xenón no experimentan adelgazamiento por corte. Son espesos o finos y permanecen en ese estado. Pero esto cambia si se los acerca a su "punto crítico": una combinación especial de temperatura y presión donde los fluidos pueden existir simultáneamente en estado líquido y gaseoso. En su punto crítico, los fluidos simples pueden "adelgazar al ser cortados", exactamente como lo hace la crema batida.
Abajo: El diagrama de fases para el xenón ilustra el concepto de punto crítico: la temperatura y presión más altas a las cuales el xenón puede existir como líquido y gas al mismo tiempo.

El xenón en su punto crítico se parece a una vaga niebla, una mezcla de regiones microscópicas con densidades levemente más altas o más bajas. Estas minúsculas regiones de densidad variable aparecen y desaparecen constantemente en una agitada espuma, otorgando al xenón algunas de las complejidades estructurales de mezclas como la sangre.
El experimento CVX-2 debía hacerse en el espacio: los fluidos en punto crítico se comprimen fácilmente. En la Tierra colapsan bajo su propio peso y se vuelven más densos en los fondos de los recipientes. En cambio, en caída libre orbital, esas diferencias desaparecen, lo cual es un requisito clave para realizar un buen experimento.
Para probar el adelgazamiento por corte, durante el experimento CVX-2 se ajustaron la temperatura y la presión en un pequeño cilindro hasta llevar al xenón a su punto crítico y, entonces, se removió cuidadosamente el fluido con una paleta de malla de níquel. Al medir la resistencia del fluido al movimiento de la paleta, el experimento pudo determinar la viscosidad del xenón. Luego, se buscaron cambios de viscosidad conforme se cambiaba lentamente la velocidad de la paleta y la temperatura del fluido.
Los resultados concordaron exactamente con las predicciones de la teoría del acoplamiento dinámico de modos. "Este entendimiento fundamental puede ayudarnos a elaborar mejores teorías sobre el adelgazamiento por corte en fluidos más complejos que el xenón", dice Zimmerli.
Estas serían muy buenas noticias para, por ejemplo, los ingenieros que desean crear aceites de alto rendimiento para automóviles o para los fabricantes que buscan producir plásticos líquidos con las propiedades adecuadas de adelgazamiento por corte para un determinado molde. El límite es la imaginación.
Aunque saber si sería posible mejorar la crema batida es, sin embargo, un tema absolutamente controvertido.

La Luna y la cola magnética de la Tierra

Investigadores patrocinados por la NASA se han dado cuenta de que cosas extrañas podrían estar sucediendo en la Luna llena cuando ésta recibe los golpes de la cola magnética de la Tierra.

Abril 17, 2008: Contemple la Luna llena. Antiguos cráteres y mares de lava congelada yacen inmóviles bajo un cielo de profunda tranquilidad, sin aire. Es un mundo en cámara lenta, donde incluso una pisada humana puede durar millones de años. Parece que allí nunca sucediera nada.
¿Correcto?
Equivocado. Científicos patrocinados por la NASA se han dado cuenta de que algo sucede cada mes cuando la Luna recibe un latigazo de la cola magnética de la Tierra.

"Arriba: La Luna llena dentro de la cola magnética de la Tierra, marzo de 2008.

Sí, la Tierra tiene una cola magnética. Es una extensión del mismo campo magnético que nos es familiar y que experimentamos cuando utilizamos una brújula de explorador. Todo nuestro planeta está envuelto en una burbuja de magnetismo, la cual se origina desde una dínamo fundida en el núcleo de la Tierra. En el espacio, el viento solar presiona contra esta burbuja y la estira, creando de este modo una larga "cola magnética" en la dirección en la cual se mueve el viento: diagrama.
Cualquiera puede decir cuándo la Luna se encuentra dentro de la cola magnética. Simplemente observe: "Si la Luna está llena, se encuentra dentro de la cola magnética", dice Stubbs. "La Luna entra en la cola magnética tres días antes de estar llena y le toma aproximadamente seis días cruzar y salir por el otro lado".
Es durante esos seis días que pueden suceder cosas extrañas.La cola magnética de la Tierra se extiende mucho más allá de la órbita de la Luna y, una vez al mes, la Luna orbita a través de ella", dice Tim Stubbs, un científico de la Universidad de Maryland que trabaja en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés). "Esto puede tener consecuencias que van desde 'tormentas de polvo' lunares hasta descargas electrostáticas".

Durante el cruce, la Luna entra en contacto con una gigantesca "sábana de plasma" de partículas cargadas calientes, atrapadas en la cola. Las más livianas y móviles de estas partículas, los electrones, salpican la superficie de la Luna y le dan carga negativa.

Derecha: La órbita de la Luna cruza la cola magnética de la Tierra. [Imagen ampliada]

En el lado de la Luna donde es de día, la luz solar contrarresta, hasta cierto grado, este efecto: los fotones UV devuelven los electrones desprendiéndolos de la superficie, manteniendo la acumulación de carga en niveles relativamente bajos. Pero en el lado donde es de noche, en la fría superficie lunar, los electrones se acumulan y los voltajes pueden alcanzar cientos o miles de voltios.
Al caminar a través del polvoriento y cargado terreno lunar, los astronautas se pueden encontrar 'crepitando' por la electricidad como un calcetín recién sacado de una secadora de ropa. Tocar a otro astronauta, rozar una perilla de puerta o una pieza electrónica sensible —cualquiera de estas simples acciones podría producir un molesto ¡zas!. "Se recomienda una adecuada conexión a tierra", aconseja Stubbs.

El suelo, mientras tanto, puede saltar hacia el cielo. Existe evidencia convincente (por ejemplo, ver la imagen de Surveyor 7, abajo) de que las finas partículas de polvo de la Luna, cuando se encuentran lo suficientemente cargadas, flotan arriba de la superficie lunar. Esto podría crear una temporal atmósfera nocturna de polvo listo para tiznar de color negro los trajes espaciales, atascar la maquinaria, rayar placas (el polvo lunar es muy abrasivo) y, en general, hacer la vida difícil para los astronautas.
Y lo que resulta aun más extraño: el polvo lunar mismo se puede acumular y formar una especie de viento diáfano. Provocado por diferencias en la acumulación global de carga, el polvo flotante volaría naturalmente desde el lado donde es de noche (de carga fuertemente negativa) hacia el lado donde es de día (de carga débilmente negativa). Este efecto de "tormenta de polvo" sería más fuerte en el terminador de la Luna, que es la línea que divide el día y la noche.
Stubbs advierte que mucho de esto es pura especulación. Nadie puede decir con certeza qué sucede en la Luna cuando la cola magnética golpea ya que nadie ha estado allí en el momento indicado. "Los astronautas del Apollo nunca descendieron a la superficie lunar en época de Luna llena y nunca experimentaron la cola magnética".
La mejor evidencia directa proviene de la nave espacial Lunar Prospector, de la NASA, la cual orbitó la Luna en 1998-99 y monitoreó muchos cruces de la cola magnética. Durante algunos cruces, la nave espacial detectó grandes cambios en el voltaje del lado nocturno de la Luna, el cual saltó "típicamente desde -200 V a -1000 V", dice Jasper Halekas, de la Universidad de California, Berkeley, quien ha estado estudiando los datos de una década de antigüedad.

Arriba: En 1968, en muchas ocasiones, el explorador lunar Surveyor 7, de la NASA, fotografió un extraño "resplandor en el horizonte" después del anochecer. Ahora, los investigadores creen que dicho resplandor es luz dispersada por el polvo lunar eléctricamente cargado, que se encuentra flotando justo por encima de la superficie lunar.

"Es importante destacar", dice Halekas, "que la sábana de plasma (de donde provienen todos los electrones) es una estructura muy dinámica. La sábana de plasma está en un constante estado de movimiento, agitándose hacia arriba y hacia abajo todo el tiempo. De modo que mientras la Luna orbita a través de la cola magnética, la sábana de plasma la puede barrer una y otra vez. Dependiendo de cuán dinámicas son las cosas, podemos encontrar la sábana de plasma muchas veces durante un único paso a través de la cola magnética (los encuentros duran desde minutos hasta horas e incluso días)".
"Como resultado, es posible imaginar lo dinámico que es el medio de las cargas en la Luna. La Luna puede estar allí, descansando en una región tranquila de la cola magnética y entonces, de repente, todo este plasma caliente pasa barriendo y provocando que el potencial del lado nocturno se dispare a un kilovoltio. Luego disminuye nuevamente, con igual velocidad".
La montaña rusa de carga estaría en su parte más vertiginosa durante tormentas solares y geomagnéticas. "Ese es un momento muy dinámico para la sábana de plasma y necesitamos estudiar qué ocurre entonces", relata.
¿Qué ocurre entonces? Los astronautas de la siguiente generación van a averiguarlo. La NASA regresará a la Luna en las próximas décadas y planea establecer un puesto de avanzada para la exploración lunar a largo plazo. Los astronautas también explorarán la cola magnética.

Trucos para detectar agua en la Luna

Próximamente, el satélite Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) sobrevolará el polo sur de la Luna en busca de agua escondida en el fondo de oscuros cráteres. Para tan difícil tarea, la sonda tiene algunos trucos bajo la manga.

Marzo 27, 2008: Montañas de color gris brillante, salpicadas de cráteres, más altas que el Monte McKinley. Cráteres abismales que podrían engullir varias veces al Gran Cañón.
Algunos mapas de radar del polo sur de la Luna, obtenidos recientemente, revelaron un paisaje absolutamente irregular, al cual los astronautas podrían algún día llamar hogar. Pero, lamentablemente, tales imágenes de radar no aportaron información nueva acerca de lo que podría facilitar mucho la vida en el polo de la Luna: el agua congelada.

Arriba: El polo sur de la Luna, visto desde la Tierra: más información.

Para tener nuevas evidencias sobre la supuesta existencia de hielo en los polos lunares tendremos que esperar al envío de una sonda robot llamada Orbitador de Reconocimiento Lunar (Lunar Reconnaissance Orbiter o "LRO", en idioma inglés). Actualmente, los ingenieros del Centro Goddard para Vuelos Espaciales de la NASA se encuentran recibiendo los nuevos instrumentos científicos, entregados personalmente, y los están integrando al satélite, cuyo lanzamiento está programado para finales de este año.
La Visión para la Exploración Espacial de la agencia ha solicitado el envío de seres humanos de regreso a la Luna para el año 2020 con el fin de establecer posteriormente un puesto lunar habitado por personas. El LRO es la primera de una serie de sondas robot que recolectarán datos decisivos sobre la topografía lunar, su ambiente de radiación, las temperaturas y la composición química que los científicos de la NASA necesitan para planear las misiones tripuladas.


Durante el año que permanecerá el LRO en órbita alrededor de la Luna, la sonda otorgará a los científicos datos sin precedentes para poder saber si el hielo lunar yace en algún lugar del terreno de nuestro satélite natural.
La mayor parte de la Luna está completamente seca. La temperatura de la superficie puede exceder los 100 °C durante el día lunar y la gravedad allí es demasiado débil como para impedir que el agua que se evapora salga flotando hacia el espacio. El agua congelada, si es que existe, yace solamente en el fondo de abismales cráteres que miden 4 km (2,5 millas) de profundidad. Algunos lugares dentro de tales cráteres se encuentran permanentemente en sombra y allí las temperaturas descienden hasta alcanzar los -240 °C (-400 °F). Esto es lo suficientemente frío como para mantener el agua en estado de congelamiento, incluso en la Luna.
El hecho de tener hielo cercano para extraer proporcionaría mucho más que una fuente de agua para beber. Los pioneros lunares podrían utilizar el agua para hacer crecer plantas y luego alimentarse de ellas. También, dividiendo las moléculas de agua con electricidad que provenga de paneles solares se podría producir oxígeno para reponer el aire de los puestos lunares y sería posible obtener gas hidrógeno, un excelente combustible para cohetes que podría servir para enviar el vehículo de retorno de los astronautas. (El combustible de las turbinas principales del Transbordador Espacial es hidrógeno líquido).

Tentadoras pistas obtenidas por orbitadores robot anteriores sugieren que estos cráteres podrían albergar hasta un kilómetro cúbico de agua. Las misiones Lunar Prospector (Prospector Lunar) y Clementine (Clementina), de los años 90, hallaron evidencia indirecta de agua o de algún otro compuesto hidrogenado en los cráteres de los polos lunares. Lamentablemente, los datos dan lugar a la incertidumbre.

Derecha: Este mapa del polo sur de la Luna, trazado por el orbitador Lunar Prospector, muestra en color azul las zonas donde el agua, o algún otro compuesto rico en hidrógeno, podría localizarse: más información.

"La tarea de la misión LRO es acabar con tal incertidumbre", dice Alan Stern, jefe del Directorio de Misiones Científicas, en las oficinas centrales de la NASA, en Washington, D.C.
Pero confirmar la existencia de hielo desde un punto en órbita a 50 km sobre la superficie puede ser algo complicado. Cuatro de los instrumentos científicos del LRO buscarán diferentes pistas que indiquen la presencia de hielo. Si los cuatro instrumentos apuntan hacia el mismo lugar, nos convenceríamos de que efectivamente existe hielo, dice Richard Vondrak, de la NASA, científico del proyecto LRO. "Yo espero que, de una vez por todas, el LRO realmente responda la pregunta sobre si hay hielo de agua en el polo", relata Vondrak.
La manera más fácil de confirmar si existe hielo de agua en aquellos profundos cráteres sería simplemente ir y mirar. Pero, sin la luz difusa de un cielo azul y de nubes blancas, las sombras en la Luna son mucho más nítidas y más oscuras que las sombras aquí en la Tierra.
Para mirar hacia el interior de estos cráteres negros como la tinta, el LRO usará una fuente de luz distinta: la luz de las estrellas. Uno de los instrumentos a bordo del LRO puede, de hecho, "ver" la luz de las estrellas reflejada por la superficie lunar. Esto es porque dicho instrumento, llamado Proyecto de Cartografía Lyman-Alfa (Lyman-Alpha Mapping Project o LAMP, en idioma inglés), detecta luz ultravioleta. Las estrellas distantes están relativamente cerca en un cierto rango de longitudes de onda ultravioletas y, además, el hielo de agua crea una marca característica en el espectro de la luz ultravioleta reflejada, una "huella digital" espectral que podría ayudar a confirmar la presencia de agua.





Arriba: Concepto artístico del LRO en acción: más información

Asimismo, un rayo láser, ubicado a bordo del LRO, iluminará brevemente algunos puntos sobre la superficie lunar. El propósito de estos pulsos de láser es trazar mapas del contorno de la superficie lunar, pero el sensor, denominado Altímetro Láser del Orbitador Lunar (Lunar Orbiter Laser Altimeter o LOLA, en idioma inglés), también medirá el brillo de la luz reflejada del láser. Si las reflexiones de los cráteres permanentemente en tinieblas son levemente más brillantes que en otros lugares, podría significar la presencia de cristales de hielo.
Los cristales de hielo en el suelo lunar tendrían otro efecto interesante: absorberían neutrones.
La Luna recibe constantemente rayos cósmicos de alta energía que provienen del espacio profundo y, cuando estas partículas golpean la superficie lunar, crean neutrones que son enviados de regreso al espacio. El LRO llevará a bordo un detector de neutrones llamado Detector de Neutrones en Exploración Lunar (Lunar Exploration Neutron Detector o LEND, en idioma inglés). Si el LRO sobrevuela una vasta extensión de terreno que contenga hielo escondido en cráteres profundos, el LEND medirá una disminución en la cantidad de neutrones que irradian desde abajo.
Como confirmación final, el LRO llevará consigo un tipo de termómetro llamado Diviner. Este instrumento trazará mapas de las amplias variaciones de temperatura en la superficie lunar, incluyendo los cráteres que se encuentran permanentemente oscuros. Aun si los otros tres instrumentos sugieren que hay hielo en un cráter, el Diviner deberá mostrar, también, que allí abajo la temperatura es lo suficientemente fría como para evitar que el hielo se evapore.
Si el LRO encuentra hielo en aquellas frías y oscuras profundidades, éste podría ser el hallazgo más espectacular registrado hasta la fecha en el ya de por sí imponente paisaje lunar.