El regalo de la NASA para el señor Claus

Esta es una historia real: la tecnología de la NASA salva
al señor Claus de una tragedia en el mar.
Quizás la Navidad (y la pesca deportiva) nunca sean igual.

Dic. 24, 2008: El año pasado, un señor llamado Claus recibió un lindo regalo.

Terry Claus, capitán de un bote de 16 metros (53 pies), llamado The Qualifier, recibió algo que lo ayudó a eludir un desastre en el mar: los datos que transmitió a la pantalla de su GPS (Sistema de Posicionamiento Global, en idioma español). Si los "datos" no son precisamente su idea de un regalo de Navidad, lea la siguiente historia:

"Una noche, mi esposa, mis hijos y yo estábamos pescando un pez espada a aproximadamente 40 kilómetros (25 millas) de la costa de Miami", dice Claus. "Vimos nubes oscuras hacia el Oeste. Eso no es inusual en el lugar donde vivimos. Las tormentas de Florida algunas veces se forman en tierra y luego se diseminan. Pero esa noche, cuando revisé el radar en mi GPS, vi una increíble línea de fuertes tormentas eléctricas que se movían hacia nosotros (además lo hacían rápidamente)".

Derecha: El capitán Terry Claus y el bote "The Qualifier". [Más información]

"Revisé la pantalla que muestra los rayos y parecía como un cerco de cadena hecho de relámpagos continuos", agrega. "Grité: '¡leven anclas! ¡Tenemos que salir de aquí rápidamente!' En la pantalla pude ver el lugar donde la masa de nubes era más débil, así que seguí esa ruta. Un avión 747 pasó sobre nosotros y parecía estar siguiendo la misma ruta nuestra. ¡Debimos de estar viendo los mismos datos! Llegamos al puerto a salvo".

El proyecto de Transferencia e Investigación de Predicciones a Corto Plazo (SPoRT, por su sigla en idioma inglés), en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, "facilita la transferencia y uso de datos satelitales de la NASA, únicos en su clase, para mejorar la predicción del tiempo a corto plazo, y distribuye productos climáticos también únicos, como los que ayudaron a que fuera posible que la vista de águila de Claus visualizara el tiempo esa noche", dice el Dr. Gary Jedlovec, meteorólogo dedicado al trabajo con satélites y principal investigador del proyecto SPoRT.

El equipo del proyecto SPoRT logró que sus datos y productos se encuentren disponibles a través de la red y de otros sitios de distribución pública con el fin de ayudar al Servicio Meteorológico Nacional y a proveedores privados, como WorldWinds Inc., en Slidell, Louisiana, con el fin de hacer que estos nuevos productos estén disponibles para la comunidad marítima. El proyecto SPoRT ha colaborado con WorldWinds para distribuir datos atmosféricos y oceánicos de alta resolución provistos por los satélites del Sistema de Observación de la Tierra, de la NASA. WorldWinds reagrupa los datos, junto con otros datos climáticos y productos que ellos mismos generan, así como algunos datos de radar de WxWorx, para los marinos de las costas del Atlántico y del Golfo. Aproximadamente diez mil de ellos se suscriben para tener el servicio de datos a través de la radio satelital XM.

Cada vez que se sienten algo nerviosos sobre lo que el día, o la noche, les pueda deparar, Claus y otros navegantes pueden revisar un GPS para buscar respuestas. Con sólo presionar un botón, el capitán de un bote puede escoger entre varias opciones para ver la temperatura superficial del mar, un radar Doppler, la velocidad del viento, la dirección del viento y los rayos, entre otras cosas, tanto en tiempo real como pronosticado.

Arriba: Una captura de pantalla del sistema WxWorx, la cual muestra la altura de las olas en las inmediaciones del Golfo de México. Más capturas de pantalla: #1, #2, #3, #4

"Nuestro negocio está ayudando a otros organismos del gobierno y a colaboradores privados que se dedican al tema climático a encontrar maneras vitales de utilizar nuestros datos", dice Jedlovec. "De hecho, las personas que pronostican el tiempo a lo largo y a lo ancho de Estados Unidos, incluyendo las regiones costeras de Florida, usan muchos de nuestros productos para mejorar sus pronósticos del tiempo. Los pronósticos precisos del tiempo son especialmente cruciales para los navegantes. Con seguridad, ellos no quieren ser sorprendidos por vientos fuertes, olas de 3 metros (10 pies) de altura, y por rayos".

La temperatura superficial del mar juega un papel importante en la formación de huracanes y tormentas tropicales, pero además puede ser un factor significativo en la creación de las tormentas a las que teme Claus. La temperatura superficial del mar también juega un papel importante en la creación del escenario perfecto para algo que Claus ama —la agrupación de muchos peces en un solo lugar. Cada especie de pez posee un rango de temperatura a la cual prefiere estar, así que "las tablas de temperatura superficial del mar" (o SST charts: Sea Surface Temperature charts, en idioma inglés) pueden hacer que un pescador obtenga su premio.

Abajo: Mediciones de la temperatura superficial del mar (SST) proporcionadas por un satélite de la NASA. El color rojo significa más caliente, el azul significa más frío. [Imagen ampliada]

Hay otra cosa que ayuda a crear el ambiente perfecto para una parranda de peces: el plancton. Esta cosa verde es casi siempre el "aperitivo" más popular. Si un área del océano tiene mucho plancton, es muy probable que se trate de un lugar de reunión de peces. El equipo del proyecto SPoRT sabe cómo usar los datos satelitales de la NASA para encontrar dichos lugares. Una elevada concentración de clorofila, indicada en los datos satelitales con color verde (cuanto más verde, más clorofila), significa que hay mucho plancton.

"Si sabes dónde el agua azul [sin placton] se junta con la verde [más plancton], encontrarás más carnada de peces y, por lo tanto, más peces para pescar", dice Claus. "Los peces entran y salen de las regiones con algas y también de los límites que definen la orilla donde el agua tibia se junta con el agua fría".

Por eso es que WorldWinds usa los datos de la temperatura superficial del mar, junto con los datos relacionados con la clorofila, proporcionados por el proyecto SPoRT, como componentes de un producto de pesca llamado FishBytes, el cual revela cuándo y dónde tienen lugar las "parrandas" repentinas de peces. Al igual que los datos del tiempo, este producto está disponible vía radio XM en el GPS.

Derecha: WxWorx en acción. Vea un video en formato Quicktime en tamaño 26 MB.

La NASA ayuda a los pescadores a pescar las parrandas de peces. (¡Dígalo 10 veces rápidamente!) ¿Y qué sucede con los pobres peces? Simplemente no parece justo.

"La mayoría de nuestros clientes son capitanes de barcos de pesca fleteros", dice Benjamin Jelly, de WorldWinds. "Los grupos conservacionistas y ecologistas que se preocupan por los peces nos ven a nosotros, y a los pescadores fleteros, de manera positiva".

"Cuando sacamos al agua clientes fleteros, cumplimos las leyes relacionadas con el medio ambiente, que tienen que ver con límites en la cantidad y el tamaño de los peces", explica Claus. "Y cuando pescamos en torneos, usamos anzuelos circulares como carnada. Esto es una regla en los torneos. Los peces no pueden tragarse el anzuelo, de modo que no se los lastima. Una vez que atrapamos un pez, lo liberamos inmediatamente. De hecho, el puntaje que un pescador obtiene en un torneo está basado en la cantidad de peces que libera".

Muchas de las personas que practican la pesca deportiva también participan en programas voluntarios de etiquetamiento. Esto permite a los investigadores, incluyendo a los biólogos de la industria pesquera y a los científicos marinos, recoger más información sobre la cantidad de especies, los patrones de migración y las preferencias ambientales.

"Hay muchos, muchos participantes en los torneos y literalmente miles de pescadores que lo hacen por diversión, algunos de ellos pescan todo el año", dice Jelly. "De manera que nuestro sistema permite que más pescadores coloquen más etiquetas a los peces y obtengan más datos sobre estas especies. Eso es bueno para los peces".

Los peces están felices. El señor Claus está feliz. La NASA está feliz.

¡Buen trabajo SPoRT!

El increíble viaje del telescopio espacial James Webb

Desde sus humildes inicios en una mina de berilio de Utah
hasta los laboratorios más avanzados del mundo, los espejos
del próximo gran observatorio de la NASA están realizando
un increíble viaje hacia el espacio.

Dic. 10, 2008: El telescopio espacial James Webb (JWST, por su sigla en idioma inglés), cuyo lanzamiento está previsto para 2013, ya se encuentra realizando un increíble viaje aquí en la Tierra. Está zigzagueando hacia arriba, hacia abajo y a lo ancho de Estados Unidos. Estas maniobras se realizan con el fin de pulirlo a la perfección para su majestuosa misión espacial.

"Para hallar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el inicio del universo, las cuales se encuentran a millones, y hasta a miles de millones de años luz de distancia, el espejo del telescopio Webb tiene que ser absolutamente liso", dice Jeff Kegley, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA.

Derecha: Concepto artístico del Telescopio Espacial James Webb.

Para estar listo para el espacio, los 18 segmentos que finalmente formarán el enorme espejo primario del telescopio Webb son transportados en camiones, uno tras otro y de parada en parada a lo largo del país, con el fin de someterlos a un cuidadoso procesamiento y pulido. Los segmentos visitarán siete estados y, algunos de ellos, lo harán varias veces.

Durante la larga odisea, se toman todas las precauciones para asegurar su protección. ¿Cuántos años de mala suerte tendría una persona si rompiese uno de estos espejos?

"Eso es algo que ni mencionamos", ríe Helen Cole, también del Centro Marshall. "Pero, ya hablando en serio, el JWST tiene 3 segmentos de espejos de reserva en caso de que se los necesite como repuesto".

Tracemos el viaje que realiza por tierra un segmento del espejo, desde su áspero comienzo, pasando por el "alisado absoluto", hasta finalmente llegar a la unión con sus 17 hermanos para formar una pieza de 6,5 metros (21 ½ pies) de ancho, con un área total de 25 metros cuadrados (casi 30 yardas cuadradas).

La historia comienza en una mina de berilio del estado de Utah. El berilio es uno de los metales más livianos y será el "relleno" de los espejos del telescopio.

Arriba: La construcción de los espejos del JWST comienza aquí, en una mina de berilio del estado de Utah. Crédito de la fotografía: Brush Wellman, Inc., División de Productos de Berilio [Imagen ampliada]

Los técnicos en Ohio tamizan y purifican el polvo granulado de berilio de Utah hasta alcanzar una calidad óptica extremadamente uniforme para el espejo del telescopio Webb. Luego, vierten el polvo en un recipiente grande y plano, aplican calor y presión y extraen el gas residual para crear un enorme bloque llamado: chapa de espejo. Posteriormente, bañan la chapa con ácido para evaporar cualquier partícula de acero inoxidable que pudiera haber quedado pegada a la chapa cuando fue extraída del recipiente. Después, parten la chapa por la mitad, como si fuera una galleta Oreo, y forman dos placas (¡pero no hay crema en el medio!). Estas dos placas de espejo son las más grandes que jamás se hayan hecho de berilio.

En Alabama, los tabajadores utilizan una máquina para formar una estructura con forma de panal de abejas en la parte trasera de las placas y hacerlas más livianas sin reducir su rigidez. Los bordes moldeados por la máquina miden menos de 1 milímetro de espesor --¡prácticamente son delgados como el papel!

"Este proceso de trabajo a máquina/grabado remueve el 92 por ciento de la masa de las placas", dice Lee Feinberg, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "La masa es crucial al lanzar misiones espaciales".

Posteriormente, una compañía de California desgasta y pule los segmentos hasta alcanzar una forma exacta y muy lisa; después, les hacen pruebas ópticas a temperatura ambiente.

Arriba: Paradas clave en el largo viaje del JWST. No se muestra el espacio. [Imagen ampliada]

Pero el telescopio Webb no operará a temperatura ambiente. El espejo de este telescopio no sólo deberá pasar por un proceso de "alisado absoluto", sino que se someterá al frío absoluto en el espacio. Dado que es un telescopio infrarrojo, el JWST está diseñado para recoger el calor de tenues, e increíblemente lejanas, estrellas y galaxias. Para hacerlo, se lo debe mantener extremadamente frío. El telescopio operará en el espacio a aproximadamente -238 grados Celsius (-396 grados Fahrenheit, 35K).

"El frío extremo puede provocar que las estructuras del telescopio y los espejos cambien de forma, de manera que las pruebas tienen que hacerce aquí en la Tierra bajo condiciones similares de hiper-frío", relata Cole.

Estas pruebas en condiciones super frías se hacen en Alabama. Las Instalaciones Criogénicas y de Rayos X, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, cuentan con una cámara de vacío que puede simular las condiciones increíblemente frías del espacio. Las pruebas en esta cámara revelan incluso las más pequeñas distorsiones que los segmentos del espejo sufren en el frío. Las pruebas proporcionan datos precisos que especifican exactamente cuánto más se debe pulir para compensar con anticipación las posibles distorsiones que puedan ocurrir en el espacio.

Arriba: (Izquierda) Un prototipo de segmento del espejo de berilio del JWST en los Laboratorios Tinsley, en Richmond, California; (Derecha) Prueba del espejo bajo condiciones de bajas temperaturas, similares a las del espacio, en las Instalaciones Criogénicas y de Rayos X, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales. [Imágenes ampliadas: #1, #2]

Una vez que los segmentos del espejo han sido pulidos con precisión, se evapora oro sobre ellos, formando de este modo una capa delgada sobre la superficie lisa del espejo.

"Esta capa de oro es altamente reflectante de las longitudes de onda en las que observará el telescopio Webb, desde el infrarrojo visible hasta el mediano", dice Feinberg.

Los 18 segmentos por fin se reúnen en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. Aquí se los monta en las estructuras que finalmente los sostendrán en posición y les permitirán funcionar como si fueran un único espejo hexagonal gigante. (La estructura del espejo será doblada con su escudo en forma de origami cuando sea el momento de colocarlo en el cohete.) Después, se arma todo el telescopio y se lo sujeta al módulo de instrumentos; luego, se prueban la acústica y la vibración de todo el equipo.

Las pruebas criogénicas finales se realizan en el Centro Espacial Johnson, en la misma cámara de vacío donde se puso a prueba la sonda lunar Apollo.

Posteriormente, se integra el telescopio a la nave y se lo protege del Sol en Northrop Grumman, California. Despegará de Kourou, Guyana Francesa, en un cohete Ariane 5.

¿Ya llegamos? Casi. Sólo faltan 1.500.000 kilómetros (930.000 millas) más...

Una llamarada solar sorpresiva

Una llamarada solar de gran intensidad reveló a los
científicos de la NASA importantes detalles sobre los
procesos físicos involucrados en este tipo de fenómenos.

Dic. 15, 2008: Las llamaradas solares son las explosiones más poderosas del sistema solar. Poseen un poder explosivo que equivale a cien millones de bombas de hidrógeno y destruyen todo lo que se encuentre cerca de ellas, sin dejar intacto un sólo átomo.

Al menos así es como se supone que debe de suceder.

"Hemos detectado una corriente de átomos de hidrógeno intactos que salieron disparados de una llamarada solar de clase X", dice Richard Mewaldt, del Caltech. "¡Vaya sorpresa! Estos átomos podrían estar diciéndonos algo nuevo acerca de lo que sucede en el interior de las llamaradas solares".

Arriba: La llamarada solar de clase X9, que se registró el 5 de diciembre de 2006, observada por la Cámara para Imágenes Solares de Rayos-X (Solar X-Ray Imager, en idioma inglés), ubicada en el satélite GOES-13 de la NOAA. [Imagen ampliada]

El evento ocurrió el 5 de diciembre de 2006. Una gran mancha solar surgió del limbo, por el lado Este del Sol y, casi sin advertencia, explotó. En la "Escala de Richter" de las llamaradas solares, la cual categoriza a una llamarada de clase X1 como un evento de magnitud, el estallido quedó registrado como X9, lo que lo convierte en una de las llamaradas solares más intensas de los últimos 30 años.

Los gerentes de la NASA decidieron prepararse. Un estallido de tal ferocidad usualmente produce una ráfaga de partículas de alta energía que son peligrosas tanto para los satélites como para los astronautas. Y, efectivamente, momentos después de la explosión, una serie de emisiones en ondas de radio que provenían de una onda de choque en la atmósfera del Sol fue la señal de que un enjambre de partículas estaba en camino.

Y una hora más tarde llegaron. Pero no eran las partículas que los investigadores esperaban.

La nave espacial doble, STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory - Observatorio de Relaciones Solares y Terrestres, en idioma español), de la NASA, llevó a cabo el descubrimiento: "Fue un estallido de átomos de hidrógeno", dice Mewaldt. "No había otros elementos presentes, ni siquiera helio (la segunda especie atómica que más abunda en el Sol). El hidrógeno puro fluyó alrededor de ambas naves durante 9 minutos".

Después vinieron más de 30 minutos de quietud. El estallido se calmó y los contadores de partículas de las naves STEREO regresaron a los niveles bajos. El evento parecía haber terminado, cuando una nueva onda de partículas envolvió a las naves. Estos eran los "átomos rotos" que, se supone, deben de producir las llamaradas —protones e iones más pesados, como el helio, el oxígeno y el hierro. "Mejor tarde que nunca", dijo.

Arriba: Conteos de partículas de las naves STEREO, el 5 de diciembre de 2006. El eje vertical mide el ángulo hacia el Sol. Nótese cómo el estallido inicial de hidrógeno llegó desde un ángulo más angosto, mientras que los iones que le siguieron llegaron en enjambres desde todas direcciones. Esta "acción de enjambre" es el resultado de deflexiones producidas por el campo magnético del Sol —una fuerza que no siente el hidrógeno neutro.

Al principio, esta secuencia de eventos sin precedente sorprendió a los científicos, pero ahora Mewaldt y sus colegas creen que están llegando al fondo del misterio.

Primero, ¿cómo resistieron los átomos de hidrógeno a la destrucción?

"No lo hicieron", dice Mewaldt. "Creemos que comenzaron su viaje hacia la Tierra en partes, como protones y electrones. Antes de que escaparan de la atmósfera del Sol, sin embargo, algunos de los protones recapturaron un electrón, formando de este modo átomos intactos de hidrógeno. Los átomos dejaron atrás al Sol viajando en un único y rápido disparo antes de ser divididos de nuevo". (Para los expertos: el equipo cree que los electrones fueron recapturados mediante la acción combinada de procesos de recombinación radiactiva e intercambio de carga.)

Segundo, ¿qué fue lo que retrasó la llegada de los iones?

"Simple", dice Mewaldt. "Los iones están cargados eléctricamente y pueden sentir el campo magnético del Sol. El magnetismo solar desvía a los iones y hace más lento su avance hacia la Tierra. Los átomos de hidrógeno, por otro lado, son eléctricamente neutros. Pueden salir disparados del Sol sin sufrir interferencia magnética.

Imaginemos a dos corredores que luchan por llegar a la meta. A uno (el ión) se lo obliga a correr en zigzag en tramos tan anchos como la órbita de Marte. El otro (el átomo de hidrógeno) corre en línea recta. ¿Quién ganará?

"Los átomos de hidrógeno llegaron a la Tierra dos horas antes que los iones", dice Mewaldt.

Mewaldt cree que todas las llamaradas intensas podrían emitir ráfagas de hidrógeno, pero simplemente no se las habían observado antes. El investigador espera que ocurran más llamaradas de tipo X ahora que las naves espaciales STEREO se encuentran ampliamente separadas; están ubicadas prácticamente en lados opuestos del Sol. (En 2006, aún se encontraban casi juntas, cerca de la Tierra.) Las naves STEREO A y B podrían ser capaces de triangular futuros estallidos y localizar la fuente de hidrógeno. Esto permitiría al equipo poner a prueba sus ideas sobre este sorpresivo fenómeno.

"Todo lo que necesitamos ahora", dice, "es algo de actividad solar".

Para obtener mayor información sobre esta investigación, consulte el artículo "Observaciones de átomos energéticos neutrales, llevadas a cabo por las naves STEREO durante la llamarada solar del 5 de diciembre de 2006" ("STEREO Observations of Energetic Neutral Atoms during the 5 December 2006 Solar Flare"), por R. A. Mewaldt y colaboradores, en un próximo número de la revista científica Astrophysical Journal Letters.

El viento solar desgarra la atmósfera de Marte

Un científico descubrió que existe la posibilidad de
que el viento solar arranque pedazos de
la atmósfera de Marte.

Nov. 21, 2008: Un grupo de investigadores ha encontrado nuevas evidencias de que la atmósfera de Marte está siendo arrancada por el viento solar. No es una erosión suave y continua, sino un verdadero proceso de desgarramiento, en el cual trozos de aire marciano se despegan del planeta y se alejan dando tumbos en el espacio profundo. Este sorprendente mecanismo podría ayudar a resolver un antiguo misterio sobre el Planeta Rojo.

"Esto ayuda a explicar por qué Marte tiene tan poco aire", dice David Brain, de la Universidad de California, en Berkeley, quien presentó estos hallazgos en el Taller sobre Plasmas de Huntsville (Huntsville Plasma Workshop), el 27 de octubre.

Hace miles de millones de años, Marte tenía mucho más aire que ahora. (Nota: el "aire" marciano está compuesto principalmente por bióxido de carbono, no por la mezcla de nitrógeno y oxígeno que respiramos aquí en la Tierra.) Los antiguos lechos lacustres de Marte, así como sus canales fluviales, cuentan la historia de un planeta que alguna vez estuvo cubierto por agua en abundancia y envuelto en una capa atmosférica lo suficientemente gruesa como para evitar que el agua se evaporara hacia el espacio. Algunos investigadores creen que la atmósfera de Marte fue alguna vez tan densa como la de la Tierra. En la actualidad, sin embargo, todos esos lagos y ríos están secos y la presión atmosférica en Marte es apenas un 1 por ciento de la terrestre a nivel del mar. Una taza de agua colocada casi en cualquier punto de la superficie marciana herviría y se evaporaría rápida y violentamente, como resultado de la extremadamente baja presión del aire.

Arriba, derecha: Concepto artístico del antiguo Marte cubierto por abundante agua y aire. [Imagen ampliada]

Entonces, ¿a dónde fue el aire? Los investigadores consideran varias posibilidades: Un asteroide que chocó contra Marte hace mucho tiempo podría haber hecho volar una porción de la atmósfera del planeta en un único y violento evento. O bien, la pérdida se pudo dar lenta y gradualmente, como resultado del implacable "soplado a chorro" por parte de las partículas de viento solar, durante miles de millones de años. O puede haber sucedido que ambos mecanismos hayan contribuido.

Brain ha revelado una nueva posibilidad —un proceso de desgarramiento diario e intermedio entre los modelos del gran cataclismo y de la erosión lenta. Las pruebas provienen de la sonda espacial Mars Global Surveyor ó MGS (Topógrafo Global de Marte, en idioma español), que ya se encuentra fuera de funcionamiento.

En 1998, el MGS descubrió que Marte tenía un campo magnético muy extraño. En vez de ser una burbuja global, como la Tierra, el campo marciano tiene forma de sombrillas magnéticas que surgen de la superficie y se elevan más allá de las capas superiores de la atmósfera de Marte. Estas sombrillas se cuentan por docenas y cubren aproximadamente un 40 por ciento de la superficie del planeta, principalmente en el hemisferio sur.

Durante años, los investigadores pensaron que las sombrillas hacían las veces de escudo de la atmósfera marciana, protegiendo de la erosión ocasionada por el viento solar a las bolsas de aire localizadas por debajo de ellas. Sorprendentemente, Brain ha descubierto que lo opuesto también podría ser válido: "Las sombrillas se hallan ubicadas donde los trozos de aire están siendo arrancados".

Arriba: El viento solar sopla contra Marte y arranca plasmoides que contienen material atmosférico de las capas superiores de sombrillas magnéticas. Crédito: Artista gráfico Steve Bartlett. [Imagen ampliada]

Ante sus colegas, en el taller, Brain describió cómo hizo el descubrimiento hace apenas algunos meses:

Brain se encontraba revisando datos de archivo de los sensores de partículas y campos del Topógrafo de Marte. "Tenemos mediciones de 25.000 órbitas", dice. En una de esas órbitas, el MGS pasó a través de la capas superiores de una de las sombrillas magnéticas. Brain notó que el campo magnético de la sombrilla se había enlazado al campo magnético del viento solar. Los físicos llaman a esto "reconexión magnética". Lo que pasó a continuación no se sabe con total certeza pero las lecturas del Topógrafo Global son coherentes con el siguiente escenario: "Los campos reconectados se envolvieron alrededor de un paquete de gas en la parte superior de la atmósfera, formando una cápsula magnética de mil kilómetros de ancho con aire ionizado atrapado en su interior", dice Brain. "La presión del viento solar hizo que la cápsula se desinflara y se alejara volando, llevando consigo su carga de aire". Desde entonces, Brain ha encontrado una docena más de ejemplos. Las cápsulas magnéticas o "plasmoides" (plasmoids, en idioma inglés) tienden a ser arrancadas sobre el polo sur de Marte, principalmente porque la mayoría de las sombrillas magnéticas se encuentran en el hemisferio sur del planeta.

Arriba: Dave Brain, de la Universidad de California, en Berkeley, presentó esta diapositiva en el Taller sobre Plasmas de Huntsville para explicar en forma gráfica la manera en que los plasmoides se llevan consigo aire de Marte. [Imagen ampliada]

Brain no está preparado para declarar que el misterio está resuelto. "Aún no estamos seguros de cuán a menudo se forman los plasmoides o cuánto más gas contiene cada uno de ellos". El problema radica en que el Topógrafo Global de Marte no estaba diseñado para estudiar el fenómeno. La nave estaba equipada únicamente para detectar electrones y no los iones más pesados que compondrían la mayor porción del gas atrapado. "Iones y electrones no siempre se comportan de la misma manera", advierte. También, el MGS tomó una muestra de las sombrillas a altitudes fijas y a la misma hora local cada día. "Necesitamos tomar una muestra de muchas altitudes y horarios para entender realmente estos eventos dinámicos".

En resumen, Brian dijo al público asistente que "se necesitan más datos".

El investigador deposita sus esperanzas en una nueva misión de la NASA llamada MAVEN, que es la abreviación en idioma inglés de "Mars Atmosphere and Volatile Evolution" o "Atmósfera de Marte y Evolución Volátil". MAVEN es un satélite que orbitará a la altura de las capas superiores de la atmósfera marciana y cuyo lanzamiento ya está aprobado para el año 2013. La sonda está específicamente diseñada para estudiar la erosión atmosférica. MAVEN podrá detectar electrones, iones y átomos neutros; también podrá medir campos magnéticos y eléctricos y podrá viajar alrededor de Marte en una órbita elíptica, atravesando las sombrillas magnéticas a diferentes altitudes, ángulos y horarios del día. Asimismo, podrá explorar regiones localizadas tanto cerca como lejos de las sombrillas, otorgando de este modo a los investigadores la perspectiva completa que necesitan.

Si realmente hay trozos de aire magnetizado que están siendo arrancados, MAVEN podrá verlos y medir la tasa de pérdida de gas atmosférico. "Personalmente, pienso que este mecanismo es importante", dice Brain, "pero MAVEN podría demostrar que estoy equivocado".

Mientras tanto, el Misterio del Aire Extraviado en Marte pareciera estar ya dando algunas buenas pistas.

Se descubrieron rayos cósmicos de un misterioso objeto cercano

Investigadores descubrieron un enigmático exceso de
electrones de alta energía que bombardean la Tierra
desde el espacio. Aún se desconoce cuál es la fuente
de estos rayos cósmicos.

Nov. 19, 2008: Un equipo internacional de investigadores ha descubierto un enigmático exceso de electrones que bombardean la Tierra desde el espacio. Se desconoce cuál es la fuente de estos rayos cósmicos, pero debe de estar cerca del sistema solar y podría estar hecha de materia oscura. Los resultados del descubrimiento se informan en el ejemplar del 20 de noviembre de la revista Nature.

"Este es un gran descubrimiento", dice el coautor del informe John Wefel, de la Universidad Estatal de Louisiana. "Es la primera vez que vemos una fuente discreta de rayos cósmicos acelerados que se destacan sobre el fondo galáctico".

Derecha: Concepto artístico de rayos cósmicos que golpean contra la atmósfera superior de la Tierra. Crédito de la imagen: Simon Swordy, Universidad de Chicago. [Imagen ampliada]

Los rayos cósmicos galácticos son partículas subatómicas aceleradas a casi la velocidad de la luz por explosiones de supernovas distantes y por otros sucesos violentos. Dichos rayos viajan por toda la Vía Láctea, formando una nube de partículas de alta energía que ingresa al sistema solar desde todas direcciones. Los rayos cósmicos están compuestos principalmente por protones y núcleos atómicos más pesados con una "pizca" de electrones y fotones que "condimentan" la mezcla.

Para estudiar los rayos cósmicos más poderosos e interesantes, Wefel y algunos colegas han pasado los últimos ocho años haciendo volar una serie de globos a través de la estratosfera, sobre la Antártida. En todas esas oportunidades, la carga útil fue un detector de rayos cósmicos financiado por la NASA, llamado ATIC (sigla que en idioma inglés significa: Advanced Thin Ionization Calorimeter o Calorímetro Avanzado de Baja Ionización, en idioma español). El equipo esperaba que el ATIC llevará la cuenta de la mezcla usual de partículas, principalmente de protones e iones, pero el calorímetro descubrió algo extra: abundancia de electrones de alta energía.

Wefel compara esto con conducir por una carretera entre sedanes, furgonetas y camiones, cuando de repente una gran cantidad de Lamborghini irrumpen en el tránsito normal. "Uno no espera ver tantos automóviles de carrera en el camino, o tantos electrones de alta energía en la mezcla de rayos cósmicos". Durante cinco semanas, en las cuales se lanzaron globos, en 2000 y 2003, el ATIC contó 70 electrones en exceso en el rango de energía de 300-800 GeV. ("Exceso" significa sobre y por arriba de la cantidad usual esperada del fondo galáctico.) Setenta electrones puede no sonar como una gran cantidad pero, al igual que setenta Lamborghini en la carretera, es un exceso significativo.

Arriba: Cuentas de electrones de alta energía realizada por el ATIC. La curva triangular ajustada a los datos proviene de un modelo de aniquilación de materia oscura que presenta una partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV. Los detalles se pueden encontrar en la edición de Nature del 20 de noviembre de 2008: "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores. [Imagen ampliada]

"La fuente de estos exóticos electrones debe de estar relativamente cerca del sistema solar —a no más de un kiloparsec de distancia", dice el coautor de la investigación, Jim Adams, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA.

¿Por qué debe de estar cerca la fuente? Adams explica: "Los electrones de alta energía pierden energía rápidamente conforme vuelan a través de la galaxia. Se desprenden de la energía principalmente de dos maneras: (1) cuando colisionan con protones de menor energía, en un proceso llamado dispersión inversa de Compton y (2) cuando irradian parte de su energía moviéndose en forma de espiral a través del campo magnético de la galaxia". Para cuando un electrón ha viajado un kiloparsec completo, ya no es de tan 'alta energía'.

Por lo tanto, los electrones de alta energía son locales. Algunos miembros del equipo de investigación creen que la fuente podría estar a menos de unos cientos de parsecs de distancia. A modo de comparación, el disco de la galaxia espiral denominada Vía Láctea mide cerca de treinta mil parsecs de ancho. (Un parsec es equivale a aproximadamente tres años luz.)

"Lamentablemente", dice Wefel, "no podemos ubicar la fuente en el cielo". Aunque el ATIC mide la dirección de las partículas que ingresan, es difícil traducir esos ángulos de ingreso a coordenadas celestes. En primer lugar, el detector estaba alojado en una canasta de un globo que se balanceaba alrededor del Polo Sur en un vórtice turbulento de vientos de gran altitud; eso hace que sea difícil ubicar la fuente. Además, las direcciones de los electrones que ingresan han sido revueltas hasta cierto punto por los campos magnéticos galáticos. "Lo mejor que el ATIC podría esperar es medir una anisotropía general —un lado del cielo respecto del otro ".

Derecha: El detector de rayos cósmicos del ATIC asciende hacia la estratosfera amarrado a un globo de investigación de gran altitud. Más imágenes del lanzamiento: #1, #2, #3.

Esta inexactitud da rienda suelta a la imaginación. Las posibilidades menos exóticas incluyen, por ejemplo, un pulsar cercano, un 'microcuasar' o un agujero negro de masa estelar (todos ellos son capaces de acelerar electrones a estas energías). Es posible que una fuente de este tipo merodee no muy lejos sin ser detectada. El recientemente lanzado Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, está apenas comenzando a examinar el cielo con suficiente sensibilidad como para revelar algunos de estos objetos.

Una posibilidad aún más tentadora es la materia oscura.

Existe una clase de teorías físicas llamadas "teorías de Kaluza-Klein" que busca conciliar la gravedad con otras fuerzas fundamentales, y lo hace proponiendo dimensiones extra. Además de la familiar tridimensión de la experiencia humana, podría haber hasta ocho dimensiones más tejidas en el espacio que nos rodea. Una explicación popular sobre la materia oscura, que todavía no ha sido demostrada, es que las partículas que la forman habitan las dimensiones extra. Nosotros sentimos su presencia mediante la fuerza de gravedad, pero no las detectamos de ninguna otra manera.

¿Cómo es que esto produce rayos cósmicos en exceso? Las partículas de Kaluza-Klein tienen la curiosa propiedad (una de muchas) de ser sus propias antipartículas. Cuando dos de ellas colisionan, se aniquilan mutuamente, produciendo de este modo un rocío de fotones y electrones de alta energía. Sin embargo, los electrones no se pierden en dimensiones escondidas sino que se materializan en las 3 dimensiones del mundo real donde el ATIC puede detectarlas como "rayos cósmicos".

"Nuestros datos podrían ser explicados por una nube o grumo de materia oscura en los alrededores del sistema solar", dice Wefel. "En particular, existe una hipotética partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV que, al ser aniquilada, debería producir electrones con el mismo espectro de las energías que observamos".

El hecho de poner a prueba esta posibilidad no es menor porque la materia oscura es muy, bueno, oscura. Pero puede ser posible encontrar la nube buscando otros productos de la aniquilación, tales como los rayos gamma. De nuevo, el Telescopio Espacial Fermi puede tener la mejor oportunidad de ubicar la fuente.

"Sea lo que sea", dice Adams, "va a ser increíble".

Para obtener más información acerca de esta investigación, consultar "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores, en el ejemplar del 20 de noviembre de 2008, de Nature.

El telescopio Hubble observa directamente un planeta en órbita alrededor de otra estrella

El Telescopio Espacial Hubble, de la NASA, tomó la
primera imagen, en luz visible, de un planeta en órbita
alrededor de otra estrella.

Nov. 13, 2008: El telescopio Hubble, de la NASA, ha tomado la primera imagen, en luz visible, de un planeta que gira alrededor de otra estrella. El planeta, llamado Formalhaut b, posee una masa que, se estima, no es más grande que tres veces la de Júpiter y orbita la brillante estrella Fomalhaut en el hemisferio sur del cielo. Dicha estrella se localiza a 25 años luz de distancia en la constelación Piscis Australis, o "Pez del Sur".

Arriba: Concepto artístico de la estrella Fomalhaut y el planeta de clase joviana que fue observado con el Telescopio Espacial Hubble. El planeta, llamado Fomalhaut b, orbita la estrella de 200 millones de años de edad cada 872 años terrestres. Crédito: ESA, NASA y L. Calcada (ESO para STScI)

Fomalhaut ha sido una buena candidata para la caza de planetas desde que se halló un exceso de polvo alrededor de la estrella (señal inequívoca de formación planetaria) a principios de la década de 1980. Este hallazgo se produjo utilizando el Satélite para Astronomía Infrarroja o IRAS (sigla que en idioma inglés significa: Infrared Astronomy Satellite), de la NASA.

En 2004, el coronógrafo de la Cámara de Alta Resolución (High Resolution Camera), instalado en la Cámara Avanzada para Sondeos (Advanced Camera for Surveys) del telescopio Hubble, produjo la primera imagen resuelta, en luz visible, de la región que rodea a Fomalhaut. (Nota: un coronógrafo es un aparato que puede bloquear la luz brillante de una estrella central para revelar objetos tenues que se encuentren a su alrededor). La imagen mostró claramente un anillo de residuos protoplanetarios de aproximadamente 34.600 millones de kilómetros de diámetro (21.500 millones de millas) con una orilla interna claramente definida.

Este gran anillo de residuos es similar al Cinturón de Kuiper que rodea a nuestro sistema solar y que contiene toda una gama de cuerpos helados que van desde granos de polvo hasta objetos del tamaño de planetas enanos, como Plutón.

El astrónomo que utiliza el telescopio Hubble, Paul Kalas, de la Universidad de California, en Berkeley, y los miembros de su equipo, propusieron en 2005 una hipótesis que establece que el anillo de polvo estaba siendo gravitacionalmente modificado o, en la jerga astronómica, "pastoreado" por un planeta localizado entre la estrella y la orilla interna del anillo.

Ahora, el telescopio Hubble ha fotografiado directamente un punto que actúa como fuente de luz, el cual se localiza a 2.900 millones de kilómetros (1.800 millones de millas) de la orilla interna del anillo. Los resultados están informados en la edición de la revista científica Science, del 14 de noviembre.

"Nuestras observaciones con el telescopio Hubble fueron increíblemente demandantes. Fomalhaut b es mil millones de veces más tenue que la estrella. Comenzamos este programa en el año 2001 y nuestra perseverancia finalmente dio sus frutos", dice Kalas.

Las observaciones, llevadas a cabo con un intervalo de 21 meses, realizadas con el coronógrafo de la Cámara Avanzada para Sondeos, muestran que el objeto se está moviendo en una trayectoria alrededor de la estrella y, por lo tanto, está gravitacionalmente ligado a ella. El planeta orbita a una distancia de 17.200 millones de kilómetros (10.700 millones de millas) de la estrella, o lo que equivale a aproximadamente 10 veces la distancia de Saturno al Sol.

El planeta es más brillante de lo esperado para un objeto que posee tres veces la masa de Júpiter. Una posibilidad es que tenga un anillo de hielo y polvo, similar al de Saturno, que refleje la luz de la estrella. El anillo podría finalmente unirse y formar lunas. El tamaño estimado de dicho anillo se puede comparar con la región entre Júpiter y sus cuatro satélites mayores.

Derecha: Esta imagen en luz visible tomada con el telescopio Hubble muestra al recientemente descubierto planeta Fomalhaut b en órbita alrededor de su estrella materna. [Imagen ampliada]

Kalas y su equipo inicialmente usaron el telescopio Hubble para fotografiar a la estrella Fomalhaut, en 2004, y de este modo hicieron el descubrimiento inesperado del anillo de residuos. En esa ocasión, notaron algunas fuentes brillantes en la imagen que podrían ser planetas. Una imagen de seguimiento, en 2006, mostró que uno de los objetos había cambiado de posición respecto de la que tenía en 2004. El tamaño del desplazamiento entre las dos fotografías corresponde a una órbita con un período de 872 años, calculado mediante las leyes de Kepler del movimiento planetario.

Se planean ya futuras observaciones en las que se intentará ver al planeta en luz infrarroja y se buscará evidencia de nubes de vapor de agua en su atmósfera. Esto dará pistas sobre la evolución de un planeta relativamente nuevo, de 100 millones de años de edad. Las mediciones astrométricas de la órbita del planeta permitirán lograr una precisión suficiente para determinar una masa exacta.

El Telescopio Espacial James Webb, de la NASA, cuyo lanzamiento se encuentra programado para el año 2013, podrá llevar a cabo observaciones coronográficas de Fomalhaut en el infrarrojo cercano y medio. Asimismo, el telescopio Webb podrá "cazar" nuevos planetas en el sistema y examinar la región interna del anillo de polvo en busca de estructuras tales como un cinturón de asteroides interno.

Para obtener mayor información acerca de esta historia y del Telescopio Espacial Hubble, visite: http://www.nasa.gov/hubble

La NASA comienza la caza de nuevas lluvias de meteoros

Astrónomos de la NASA han instalado una estación de
monitoreo para explorar el cielo nocturno en busca de
lluvias de meteoros desconocidas o inesperadas —y están
encontrando más de lo que esperaban.

Nov. 10, 2008: Todo comenzó como en un día normal. El astrónomo y experto en meteoros, Bill Cooke, se despertó, se vistió y se dirigió a su oficina en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés). Sus colegas lo saludaron como de costumbre, no había indicios de emoción.

Entonces revisó su correo electrónico.

"Así me enteré —¡Me quedé dormido durante un estallido de meteoros!"

Durante las horas de oscuridad, antes del amanecer del 9 de septiembre de 2008, un sorpresivo aluvión de meteoros cayó sobre los cielos de Huntsville, Alabama. Más de una docena de dichos meteoros eran bólidos más brillantes que Júpiter y Venus; unos pocos de ellos incluso proyectaron sombras. Cooke, al igual que todas las personas que conoce, estaba dormido y no vio nada.

Pero la cámara Sentinel (centinela) de cielo completo, ubicada en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, grabó todo y, cuando terminó, le dejó un correo electrónico donde se resumía el estallido.

Arriba: Un estallido de meteoros brillantes sobre el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, observado por el sistema Sentinel, el 9 de septiembre de 2008. [Video]

"Nuestro sistema Sentinel está compuesto por una cámara controlada por computadora, una lente ojo de pez y una grabadora de video digital. Este sistema fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Ontario del Oeste (University of Western Ontario, en idioma inglés) para estudios de meteoros sobre Canadá, y ahora nosotros lo hemos adaptado para nuestros propósitos. Cada noche, Sentinel patrulla el cielo, buscando lo inesperado, y nunca le da sueño".

En años anteriores, alrededor del 9 de septiembre, observadores del cielo habían notado ocasionalmente una pequeña cantidad de meteoros poco brillantes que salían de la constelación de Perseo. A la lluvia, que provenía de un cometa desconocido, se la denominó "las Perseidas de septiembre" y raramente se la monitoreó porque se creía que era un espectáculo que no valía la pena.

"Ahora sabemos más", dice Cooke. "Las Perseidas de septiembre de 2008 fueron fantásticas". En algún momento en el pasado, el cometa progenitor de la lluvia debió de haber dejado una corriente de residuos polvorientos, la cual está ahora a la deriva cruzando la órbita de la Tierra. Aparentemente, la corriente contiene cúmulos o filamentos de polvo que pueden producir estallidos de meteoros cuando la Tierra se encuentra con uno de ellos. "Con qué frecuencia ocurre esto es lo que todos quieren adivinar".

Responder la pregunta ¿con qué frecuencia? es una de las metas del sistema Sentinel. Podría haber muchas corrientes de residuos "allá afuera" cruzando la órbita de la Tierra y causando estallidos que pasan desapercibidos porque, bueno, incluso los astrónomos necesitan dormir. Usando el sistema Sentinel, "podemos descubrir nuevas corrientes de meteoroides que podrían representar un peligro para las naves espaciales y para los satélites —o simplemente podrían desplegar un bonito espectáculo de vez en cuando".

Hubiera sido lindo rastrear al cometa progenitor de los bólidos del 9 de septiembre, resolviendo así el misterio de su origen, pero Sentinel no pudo hacer eso. Una sola cámara no es suficiente para medir la trayectoria tridimensional de un meteoroide. Para resolver el problema, el equipo de Cooke ha instalado una segunda cámara a 161 kilómetros (100 millas) de distancia, en el norte de Georgia, en el Centro de Ciencias del Condado de Walker.

"Con dos cámaras podemos reunir los datos que necesitamos para calcular órbitas", explica.

La primera prueba exitosa de las dos estaciones del sistema Sentinel tuvo lugar el 1 de octubre de 2008, cuando un meteoroide de un centímetro chocó contra la atmósfera de la Tierra, sobre el Sureste de Estados Unidos, con una energía de aproximadamente 227 kilogramos (500 libras) de TNT. Ambas cámaras grabaron el bólido:

Arriba: Un meteoro explota en la atmósfera, sobre Huntsville, Alabama, el 1 de octubre de 2008. El video completo muestra el mismo bólido primero sobre Huntsville, Alabama, y después sobre el Condado de Walker, Georgia. [Videos: mov, avi, m4v]

Usando el programa Asgard, desarrollado por Rob Weryk, de la Universidad de Ontario del Oeste, el sistema Sentinel automáticamente calculó la órbita del meteoroide y envió a Cooke un mensaje de correo electrónico con los resultados. "Vino desde el cinturón de asteroides", dice: diagrama.

Cooke está especialmente interesado en los meteoroides de un centímetro porque él y sus colegas en la Oficina de Medio Ambiente de Meteoroides (Meteoroid Environment Office, en idioma inglés), de la NASA, frecuentemente los ven impactando contra la Luna. Desde 2005, han grabado más de 100 impactos lunares. A diferencia de la Tierra, la Luna no tiene atmósfera para amortiguar el golpe de los meteoroides que llegan; simplemente chocan contra el suelo y explotan. Con los planes de la NASA de enviar seres humanos de regreso a la Luna, la frecuencia y la potencia de los impactos lunares se ha convertido en un tema de considerable interés. Estudiando los meteoroides a corta distancia en los cielos de Alabama, él espera aprender más sobre sus propiedades, especialmente sus velocidades, las cuales son un factor importante en la eficiencia luminosa —es decir, espera saber cuánta energía cinética del meteoroide se convierte en luz cuando éste se desintegra al impactar. Esto ayudará a los investigadores a entender los destellos distantes que ven en la Luna.

¡Descubrir nuevas lluvias de meteoros en la Tierra es lo que faltaba!

"Revisar mi correo electrónico", dice Cooke, "nunca había sido tan divertido".