Una "corriente de fuego" en el Sol adquiere velocidad

Una "corriente de fuego" masiva en el Sol comenzó a moverse a

altas velocidades, sorprendiendo así a investigadores y

desafiando algunos modelos existentes del ciclo solar.

Marzo 12, 2010: ¿Qué pretende el Sol ahora?

En la edición del día de hoy de la revista "Science" ("Ciencia", en idioma español), el físico solar David Hathaway, de la NASA, informa que la parte superior del Gran Cinturón Transportador del Sol ha estado girando a velocidades récord en los últimos cinco años.

"Creo que esto podría explicar el inusual profundo mínimo solar que hemos estado observando", comenta Hathaway. "La alta velocidad del cinturón transportador desafía los modelos que existen del ciclo solar y nos ha obligado a volver a la pizarra para buscar nuevas ideas".

El Gran Cinturón Transportador es una corriente de fuego (plasma caliente) de circulación masiva que ocurre dentro del Sol. Posee dos ramificaciones (norte y sur) y a cada una de ellas le toma alrededor de 40 años completar un ciclo. Los investigadores piensan que la inversión del sentido del ciclo controla el ciclo de las manchas solares.

Derecha: Concepto artístico del Gran Cinturón Transportador del Sol. [Imagen ampliada]

Hathaway ha estado monitorizando el cinturón transportador usando datos proporcionados por el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO, en idioma inglés). El flujo superficial del cinturón erosiona la superficie del Sol, barriendo las acumulaciones o nudos de magnetismo solar y transportándolas hacia los polos. El SOHO es capaz de rastrear estos nudos (Hathaway los llama "elementos magnéticos") y, por lo tanto, de revelar la velocidad del flujo que se encuentra por debajo de ellos.

"Es parecido a medir la velocidad de un río en la Tierra por medio de la observación de las hojas y ramitas que flotan y siguen la corriente en su superficie", explica Hathaway.

El conjunto de datos del SOHO abarca hasta 1996, y cubre un ciclo solar completo. El año pasado, Lisa Rightmire, una estudiante de Hathaway, en la Universidad de Memphis, pasó el verano completo tomando mediciones de los elementos magnéticos. Cuando pudo crear una gráfica de la velocidad de dichos elementos comparada con el tiempo, se dio cuenta de cuán rápido se estaba moviendo el cinturón transportador.

Aclaración sobre el significado de la palabra "rápido": El Gran Cinturón Transportador es una de las estructuras más grandes de todo el sistema solar y, según los estándares humanos, se mueve con una gran lentitud. "Rápido", en este contexto, significa de 10 a 15 metros por segundo (de 20 a 30 millas por hora ó aproximadamente de 32 a 48 kilómetros por hora). Un buen ciclista podría fácilmente mantener esta marcha.

Abajo: Velocidad del Gran Cinturón Transportador (también conocido como "flujo del meridiano") desde 1996. Obsérvense las altas velocidades producidas aproximadamente después del año 2004. Crédito: Hathaway y Rightmire, 2010. [Imagen ampliada]

El aumento de la velocidad ocurrió sorpresivamente en dos niveles.

Primero, coincidió con el mínimo solar más profundo en casi 100 años, contradiciendo así los modelos que predecían que un cinturón rápido debería ocasionar la producción de manchas solares. La idea básica es que el cinturón barre los campos magnéticos de la superficie del Sol y los arrastra hacia abajo, en la dirección en donde se encuentra la dínamo interna del Sol. Allí, estos campos son amplificados para formar las bases de las nuevas manchas solares. Un cinturón transportador que se desplaza rápidamente debería de acelerar este proceso.

De modo que, ¿dónde han estado todas las manchas solares? El mínimo solar de 2008-2009 fue inusualmente profundo y ahora el Sol parece estar en los comienzos de un nuevo ciclo solar débil.

En lugar de producir manchas solares, Hathaway cree que un cinturón transportador rápido puede suprimirlas "si contrarresta la difusión magnética en el ecuador del Sol". Él describe el proceso en detalle en la revista "Science" ("Variaciones en el flujo meridional del Sol a través de un ciclo solar" ó "Variations in the Sun's Meridional Flow over a Solar Cycle", 12 de marzo de 2010, v327, 1350-1352).

La segunda sorpresa tiene que ver con el fondo del cinturón transportador.

El SOHO solamente puede cronometrar los movimientos de la cubierta visible del flujo. El fondo está escondido por ~200.000 kilómetros de cubierta de plasma. Sin embargo, se puede lograr una estimación de su velocidad por medio del rastreo de las manchas solares.

"Las manchas solares están supuestamente enraizadas al fondo del cinturón", comenta Hathaway. "De modo que el movimiento de las manchas solares nos indica cuán rápido se está moviendo el cinturón allá abajo".

Él hizo justamente eso (confeccionó una gráfica que compara la velocidad con el momento en el que se produjeron las manchas solares desde 1996) y los resultados no tienen sentido. "Mientras que la parte superior del cinturón transportador se ha estado moviendo a velocidades muy elevadas, que marcan un récord, el fondo parece estar moviéndose a velocidades muy bajas, las cuales también establecen un récord. Otra contradicción".

Derecha: Concepto artístico del Observatorio de Dinámica Solar (SDO, en idioma inglés). Lanzado en febrero de 2010, el SDO será capaz de observar el interior del Sol para estudiar el cinturón transportador en mayor detalle, tal vez resolviendo de ese modo los misterios que develaron Hathaway y Rightmire. [Imagen ampliada]

¿Podrá suceder que las manchas solares no se encuentren enraizadas al fondo del cinturón transportador, después de todo? "Esa es una posibilidad", agrega el científico. "Las manchas solares podrían encontrarse en movimiento debido a las ondas generadas por la dinámica interna del Sol o por algún otro fenómeno que no se encuentre vinculado con el cinturón transportador".

Los investigadores realmente necesitan una buena y profunda "mirada" al interior del Sol. El Observatorio de Dinámica Solar, de la NASA, lanzado en febrero de 2010, lo hará posible cuando sus instrumentos se enciendan más adelante este mismo año. El SDO podrá confeccionar mapas del interior del Sol usando una técnica llamada heliosismología. El SOHO puede hacer lo mismo, pero no lo suficientemente bien como para analizar el Gran Cinturón Transportador durante todo su ciclo. Los sensores avanzados del SDO podrían revelar el ciclo completo.

¿Y luego? "Podría ser la pieza ausente que necesitamos para predecir todo el ciclo solar", comenta Hathaway.

¿El terremoto de Chile movió el eje de la Tierra?

El terremoto de magnitud 8,8 que ocurrió el mes pasado en Chile fue tan fuerte que podría haber movido el eje de la Tierra.

Marzo 11, 2010: Las imágenes de la extensa devastación no dejan lugar a dudas: el terremoto de magnitud 8,8 que tuvo lugar el mes pasado en la costa de Chile fue fuerte. ¿Qué tan fuerte fue? Los científicos de la NASA dicen que podría haber movido el eje de la Tierra.

"Si nuestros cálculos son correctos, el terremoto movió el eje de figura de la Tierra alrededor de 8 cm (3 pulgadas)", dice el geofísico Richard Gross, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, en idioma inglés), ubicado en Pasadena, California.

Derecha: Un mapa del terremoto de Chile, proporcionado por el USGS. [Más información]

Usted podría pensar que hubiera notado que la Tierra se inclinaba de repente 8 cm (3 pulgadas). Pero no es así como funciona el "eje de figura". "El eje de figura de la Tierra no define cómo está inclinada, sino cómo está equilibrada", dice Gross.

Considere lo siguiente:

La Tierra no es una esfera perfecta. Los continentes y los océanos están distribuidos de manera desigual alrededor del planeta. Hay más tierra en el Norte, y más agua en el Sur, un gran océano en el Oeste y así sucesivamente. Como resultado de estas asimetrías, la Tierra se tambalea lentamente conforme gira. El eje de figura es el eje de equilibrio de masa y el eje de giro se tambalea alrededor de él.

"El terremoto de Chile movió suficiente material como para cambiar el equilibrio de masa del planeta", relata Gross.

El movimiento del eje de figura no es nada nuevo. Por si sólo, el eje de figura se mueve cerca de 10 centímetros por año como resultado del "rebote de la Era Glacial". Después del último gran período glacial, el cual tuvo lugar hace aproximadamente 11.000 años, muchas capas pesadas de hielo desaparecieron. Esto descargó la corteza y el manto de la Tierra, permitiendo al planeta relajarse o "rebotar" hacia una forma más esférica. El proceso de rebote está aún en camino así que, en consecuencia, el eje de figura se mueve de manera natural.

El 27 de febrero de 2010, el terremoto de Chile podría haber movido, en cuestión de minutos, el eje de figura tanto como se movería normalmente en un año entero. Fue realmente un movimiento sísmico —no fue broma.

Sin embargo, hasta ahora, todo es cálculos y especulaciones. "En verdad, no hemos medido el movimiento", dice Gross. "Pero pretendo intentarlo".

La clave es el GPS¹ (Global Positioning System ó Sistema de Posicionamiento Global, en idioma español). "Usando una red global de receptores del GPS, podemos monitorizar la rotación de la Tierra con alta precisión", dice. " Los cambios en la rotación y en la orientación de los ejes de la Tierra afectan [la fase y los tiempos de] las señales que recibimos de los satélites en órbita alrededor de la Tierra".

El GPS ya se utiliza para monitorizar los cambios estacionales en la rotación de la Tierra. Parece ser que las mareas, los vientos, las corrientes oceánicas y los patrones de circulación en el núcleo derretido de la Tierra modulan de manera regular la rotación terrestre. Por ejemplo, un día típico en enero es cerca de 1 milisegundo más largo que un día típico en junio. La variación de más o menos seis meses se produce principalmente debido a los vientos estacionales; también hay cambios en las escalas temporales de semanas, años, décadas y siglos.

Arriba: Cambios observados en la duración del día de la Tierra causados por mareas, vientos, corrientes oceánicas y otros factores. De Treatise on Geophysics (Tratado de Geofísica), 2007, sección 3,09, "Earth Rotation Variation ––Long Period (Variación de la Rotación de la Tierra ––Período Prolongado)", por Richard Gross. [Imagen ampliada]

Los terremotos producen un "pico" en las señales del GPS, el cual Gross cree poder encontrar.

"Tengo que tomar las mediciones de la rotación de la Tierra por GPS y restarle los efectos de las mareas, vientos y corrientes oceánicas", explica. " Entonces el terremoto debe sobresalir".

Los recientes informes en las noticias se han concentrado en la duración del día de la Tierra, y destacan que el terremoto ocurrido en Chile podría haber acortado los días en 1,26 microsegundos de 24 horas. Eso es cierto. Pero también es insignificante comparado con los efectos normales del viento y las mareas, los cuales pueden prolongar o acortar los días mil veces más que los terremotos.

La verdadera noticia, según Gross, es el posible movimiento en el eje de figura de la Tierra. Él tiene una "perspectiva muy a lo JPL" sobre el tema: "Las antenas que usamos para seguir la trayectoria de las naves espaciales en camino a Marte y a otros lugares están ubicadas en la Tierra. Si nuestra plataforma de rastreo se mueve, necesitamos saberlo".

Derecha: El tambaleo normal del eje de la Tierra desde enero de 2009 tal como fue informado por el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra (International Earth Rotation Service, en idioma inglés). La rejilla tiene una escala de milisegundos de arco (mas, en idioma inglés); 1 mas = 1/3.600.000 grados. [Imagen ampliada]

Nadie nunca antes ha medido un movimiento del eje de la Tierra debido a un terremoto. En el año 2004, Gross buscó un movimiento producido por el terremoto de magnitud 9,1 ocurrido en Sumatra, pero no encontró una señal. El terremoto de Sumatra fue menos efectivo respecto de alterar el eje de figura de la Tierra debido a su localización cerca del ecuador y la orientación de la falla subyacente. En cambio, el terremoto de Chile, si bien fue más débil, pudo haber producido un movimiento mayor.

El escenario está preparado para un descubrimiento. "El poder de las computadoras nunca había sido tan grande. Nuestros modelos de mareas, vientos y corrientes oceánicas nunca habían sido mejores. Y la orientación de la falla de Chile favorece una señal más fuerte".

En unos pocos meses, Gross espera tener la respuesta. Manténgase actualizado en Ciencia@NASA.

¿El terremoto de Chile movió el eje de la Tierra?

El terremoto de magnitud 8,8 que ocurrió el mes pasado en Chile fue tan fuerte que podría haber movido el eje de la Tierra.

Marzo 11, 2010: Las imágenes de la extensa devastación no dejan lugar a dudas: el terremoto de magnitud 8,8 que tuvo lugar el mes pasado en la costa de Chile fue fuerte. ¿Qué tan fuerte fue? Los científicos de la NASA dicen que podría haber movido el eje de la Tierra.

"Si nuestros cálculos son correctos, el terremoto movió el eje de figura de la Tierra alrededor de 8 cm (3 pulgadas)", dice el geofísico Richard Gross, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, en idioma inglés), ubicado en Pasadena, California.

Derecha: Un mapa del terremoto de Chile, proporcionado por el USGS. [Más información]

Usted podría pensar que hubiera notado que la Tierra se inclinaba de repente 8 cm (3 pulgadas). Pero no es así como funciona el "eje de figura". "El eje de figura de la Tierra no define cómo está inclinada, sino cómo está equilibrada", dice Gross.

Considere lo siguiente:

La Tierra no es una esfera perfecta. Los continentes y los océanos están distribuidos de manera desigual alrededor del planeta. Hay más tierra en el Norte, y más agua en el Sur, un gran océano en el Oeste y así sucesivamente. Como resultado de estas asimetrías, la Tierra se tambalea lentamente conforme gira. El eje de figura es el eje de equilibrio de masa y el eje de giro se tambalea alrededor de él.

"El terremoto de Chile movió suficiente material como para cambiar el equilibrio de masa del planeta", relata Gross.

El movimiento del eje de figura no es nada nuevo. Por si sólo, el eje de figura se mueve cerca de 10 centímetros por año como resultado del "rebote de la Era Glacial". Después del último gran período glacial, el cual tuvo lugar hace aproximadamente 11.000 años, muchas capas pesadas de hielo desaparecieron. Esto descargó la corteza y el manto de la Tierra, permitiendo al planeta relajarse o "rebotar" hacia una forma más esférica. El proceso de rebote está aún en camino así que, en consecuencia, el eje de figura se mueve de manera natural.

El 27 de febrero de 2010, el terremoto de Chile podría haber movido, en cuestión de minutos, el eje de figura tanto como se movería normalmente en un año entero. Fue realmente un movimiento sísmico —no fue broma.

Sin embargo, hasta ahora, todo es cálculos y especulaciones. "En verdad, no hemos medido el movimiento", dice Gross. "Pero pretendo intentarlo".

La clave es el GPS¹ (Global Positioning System ó Sistema de Posicionamiento Global, en idioma español). "Usando una red global de receptores del GPS, podemos monitorizar la rotación de la Tierra con alta precisión", dice. " Los cambios en la rotación y en la orientación de los ejes de la Tierra afectan [la fase y los tiempos de] las señales que recibimos de los satélites en órbita alrededor de la Tierra".

El GPS ya se utiliza para monitorizar los cambios estacionales en la rotación de la Tierra. Parece ser que las mareas, los vientos, las corrientes oceánicas y los patrones de circulación en el núcleo derretido de la Tierra modulan de manera regular la rotación terrestre. Por ejemplo, un día típico en enero es cerca de 1 milisegundo más largo que un día típico en junio. La variación de más o menos seis meses se produce principalmente debido a los vientos estacionales; también hay cambios en las escalas temporales de semanas, años, décadas y siglos.

Arriba: Cambios observados en la duración del día de la Tierra causados por mareas, vientos, corrientes oceánicas y otros factores. De Treatise on Geophysics (Tratado de Geofísica), 2007, sección 3,09, "Earth Rotation Variation ––Long Period (Variación de la Rotación de la Tierra ––Período Prolongado)", por Richard Gross. [Imagen ampliada]

Los terremotos producen un "pico" en las señales del GPS, el cual Gross cree poder encontrar.

"Tengo que tomar las mediciones de la rotación de la Tierra por GPS y restarle los efectos de las mareas, vientos y corrientes oceánicas", explica. " Entonces el terremoto debe sobresalir".

Los recientes informes en las noticias se han concentrado en la duración del día de la Tierra, y destacan que el terremoto ocurrido en Chile podría haber acortado los días en 1,26 microsegundos de 24 horas. Eso es cierto. Pero también es insignificante comparado con los efectos normales del viento y las mareas, los cuales pueden prolongar o acortar los días mil veces más que los terremotos.

La verdadera noticia, según Gross, es el posible movimiento en el eje de figura de la Tierra. Él tiene una "perspectiva muy a lo JPL" sobre el tema: "Las antenas que usamos para seguir la trayectoria de las naves espaciales en camino a Marte y a otros lugares están ubicadas en la Tierra. Si nuestra plataforma de rastreo se mueve, necesitamos saberlo".

Derecha: El tambaleo normal del eje de la Tierra desde enero de 2009 tal como fue informado por el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra (International Earth Rotation Service, en idioma inglés). La rejilla tiene una escala de milisegundos de arco (mas, en idioma inglés); 1 mas = 1/3.600.000 grados. [Imagen ampliada]

Nadie nunca antes ha medido un movimiento del eje de la Tierra debido a un terremoto. En el año 2004, Gross buscó un movimiento producido por el terremoto de magnitud 9,1 ocurrido en Sumatra, pero no encontró una señal. El terremoto de Sumatra fue menos efectivo respecto de alterar el eje de figura de la Tierra debido a su localización cerca del ecuador y la orientación de la falla subyacente. En cambio, el terremoto de Chile, si bien fue más débil, pudo haber producido un movimiento mayor.

El escenario está preparado para un descubrimiento. "El poder de las computadoras nunca había sido tan grande. Nuestros modelos de mareas, vientos y corrientes oceánicas nunca habían sido mejores. Y la orientación de la falla de Chile favorece una señal más fuerte".

En unos pocos meses, Gross espera tener la respuesta. Manténgase actualizado en Ciencia@NASA.

Spirit es ahora una plataforma científica estacionaria

La NASA declaró hoy que Spirit no puede ser liberado de su trampa
de arena en Marte. Ahora, el vehículo explorador iniciará su segunda
carrera como plataforma científica estacionaria.

Enero 26, 2010: Después de seis años de exploraciones sin precedentes en el Planeta Rojo, el vehículo de exploración marciana Spirit (Espíritu, en idioma español) ha dejado de ser un robot totalmente movible. La NASA ha asignado a Spirit la categoría de plataforma científica estacionaria (sin movimiento), después de los esfuerzos infructuosos que se realizaron en estos últimos meses para liberarlo de una trampa de arena.

La tarea principal del venerable robot en las siguientes semanas será la de auto-posicionarse de manera tal que pueda combatir el severo invierno marciano. Si Spirit sobrevive, continuará realizando actividades científicas de relevancia desde su posición final. La misión del vehículo explorador podría extenderse entonces de varios meses hasta años.

"Spirit no está muerto; solamente acaba de iniciar una etapa distinta de su larga vida", comenta Doug McCuistion, director del Programa de Exploración de Marte, en las oficinas centrales de la NASA, ubicadas en Washington.

Arriba: El último rastro de Spirit. La vista proporcionada por la cámara de navegación de Spirit muestra las huellas dejadas por el vehículo explorador mientras éste se desplazaba hacia atrás, arrastrado su inoperante rueda frontal derecha hacia el lugar en donde el vehículo explorador quedó atrapado en arena suelta, en abril de 2009. [Más información]

"El año último, dijimos al mundo que los intentos por liberar al apreciado robot podrían no ser exitosos", agrega McCuistion. "Pareciera que la ubicación actual de Spirit en Marte será su lugar final de descanso".

Hace diez meses, mientras Spirit se encontraba desplazándose hacia el sur, al lado del borde oeste de una meseta baja conocida como "Home Plate", sus ruedas pasaron a través de una superficie de textura crujiente y se embrollaron en un depósito de arena suelta que se encontraba escondido debajo.

Después de que Spirit quedó atascado, el equipo del vehículo explorador ideó planes para intentar que el explorador de seis ruedas quedase libre usando sus restantes cinco ruedas; la sexta rueda dejó de funcionar en 2006, limitando de este modo las capacidades de movilidad de Spirit. El plan incluía experimentos realizados utilizando un vehículo explorador de prueba sumergido en una "caja de arena", en el Laboratorio de Propulsión a Chorro, en Pasadena, California, además de análisis, creación de modelos y revisiones científicas. En noviembre, otra de sus ruedas dejó de funcionar, haciendo que una situación ya difícil se tornara aún peor.

Los movimientos recientes del vehículo explorador han dado los mejores resultados desde que Spirit quedó atascado. Sin embargo, el invierno que se aproxima obliga a un cambio de estrategia. Es mediados del otoño en el hogar marciano del vehículo alimentado por energía solar. El invierno comienza en mayo. La energía solar está disminuyendo y se estima que será insuficiente para impulsar algún movimiento hacia mediados de febrero. El equipo del vehículo explorador planea utilizar la movilidad potencial restante del vehículo con el fin de mejorar el ángulo de inclinación del explorador. Actualmente, Spirit se encuentra inclinado levemente hacia el sur. El Sol del invierno permanece en el cielo del norte, de modo que la disminución de la inclinación hacia el sur incrementaría significativamente la cantidad de luz solar sobre los paneles solares del vehículo explorador.

"Necesitamos levantar la parte trasera del vehículo, o su parte izquierda, o ambos", comenta Ashley Stroupe, una de las personas encargadas de la conducción del vehículo de exploración, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro. "Levantar un poco las ruedas traseras, respecto de su posición actual, moviendo al vehículo hacia atrás y hacia arriba, ayudará. Si es necesario, podríamos intentar que la rueda frontal derecha del vehículo baje, haciéndola ingresar en un bache o introduciéndola en un agujero".

Derecha: Ashley Stroupe, una de las personas encargadas de la conducción del vehículo de exploración, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro, que ha estado involucrada en los esfuerzos por liberar a Spirit. [Más información]

En su ángulo actual, Spirit probablemente no tendrá suficiente energía para mantener las comunicaciones con la Tierra durante el invierno marciano. Incluso mejorar unos pocos grados la inclinación del vehículo podría proporcionar la suficiente diferencia como para mantener la comunicación cada cierta cantidad de días.

"El hecho de sobrevivir al invierno se reducirá a las temperaturas y a cuán fríos se tornarán los componentes electrónicos del vehículo", comenta John Callas, director del proyecto de Spirit y de su explorador gemelo, Opportunity (Oportunidad, en idioma español), en el Laboratorio de Propulsión a Chorro. "Cada trozo de energía que produzcan los paneles solares de Spirit se utilizará con el fin de mantener cálidos los componentes electrónicos clave del vehículo, ya sea haciendo que los componentes continúen encendidos o por medio de la activación de calentadores esenciales".

Incluso en estado de inmovilidad, Spirit continúa su investigación científica. (Ver, por ejemplo, "Un vehículo explorador atrapado en la arena hace un gran descubrimiento.")

"Hay una clase de ciencia que sólo podemos hacer con un vehículo estacionario y que hemos omitido durante los años de conducción de Spirit", comentó Steve Squyres, quien es el investigador principal de Spirit y Opportunity e investigador en la Universidad de Cornell. "La reducción de la movilidad no significa que la misión termine de manera abrupta. Al contrario, nos permite una transición hacia la ciencia estacionaria (sin movimiento)".

Un experimento que carece de movimiento y que Spirit ya ha iniciado es el estudio de los pequeños bamboleos en la rotación de Marte y está destinado a mejorar la visión que se tiene acerca del núcleo del planeta. Esto requiere meses de registro usando ondas de radio para rastrear el movimiento de un punto sobre la superficie de Marte con el propósito de calcular el movimiento a largo plazo con una precisión de apenas algunas cuantas pulgadas.

Derecha: Funcionando como una plataforma estacionaria, Spirit ayudará a sondear el núcleo de Marte. [Imagen ampliada]

"Si la etapa final de las contribuciones de Spirit es determinar si el núcleo de Marte es líquido o sólido, eso sería estupendo; es tan distinto de los otros conocimientos que hemos adquirido a partir de Spirit", comenta Squyres.

Las herramientas que porta el brazo robot de Spirit pueden estudiar las variaciones en la composición del suelo de las inmediaciones, el cual ha sido afectado por agua. La ciencia estacionaria también incluye la observación de cómo el viento mueve las partículas del suelo, así como la monitorización de la atmósfera marciana.

Spirit puede haberse detenido, pero no ha dejado de descubrir los secretos de Marte. Manténgase sintonizado con Ciencia@NASA para recibir actualizaciones sobre el tema.

Impresionante vídeo: el SDO destruye un arco iris

El Observatorio de Dinámica Solar, de la NASA, sorprendió a
los observadores del cielo, la semana última, cuando sobrevoló
un arco iris y lo destruyó. Los imperdibles vídeos del evento
captaron ondas de choque, las cuales provenían del cohete que
hacía ondulaciones a través del arco iris originando así gritos
de fascinación y asombro por parte de quienes observaban desde abajo.

Febrero 18, 2010: El 11 de febrero de la semana última, el Observatorio de Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory o SDO, en idioma inglés) despegó de Cabo Cañaveral en una misión de cinco años para estudiar el Sol. Los investigadores se han referido a la avanzada nave espacial como la "joya de la corona" de la flota heliofísica de la NASA. El SDO enviará a la Tierra imágenes de las explosiones solares en calidad IMAX y examinará debajo de la superficie estelar con el fin de ver la dínamo solar magnética en acción.

El SDO está diseñado para maravillar; y ya ha tenido un buen comienzo.

"Incluso antes de salir de la atmósfera, el observatorio ya había logrado algo estupendo", dice el investigador principal del proyecto SDO, Dean Pesnell, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales.

Momentos después del lanzamiento, el cohete Atlas V del SDO voló cerca de un arco iris en el cielo azul de Florida y, con una oleada de ondas de choque, lo destruyó. Haga clic sobre la imagen que se muestra abajo para iniciar el vídeo grabado por la adolescente de 13 años Anna Herbst, en la plataforma de observación Banana River de la NASA (y no olvide subir el volumen para escuchar la reacción de la multitud).

Arriba: El SDO en un encuentro cercano con un arco iris. Formatos del vídeo: 10 MB Quicktime, 1 MB mpeg-4. Crédito: Anna Herbst, de Bishop, California.

"No podía creer lo que estaba viendo", dice Anna. "Las ondas de choque eran espectaculares". Anna viajó 4.800 kilómetros (3.000 millas) junto con su compañera de escuela Amelia Phillips, desde Bishop, California, para presenciar el lanzamiento. "Me siento muy feliz por haber venido", dice Amelia. "¡Nunca antes había visto algo como esto!"

Los arco iris se originan a partir de cristales de hielo con forma de plato, en las altas y frías nubes cirro. A medida que los cristales descienden del cielo como hojas que caen de los árboles, las fuerzas aerodinámicas tienden a alinear sus amplias caras de forma paralela al suelo. Cuando la luz del Sol golpea un trozo de los alineados cristales a la distancia justa del Sol, ¡ahí está!: un arco iris.

"Cuando el cohete Atlas V penetró el cirro, las ondas de choque se desplazaron a través de la nube y destruyeron la alineación de los cristales", explica Lee Cowley, quien es experto en óptica atmosférica. "Eso fue lo que extinguió el arco iris".

Algunos vídeos tomados por fotógrafos en Banana River muestran particularmente bien las ondas de choque. He aquí uno grabado por Romeo Durscher, de Stanford, California, y otro de Barbara Tomlinson, de Beachton, Georgia.

En el pasado, dice Cowley, se han escuchado informes anecdóticos sobre perturbaciones atmosféricas que destruyen arco iris (por ejemplo, "los disparos y las ondas de choque provocados por meteoros han sido invocados para explicar la destrucción de estos arco iris). Pero este es el primer vídeo del cual tengo conocimiento que muestra el efecto en acción".

Derecha: Los arco iris se forman a partir de la refracción de los rayos solares sobre cristales de hielo con forma de plato. Crédito de la imagen: Les Cowley/Óptica Atmosférica. [Más información]

El efecto que esto provocó sobre la multitud fue como recibir electricidad.

"Cuando desapareció el arco iris, nosotros comenzamos a gritar y a saltar", dice Pesnell. "El SDO triunfó: lanzamiento perfecto, ondas en movimiento y un arco iris que desaparece. No se puede pedir mejor comienzo para una misión".

El SDO se encuentra ahora en órbita. "Al observatorio le va muy bien según confirma la inspección efectuada luego del lanzamiento, que continuamos realizando", informa Pesnell. "Pasaremos la mayor parte del primer mes colocándonos en nuestra órbita final y luego encenderemos los instrumentos. Las primeras imágenes para quedarse con la boca abierta estarán disponibles en algún momento del mes de abril".

Créase o no, dice Pesnell, lo mejor está por llegar.

Observatorio de Dinámica Solar: La misión del "Sol variable"

El Observatorio de Dinámica Solar, programado para despegar
el 9 de febrero, tomará películas tipo IMAX de las explosiones
solares, escudriñará por debajo de la superficie solar para ver
la dínamo interna del Sol y, esperan los investigadores, revelará
los misterios de la variabilidad solar.

Febrero 5, 2010: Desde hace algunos años, una idea no ortodoxa ha estado ganando adeptos entre los astrónomos. Esta idea se contradice con las viejas enseñanzas y perturba a los observadores atentos, en especial a los climatólogos.

"El Sol", explica Lika Guhathakurta, de las oficinas centrales de la NASA, en Washington DC, "es una estrella variable".

Pero parece tan constante…

Esa es sólo una limitación del ojo humano. Modernos telescopios y naves espaciales han penetrado el cegador brillo del Sol y han encontrado un torbellino de agitación impredecible. Las llamaradas solares explotan con la energía de mil millones de bombas atómicas. Nubes de gas magnetizado (eyecciones de masa coronal o CMEs, por su sigla en idioma inglés) lo suficientemente grandes como para tragar planetas se separan de la superficie estelar. Agujeros en la atmósfera del Sol arrojan ráfagas de viento solar que se mueven a millones de kilómetros por hora.

Y esas son las cosas que pueden ocurrir en un mismo día.

A lo largo de prolongados períodos (que abarcan desde décadas hasta siglos), la actividad solar aumenta y disminuye con un ritmo complejo que los investigadores aún están tratando de entender. El "latido" más famoso es el ciclo de manchas solares de 11 años, descripto en muchos textos como un proceso regular y preciso. De hecho, parece tener mente propia.

"Ni siquiera es 11 años", dice Guhathakurtha. "El ciclo varía de 9 a 12 años. Algunos ciclos son intensos, con muchas manchas y llamaradas solares; otros son moderados, con relativamente poca actividad solar. En el siglo XVII, durante el período llamado 'Mínimo de Maunder', el ciclo pareció detenerse por completo durante aproximadamente 70 años y nadie sabe por qué".

Sin embargo, no hay necesidad de ir tan atrás en el tiempo para encontrar un ejemplo de la impredecibilidad del ciclo. En este momento, el Sol está saliendo de un mínimo solar del tipo del que no se ve en más de un siglo y que casi nadie anticipó.

"La profundidad del mínimo solar en 2008-2009 realmente nos tomó por sorpresa", dice el experto en manchas solares David Hathaway, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ubicado en Huntsville, Alabama. "Eso remarca cuán lejos estamos aún de predecir la actividad solar".

Eso es un problema, porque la sociedad humana es cada vez más vulnerable a los incrementos de la actividad solar. La gente moderna depende de una red de sistemas de alta tecnología interconectados para realizar actividades básicas de todos los días. Redes de energía inteligentes, navegación por GPS (Global Positioning System, en idioma inglés, o Sistema de Posicionamiento Global, en idioma español), viajes aéreos, servicios financieros, comunicaciones de emergencia por radio... todos ellos pueden verse afectados por una intensa actividad solar. Según un estudio llevado a cabo en 2008 por la Academia Nacional de Ciencias (National Academy of Sciences, en idioma inglés), una tormenta solar, de las que se ven una vez en un siglo, podría causar veinte veces más daño económico que el huracán Katrina.

Derecha: Áreas de Estados Unidos que son vulnerables al colapso de los sistemas eléctricos como respuesta a una tormenta geomagnética extrema. Fuente: Academia Nacional de Ciencias. [Más información]

"Entender la variabilidad solar es crucial", dice la científica del espacio Judith Lean, del Laboratorio de Investigación Naval (Naval Research Lab, en idioma inglés), ubicado en Washington DC. "Nuestro modo de vida moderno depende de eso".

Y aquí entra en escena el Observatorio de Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory, en idioma inglés) o —"SDO" para abreviar—, cuyo lanzamiento está programado para el 9 de febrero de 2010, desde el Centro Espacial Kennedy (Kennedy Space Center, en idioma inglés), ubicado en Florida.

El SDO está diseñado para explorar la variabilidad solar de una manera diferente a cualquier otra misión en la historia de la NASA. Observará al Sol más rápido, con mayor profundidad y con mayor detalle que anteriores observatorios, rompiendo las barreras de tiempo y nitidez que han bloqueado durante mucho tiempo el progreso de la física solar.

Arriba: Estos campos magnéticos de las manchas solares están a punto de estallar. El SDO tomará imágenes como esta, sólo que mucho mejores, con una resolución 10 veces mejor que la HD, suficientemente nítidas y grandes como para llenar una pantalla IMAX. [Ver película]

Guhathakurta cree que "el SDO va a revolucionar nuestra visión del Sol".

La revolución comienza con la fotografía de alta velocidad. El SDO capturará imágenes del Sol con calidad IMAX, cada 10 segundos, usando un banco de telescopios de múltiples longitudes de onda llamado Generador de Imágenes Atmósfericas (Atmospheric Imaging Assembly, en idioma inglés, ó AIA para abreviar). A modo de comparación, observatorios anteriores han tomado imágenes cada pocos minutos, en el mejor de los casos, con resoluciones como las que se ven en internet, no en un cine. Los investigadores creen que la rapidez del SDO para tomar fotografías podría tener el mismo efecto transformador en la física solar que la invención de la fotografía de alta velocidad tuvo en muchas ciencias, en el siglo XIX.

El SDO no se detiene en la superficie estelar. El Generador de Imágenes Magnéticas y Heliosísmicas (Helioseismic Magnetic Imager, ó HMI, en idioma inglés) del SDO, de hecho, puede mirar la dínamo solar en el interior del Sol.

La dínamo solar es una red de profundas corrientes de plasma que generan el enredado y, a veces, explosivo campo magnético del Sol. Regula todas las formas de actividad solar, desde las rapidísimas erupciones de llamaradas solares hasta las ondulaciones del ciclo de manchas solares en escalas de décadas.

Derecha: Concepto artístico de la dínamo solar. Película #1, #2, #3.

"Entender cómo funciona la dínamo solar ha sido, durante mucho tiempo, el 'santo grial' de la física solar", dice Dean Pesnell, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés), ubicado en Greenbelt, Maryland. "El HMI podría finalmente entregárnoslo".

La dínamo está oculta de nuestra vista por aproximadamente 225.000 kilómetros (140.000 millas) de gas caliente que lo cubre. El SDO penetra el velo usando una técnica familiar para los geólogos: la sismología. Así como los geólogos examinan el interior de la Tierra usando las ondas generadas en los terremotos, los físicos solares pueden examinar el interior del Sol usando ondas acústicas producidas por la propia turbulencia solar, que hierve. El HMI detecta las ondas, las cuales son transformadas por los investigadores en la Tierra en imágenes bastante nítidas.

"Es bastante parecido al ultrasonido que se le practica a una mujer embarazada", explica Pesnell. "Podemos ver 'al bebé' a través de la piel".

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Nota de recuadro: 'Constante Solar' es un oxímoron Hubo un tiempo en el cual los astrónomos estaban tan convencidos de la constancia del Sol, que llamaron a la irradiancia solar "la constante solar", y se encaminaron a medirla como lo harían con cualquier constante de la naturaleza. Por definición, la constante solar es la cantidad de energía solar depositada en la capa superior de la atmósfera de la Tierra en unidades de watt por metro cuadrado. Todas las longitudes de onda de radiación están incluidas (radio, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X, etc.). El valor aproximado de la constante solar es 1361 W/m2. Las nubes, la absorción atmosférica y otros factores complican las mediciones desde la superficie de la Tierra, así que la NASA ha llevado los dispositivos de medición al espacio. Hoy VIRGO, ACRIM y SORCE están haciendo mediciones con precisiones que se aproximan a 10 partes por millón por año. Futuros instrumentos programados para volar en las naves espaciales Glory, de la NASA, y NPOESS, de la NOAA, esperan alcanzar precisiones aún más altas. Para la sorpresa de muchos investigadores, la constante solar ha resultado ser no constante. "La 'constante solar' es un oxímoron", dice Judith Lean, del Laboratorio de Investigación Naval. "Los datos proporcionados por satélites muestran que la irradiancia total del Sol crece y disminuye significativamente con el ciclo de manchas solares". Derecha: Mediciones de la misión SORCE indican que la variabilidad de la irradiancia total del Sol ha decrecido en los últimos seis años. [Imagen ampliada] [Ver película] En el máximo solar, el Sol es cerca del 0,1% más brillante que en el mínimo solar. Eso puede sonar como que no es mucho, pero considere lo siguiente: un cambio del 0,1% en 1361 W/m2 es igual que 1,4 Watts/m2. Si se promedia este número en relación con la Tierra esférica y se corrige para la reflectividad de la Tierra, se obtienen 0,24 Watts por cada metro cuadrado de nuestro planeta. "Si se suma todo, se obtendrá una gran cantidad de energía", dice Lean. "Cómo es que esto podría afectar al tiempo y al clima es materia de un (a veces apasionado) debate". Debido a que el SDO se especializa en longitudes de onda del ultravioleta extremo, no realizará mediciones directas de la irradiancia solar total, la cual requiere sensibilidad a lo largo de todo el espectro electromagnético. No obstante, una combinación de datos proporcionados por el SDO y por otras naves espaciales podría arrojar luz sobre este importante tema; y quizás también podría revelar otros oxímoron.

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SDO: La misión del "Sol variable" (Continuación)

Finalmente (y lo que es de la mayor relevancia para la Tierra), el SDO observará al Sol en longitudes de onda donde el Sol es más variable, en el ultravioleta extremo (UVE). Los fotones en el UVE son los primos de alta energía de los rayos UV (ultravioletas) que causan quemaduras de sol. Afortunadamente, nuestra atmósfera bloquea los rayos solares en el UVE; de otra manera, un día en la playa podría ser fatal. En el espacio, la emisión de rayos solares en el UVE es fácil de detectar y podría decirse que es el indicador más sensible de la actividad del Sol.

"Si los ojos humanos pudieran ver las longitudes de onda en el UVE, nadie dudaría de que el Sol es una estrella variable", dice Tom Woods, de la Universidad de Colorado, en Boulder.

Durante una llamarada solar, la producción de radiación en el ultravioleta extremo del Sol puede variar por factores de cientos a miles en cuestión de segundos. Los aumentos en la cantidad de fotones en el UVE calientan la atmósfera superior de la Tierra, provocando de este modo que la atmósfera se "infle" y arrastre hacia la Tierra a los satélites ubicados en órbitas bajas. Los rayos en el UVE también rompen átomos y moléculas y crean así una capa de iones en la atmósfera superior que puede perturbar seriamente las señales de radio. De acuerdo con la opinión de Judith Lean, "el UVE controla el medio ambiente de la Tierra en toda la atmósfera arriba de los 100 km, aproximadamente".

"En el UVE es donde está la acción", concuerda Woods.

Es por ello que Woods y sus colegas construyeron un sensor del ultravioleta extremo para el SDO, llamado Experimento de Variabilidad del UVE (EUV Variability Experiment ó "EVE", en idioma inglés). "El EVE nos da la más alta resolución temporal (10 seg) y la mayor resolución espectral (<>

Woods espera que EVE revele con qué velocidad puede cambiar el Sol ("realmente no lo sabemos", apunta) y que sorprenda a los astrónomos con el tamaño de los estallidos.

EVE, AIA, HMI. Durante los próximos cinco años, el Observatorio de Dinámica Solar usará estos instrumentos con el fin de definir nuevamente a nuestra estrella y su potencial de variabilidad. ¿Qué ideas no ortodoxas nos enviarán? ¡Viejas enseñanzas, tengan cuidado!

Cacería de planetas extrasolares

El telescopio espacial Webb permitirá estudiar de cerca las

recién descubiertas "super Tierras"; planetas que son más

grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno.

Enero 14, 2010: El Telescopio Espacial James Webb, principal observatorio de la próxima década, será lanzado en 2014 con el objetivo de practicar la "caza mayor"; es decir, buscar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo. No obstante, la "caza menor" podrían resultar ser igualmente interesante. Los astrónomos han comenzando a darse cuenta de que el telescopio infrarrojo más grande del mundo será también un astuto cazador de planetas que circundan estrellas lejanas.

"El telescopio Webb fue concebido inicialmente para buscar las primeras galaxias y abordar los grandes interrogantes de carácter cosmológico asociados con ellas, pero ahora sabemos que también podrá hacer importantes contribuciones a la cacería de planetas", dice Mark Clampin, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. "Los exoplanetas son extremadamente emocionantes. El campo cambia, literalmente, día a día. No hace mucho, ofrecí una charla sobre el tema de los exoplanetas y, en el intervalo de tiempo entre escribir mis notas y dar la charla, ¡los astrónomos habían anunciado 30 planetas nuevos!"

Derecha: Concepto artístico de un exoplaneta. Crédito de la imagen: ESO. [Más información]

El telescopio Webb es el instrumento por excelencia para llevar a cabo estudios de seguimiento detallados y de alta precisión de estos nuevos planetas que otros telescopios han hecho salir de su escondite. Son planetas escurridizos; se esconden en el resplandor de sus propios "soles".

"Es como tratar de encontrar el destello de una luciérnaga en el haz de luz de un faro", dice Jonathan Gardner, quien es el investigador principal adjunto del Proyecto Webb, en el centro Goddard. "¡Pero hay maneras de hacerlo!"

Una de ellas es la llamada "ciencia de tránsito", la cual consiste en estudiar la luz que llega desde una estrella cuando un planeta se encuentra pasando justo frente a ella.

"El telescopio Webb medirá la totalidad de la luz emitida por la estrella, para luego medir la cantidad de luz emitida cuando el planeta cruza frente a ella", explica Gardner. "Este telescopio puede, incluso, detectar cambios en la luminosidad, los cuales se producen cuando el planeta pasa detrás de la estrella. Junto con mediciones Doppler adquiridas mediante estudios llevados a cabo en la Tierra, toda esta información nos ayuda a determinar la masa y el radio del planeta, para que luego los astrónomos puedan comenzar a pensar en la composición del mismo".

Abajo: El tamaño es una de las ventajas clave durante la cacería de planetas, y Webb es un telescopio verdaderamente enorme. A la izquierda, vemos el espejo del telescopio Webb comparado con el del Hubble y, a la derecha, se muestra un modelo en tamaño real del telescopio Webb colocado sobre terreno del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, ubicado en Maryland. [Imagen ampliada]

"Durante el tránsito, también podemos hacer espectroscopía", continúa Gardner. "Tomamos una medida del espectro de luz de la estrella antes de que ocurra el tránsito, y lo hacemos de nuevo mientras la luz estelar se filtra a través de la atmósfera del planeta durante el tránsito".

La luz de la estrella va cambiando a medida que pasa a través de la atmósfera del planeta.

"Comparando los dos espectros de la estrella (durante y después del tránsito), podemos extraer el espectro del planeta, y de este modo podemos aprender sobre su atmósfera", dice Clampin. "Para poder utilizar los elementos del espectro con el fin de identificar características específicas, debemos recoger muchísima luz infrarroja (mil millones o más fotones). El telescopio Webb es perfecto para este tipo de estudio".

El área enorme que tiene el telescopio para recolectar la luz, de aproximadamente 25 m², logra acumular la cantidad necesaria de fotones. Y como el telescopio Webb será mantenido a temperaturas extremadamente frías, gracias a sus enormes parasoles y a su ubicación en el punto de Lagrange L2, no habrá peligro de que fuentes externas de calor contaminen las señales que reciba del cosmos.

Derecha: El método de tránsito utilizado por el telescopio Webb no sólo permitirá el hallazgo de planetas, sino también la construcción de mapas de manchas estelares. [Imagen ampliada]

"Estamos encantados con la ciencia que nos permite hacer el telescopio Hubble, pero necesitamos un trasfondo térmico bajo para poder observar los objetos infrarrojos tenues que queremos ver", dice Clampin. "Y, como el Hubble no es un telescopio muy frío, pasado cierto punto comienza a mirar su propia huella térmica".

"El Webb nos mostrará el aspecto que tiene el 'zoológico de exoplanetas'. Este telescopio será útil para observar y tomar el espectro de los planetas gigantes gaseosos, y además nos permitirá recoger datos espectrales de planetas más pequeños, del tamaño de Neptuno aproximadamente. Nuestro telescopio también nos dará la posibilidad de estudiar de cerca las recién descubiertas 'súper Tierras' (planetas que son más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno)".

Webb podrá hallar, incluso, planetas por su propia cuenta. "Utilizando una técnica llamada coronografía, el telescopio Webb buscará gigantes planetas gaseosos", dice Gardner. "La luz de una estrella es tan brillante que sobrepasa el brillo de cualquier planeta cercano por entre un millón y mil millones de veces a uno; no obstante, en el interior de tres de las cuatro cámaras del telescopio Webb hay un punto oscuro a través del cual la luz no puede pasar. Colocaremos la estrella detrás del punto oscuro de modo tal que podamos ver el planeta ubicado al lado de la estrella. Es como cuando un automóvil se desplaza en nuestra dirección, en plena noche, con sus luces altas encendidas, y utilizamos la mano para bloquear el rayo de luz y así poder ver la carretera".

"Nuestra meta final es buscar evidencia química de vida en algunos de estos planetas nuevos. Aunque todavía no estamos muy seguros de cuán bien podremos hacerlo".

"¿Podrá el telescopio Webb encontrar señales de vida en un planeta parecido a la Tierra?", pregunta Clampin. "La respuesta es, probablemente no. Un verdadero gemelo de la Tierra sería demasiado pequeño como para emitir suficiente luz infrarroja desde su atmófera de modo tal que el Webb pueda recogerla".

"Sin embargo, cada vez que los científicos realizan comentarios de este tipo, alguien termina probando que están equivocados. La ciencia de tránsito está cambiando tan rápidamente que es difícil señalar con exactitud qué maravillas se descubrirán mediante la cacería del telescopio Webb".