ArtículosCiencia

Exploración espacial: entre Júpiter y Marte

Agosto, 2022

Con tormentas gigantes, vientos poderosos, auroras y condiciones extremas de temperatura y presión, en Júpiter suceden muchas cosas. Las nuevas imágenes proporcionadas por el telescopio espacial James Webb nos permiten ver a este gigante gaseoso como nunca antes. De ello nos habla Óscar del Barco Novillo. Por otra parte, cuatro nuevas investigaciones se han servido de los instrumentos y herramientas que tiene Perseverance, el vehículo espacial de la NASA, para recopilar muestras de Marte. La nueva información del planeta rojo delimita las características y origen de la base de Jezero, donde se cree que hubo un lago en el pasado.


¿Júpiter también tiene anillos? Cómo entender las nuevas imágenes del telescopio James Webb

Óscar del Barco Novillo


Una vez publicadas las primeras imágenes del universo profundo que nos ha brindado el telescopio espacial James Webb, era sólo cuestión de tiempo esperar alguna instantánea de un objeto astronómico más cercano a nosotros. Y que mejor astro que el gigante gaseoso de nuestro sistema solar: el planeta Júpiter.

En estas nuevas imágenes proporcionadas por las agencias espaciales estadounidense (NASA), europea (ESA) y canadiense (CSA), se pueden apreciar detalles como las auroras alrededor de sus polos, sus anillos e incluso minúsculas lunas que orbitan el planeta. Todo ello en una misma instantánea, donde se combinan diferentes tomas captadas por la cámara de infrarrojo cercano NIRcam.

Sin embargo, y antes de comentar estas nuevas imágenes del planeta Júpiter, adentrémonos en este coloso de nuestro sistema solar.

Júpiter, el gigante gaseoso

Quizá sea uno de los planetas mas fascinantes por su composición y estructura y uno de los más fáciles de observar a simple vista debido a su gran brillo, sólo superado por la Luna y Venus.

Con una masa equivalente a 318 veces la de nuestro planeta, harían falta 1 321 Tierras para rellenar un volumen igual al de Júpiter. Por esta razón, su densidad media es cuatro veces menor que la de nuestro planeta, lo que sugiere que su composición no es rocosa.

Dada la enorme masa de este coloso, su gravedad superficial es 2,5 veces mayor que en la Tierra, sólo superada por la gravedad solar (28 veces la terrestre).

Como dato comparativo, el salto medio de una persona en Júpiter no sobrepasaría los 20 centímetros (frente a los 50 centímetros en la Tierra o los 2,7 metros en la Luna).

Imagen compuesta del planeta Júpiter registrada por el instrumento NIRcam del telescopio espacial James Webb. NASA, ESA, Jupiter ERS Team.

Movimientos de rotación y traslación

Júpiter es, además, el planeta con mayor velocidad de rotación del sistema solar, con una duración media de unas 9 horas y 50 minutos. Es decir, Júpiter rota dos veces y media más rápido que la Tierra.

Por el contrario, su periodo de traslación alrededor del Sol es de unos 11 años. La menor distancia entre Júpiter y nuestro planeta es de unos 588 millones de kilómetros (cuando está en oposición).

Esto implica que si usted observa el planeta Júpiter a simple vista o con su telescopio en una noche despejada, la luz ha tardado unos 35 minutos en recorrer la distancia entre el gigante gaseoso y la Tierra.

Un núcleo de hierro y un océano de hidrógeno

En relación a su estructura interna, Júpiter tiene probablemente un núcleo sólido, formado principalmente por hierro. Alrededor del mismo existiría una capa de hidrógeno sometido a altísimas presiones (constituyendo una nueva fase del hidrógeno, el llamado hidrógeno metálico). Se cree que esta capa altamente conductora es la responsable del enorme campo magnético de Júpiter.

Una capa superior estaría compuesta por hidrógeno líquido —algo similar a un océano, pero con hidrógeno en vez de agua—; a medida que nos alejamos en altura, la presión del hidrógeno es menor y este se transforma en estado gaseoso. Las últimas capas de Júpiter contienen otros elementos gaseosos como el helio.

La atmósfera de Júpiter está formada principalmente por hidrógeno y helio, así como por otros gases tales como el amoníaco, metano y el vapor de agua.

Dado que el planeta no tiene una superficie sólida como la Tierra, no es posible definir con precisión el comienzo y el final de la atmósfera joviana. A medida que nos adentráramos en la misma, su densidad aumentaría hasta llegar a un estado del hidrógeno totalmente líquido (el océano anteriormente mencionado).

Un séquito de lunas

Júpiter cuenta además con unos 80 satélites naturales. Los cuatro satélites galileanos (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), descubiertos por Galileo Galilei en 1610, son los de mayor masa. Recientes estudios sugieren que el gigante gaseoso podría poseer hasta 600 pequeñas lunas irregulares orbitando el planeta.

La enorme gravedad de Júpiter es capaz de capturar objetos cuyas trayectorias se aproximen lo suficiente a dicho gigante. En este sentido cabe recordar el impacto del cometa Shoemaker-Levy 9 sobre Júpiter en julio de 1994, cuando el primero se fragmentó en 21 trozos que fueron colisionando sobre la superficie del planeta durante unos seis días.

Este evento permitió a los científicos estudiar parte de la composición del cometa, una vez producidos dichos impactos.

Descifrando las nuevas imágenes

Volviendo a las nuevas imágenes de Júpiter tomadas por el telescopio espacial James Webb, en ellas podemos apreciar gran cantidad de detalles no observados anteriormente con tanta precisión.

Conviene señalar que la instantánea que sigue a estas líneas no representa los colores reales de Júpiter (dado que el telescopio James Webb opera en el rango del infrarrojo). Es decir, se trata de imágenes a falso color donde los datos registrados en el infrarrojo se han trasladado al espectro de la luz visible, para tener una interpretación visual de las mismas.

Imagen de campo amplio del planeta Júpiter y dos de sus satélites, Adrastea y Amaltea, registrada por el instrumento NIRcam del telescopio James Webb usando dos filtros diferentes. NASA / ESA / Jupiter ERS Team

¿Qué detalles, entonces, podemos observar en la imagen?

⠀⠀1. Las auroras alrededor de los polos

Júpiter tiene un campo magnético muy intenso (14 veces superior al terrestre). Es, de hecho, el más extenso del Sistema Solar después del campo magnético del Sol (heliosfera).

El campo magnético de Júpiter atrapa las partículas cargadas del Sol y las dirige hacia las regiones polares (así se producen extraordinarias auroras), en un fenómeno equivalente a las auroras boreales y australes en la Tierra.

⠀⠀2. Una atmósfera tormentosa y la Gran Mancha Roja

Las regiones brillantes de la nueva imagen de Júpiter (tanto las manchas como las rayas de color blanco intenso) representan probablemente nubes tormentosas a gran altitud reflejando gran cantidad de luz solar. Por el contrario, las bandas oscuras muestran regiones con poca nubosidad.

Podemos apreciar que la mayoría de estas regiones blancas se concentran en el ecuador y en la Gran Mancha Roja (una enorme tormenta del tamaño de la Tierra con vientos de hasta 400 kilómetros por hora).

⠀⠀3. Los anillos de Júpiter

No sólo el planeta Saturno posee un sistema de anillos a su alrededor (aunque quizá sean los más conocidos): Júpiter también tiene su propio sistema de anillos.

Sin embargo, su espesor óptico es tan pequeño que sólo han podido ser observados mediante las sondas espaciales Voyager 1 y 2 y Galileo.

En las nuevas imágenes de Júpiter se puede apreciar claramente su sistema de anillos.

⠀⠀4. Los satélites Adrastea y Amaltea

El telescopio James Webb ha registrado también dos de los satélites más cercanos (y a la vez, más pequeños) de Júpiter: Adrastea (el punto de luz muy tenue en el borde de los anillos) y Amaltea (el punto brillante en el extremo izquierdo de la imagen).

Ambos forman parte de los satélites interiores de Júpiter.

Un precedente para estudiar planetas extrasolares

Toda esta información sobre Júpiter ha sido posible gracias a la gran capacidad del James Webb para registrar imágenes en el infrarrojo.

En este sentido, se espera que este telescopio permita estudiar con detalle los exoplanetas o planetas extrasolares (debido a su emisión infrarroja).

¿Por qué tiene importancia este estudio preliminar de nuestro gigante gaseoso? Una de las posibles respuestas sería que de los 5 000 exoplanetas descubiertos en la actualidad, unos 1 500 serían planetas similares a Júpiter.

Pero mientras estos esperados resultados llegan, disfrutemos de estas nuevas y espectaculares imágenes de nuestro vecino Júpiter. Al menos, con el mismo entusiasmo y admiración con el que Galileo abrió, cuatro siglos antes, una nueva etapa en la observación astronómica.

[Oscar del Barco Novillo: profesor asociado en el área de Óptica, Universidad de Murcia. / / Fuente: The Conversation. Texto reproducido bajo la licencia Creative Commons.]

▪◾▪



Perseverance ofrece nuevos detalles sobre la historia geológica del cráter marciano Jezero

Edgar Hans Cano


El 18 de febrero de 2021 aterrizó en Marte Perseverance, el mayor y más caro vehículo de exploración extraterrestre jamás construido para buscar rastros de vida. Desde entonces, el rover de la NASA no ha dejado de darnos nuevos datos e imágenes sobre el planeta rojo.

Cuatro estudios publicados (en estos días) en las revistas Science Science Advances aportan nuevos detalles sobre la petrología y la distribución de las distintas capas que conforman la base del cráter marciano Jezero. Este emplazamiento fue designado como lugar de aterrizaje para el vehículo en base a su fuerte potencial astrobiológico y a sus atributos para facilitar el retorno de la muestras recolectadas.

“La zona en la que probablemente instalemos el primer depósito a finales de este año es muy llana, por lo que las misiones de retorno de muestras serán más sencillas de llevar a cabo”, explica Kenneth Farley, profesor de geoquímica en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) y autor principal de uno de los cuatro estudios publicados.

Este ‘inspector Gadget’ espacial ha usado diferentes instrumentos diseñados para ahondar en la historia y la composición del cráter. Las investigaciones actuales se basan en muestras y fotografías tomadas durante los primeros 286 días de recorrido de Perseverance.

Imagen de Marte tomada por el instrumento Mastcam-Z de Perseverance. / NASA

Un pasado fluvialmente activo

Las imágenes orbitales de Jezero indican que este albergaba un lago con dos canales principales, uno de entrada y otro de salida, lo que sugiere que era fluvialmente activo en el pasado. De hecho, los restos de un antiguo delta confirmaban hace poco que, efectivamente, el agua fluyó alguna vez en Marte. Estas características favorecen un entorno anteriormente habitable con un alto potencial de conservación de firmas biológicas, lo que motiva la exploración y los planes para el retorno de muestras.

“El agua probablemente contribuyó a la formación del terreno de Marte, especialmente hace más de 3.000 millones de años. El planeta perdió la mayor parte de su agua superficial hace unos 2.000 millones de años y, desde entonces, el viento ha jugado un papel importante en la configuración del paisaje actual”, explica Yang Liu, del Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) y autor principal de otra de las cuatro investigaciones.

En línea con esta hipótesis, en uno de los estudios de Science, Kenneth Farley y sus colegas han descubierto que la base del cráter está formado por rocas ígneas que fueron alteradas posteriormente por el agua. Así lo afirma también otra investigación publicada en Science Advances que detalla que los estratos de rocas son ricos especialmente en un par de minerales máficos: el piroxeno normativo y el olivino.

“Antes de la llegada de Perseverance, se formularon varias hipótesis sobre la naturaleza geoquímica de la base de Jezero, desde lacustre a eólica, pasando por corrientes de lava o volcánico. Los resultados de la SuperCam demuestran que las rocas son exclusivamente ígneas, apreciándose varios eventos de actividad volcánica que explican su distinta composición”, dice Juan Manuel Madariaga, investigador de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y coautor de los dos estudios mencionados anteriormente.

Una vez las muestras lleguen a la Tierra, se les aplicarán diversos procesos para conocer más sobre su origen y características: “La lista es extremadamente larga, pero los más obvios son determinación de las edades de las rocas, evaluación del paleoambiente en el que se formaron y alteraron, evaluación de la habitabilidad (y búsqueda de posibles firmas biológicas) en las fases acuosas, etc.”, enumera Farley.

Explorando el planeta rojo por capas

Como se ha comentado antes, en los numerosos meses que lleva Perseverance observando el terreno marciano, los investigadores han encontrado que los niveles inferiores son más ricos en piroxeno normativo, mientras que, Séítah, la unidad geológica más baja observada (y que cuenta con la densidad inferida más alta) es rica en olivino.

También en Science, el equipo liderado por Yang Liu ha investigado la petrología y la composición de Séítah usando imágenes multiespectrales y datos de fluorescencia de rayos X. “Nos sorprendió que la base estuviera hecha de rocas ígneas en lugar de sedimentarias. Esto complica nuestra comprensión de la historia de Jezero”, explica Liu. La identificación fue posible gracias a PIXL, que mapea las abundancias elementales de las muestras con una resolución de 0,12 mm, equivalente al grosor de un cabello humano.

Esta acumulación de rocas ígneas muestra similitudes con los meteoritos marcianos, que también expresan desequilibrio olivino. “Si una roca ígnea presenta desequilibrio químico significa que los minerales no han llegado a cristalizar con el tiempo suficiente para haber alcanzado dicho equilibrio entre ellos. Este hecho nos da una información extra sobre la naturaleza del magma de donde proceden, de ahí la importancia de las muestras obtenidas y los análisis petrológicos que se les realizarán posteriormente en la Tierra”, explica Madariaga.

Asimismo, también están presentes carbonatos, sulfatos, percloratos, silicatos hidratados y óxidos de hierro, aunque son poco abundantes, lo que sugiere condiciones lacustres en el cráter.

El vehículo espacial dispone de diferentes instrumentos con los que se pretende ahondar en la historia y la composición de Jezero. / NASA

Quince metros bajo la superficie de Jezero

Un último estudio de Science Advances detalla los resultados obtenidos por el Radar Imager for Mars Subsurface Experiment (RIMFAX) incorporado en Perseverance. Este ha hecho el primer sondeo de radar de penetración terrestre y, tras una travesía de casi tres kilómetros, el instrumento ha revelado las propiedades electromagnéticas y la distribución del lecho rocoso de Jezero a unos 15 metros por debajo de la superficie.

La información sugiere, una vez más, que la estructura en capas debajo de la base del cráter indicaría un historial de actividad ígnea y de exposición repetida al agua: “En las imágenes vemos capas inclinadas con buzamientos de hasta 15 grados, que se parecen mucho a las capas de los sedimentos deltaicos en la Tierra”, indica Svein-Erik Hamran, profesor de teledetección por radar en la Universidad de Oslo y primer autor del estudio.

Concretamente, las pendientes, los espesores y la morfología interna observados en la base del cráter pueden interpretarse como dos tipos de capas: magmáticas o sedimentarias. “Si estas capas son realmente capas sedimentarias de un delta más antiguo enterrado, entonces ha habido varios episodios de actividad de agua en el cráter”, asegura el docente noruego.

Si todavía quedan dudas sobre el origen de las capas es porque “RIMFAX puede generar imágenes de estructuras geológicas, pero no puede determinar la composición con mucha precisión, con lo que es difícil saber si una roca es sedimentaria o ígnea. Si el radar pudiera penetrar más profundamente, tal vez daría una imagen más clara de cómo se formó el subsuelo”, aclara Hamran.

Tras estos avances sobre los primeros 286 días de travesía, los investigadores seguirán explorando el boquete donde aterrizó el rover: “Examinaremos rocas similares, una vez que lleguemos a la cima del delta y otros emplazamientos, que nos ayudarán a comprender todavía mejor su origen”, cuenta Farley. A lo que Liu añade que esperan “devolver las muestras recolectadas por Perseverance y analizarlas con métodos de mayor resolución en la Tierra”.

Referencias: Farley et al “Aqueously altered igneous rocks sampled on the floor of Jezero crater, Mars”. Science (2022) // Liu et al. “An olivine cumulate outcrop on the floor of Jezero crater, Mars”. Science (2022) // Hamran et al. “Ground penetrating radar observations of subsurface structures in the floor of Jezero Crater, Mars”Science Advances (2022) //Wiens et al Compositionally and density stratified igneous terrain in Jezero crater, Mars”Science Advances (2022)
Fuente: agencia SINC.

Related Articles

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.

Back to top button