PHAS
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Tijuana B.C. M茅xico No. 182 Nov. 2014
Volcanes j贸venes
en la Luna
Entrevista a
Webster Cash
Campos cubiertos de escarcha
en Marte $15.00 m.n. / $1.2USD
Equipo Editorial:
Editor especial: Marco Estrada Editor de imagen: Marco Estrada Editor de producción: Marco Estrada Editor Web: Marco Estrada
Presidente: Marco Estrada
Consejero delegado: Marco Estrada
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NASA
Marco Estrada
Administrador de servicios: Marco Estrada
Créditos de información:
http://ciencia.nasa.gov/cienciasespeciales/24nov_imps/ http://www.esa.int/esl/ESA_in_ your_country/Spain/Campos_cubiertos_de_escarcha_en_Marte http://www.cienciaxplora.com/astronomia/lluvia-estrellas-cometa%E2% 80%98matusalen%E2%80%99-duramas-mes_2014110400048.html Publicidad http://adsoftheworld.com/media/ print/orion_telescopes_moon El contenido de este material no tiene fines de comercialización. Cumple con servir de apoyo en la materia de Diseño VI. 30 de Noviembre del 2014 Versión no impresa
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La lluvia de estrellas del cometa ‘Matusalén’ dura más de un mes
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a lluvia de las Táuridas de este año no es precisamente un chaparrón, pero durará más de un mes (desde el 19 de octubre al 11 de diciembre). Coincide en parte con otras dos lluvias de estrellas: las Oriónidas y las Leónidas, por lo que resultará fácil observar los meteoros durante las próximas noches. Según la International Meteor Organization, el fenómeno cósmico alcanzará su punto de mayor extensión los días 4 y 5 de noviembre. Las partículas, provenientes de la constelación de Tauro, se caracterizan por su brillo y la larga estela que dejan en el cielo. Por este motivo, y por la fecha en que tiene lugar el
evento, se les conoce como ‘bolas de fuego de Halloween’. Aunque son claramente visibles, siempre que se eviten las luces de la ciudad, habrá que tener paciencia: se estima que solo unos cinco meteoros surquen el cielo cada hora. La claridad de la luna llena también dificulta su avistamiento, como ha ocurrido con las lluvias de estrellas del verano. Tanto las Táuridas del sur como las del norte son visibles desde ambos hemisferios. Los fragmentos proceden del cometa Encke, también conocido como cometa ‘Matusalén’ por su avanzada edad. Encke orbita alrededor del sol con un período aproximado de 3,3 años.
Volcanes jóvenes en la Luna
NASA
Ruth Netting NASA
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n el año 1971, los astronautas de la nave espacial Apollo 15, en la órbita de la Luna, fotografiaron algo muy extraño. Los investigadores lo llamaron “Ina”, y parecía ser lo que quedó después de una erupción volcánica. No hay nada extraño respecto de los volcanes en la Luna, per se. Gran parte de la antigua superficie de la Luna está cubierta por lava endurecida. Las principales características del “Hombre en la Luna”, de hecho, son viejos flujos basálticos depositados hace miles de millones de años cuando la Luna fue devastada por violentas erupciones. Lo extraño respecto de Ina era su edad. Durante mucho tiempo, los científicos planetarios han pensado que el vulcanismo lunar llegó a su fin hace alrededor de mil millones de años, y poco ha cambiado desde entonces. Sin embargo, Ina se veía notablemente nuevo. Durante más de 30 años, Ina siguió siendo un misterio,
una rareza “única” que nadie podía explicar. Pero resulta que el misterio es más grande que lo que cualquiera se imaginó. Utilizando el Orbitador de Reconocimiento Lunar (Lunar Reconnaissance Orbiter o LRO, por su sigla en idioma inglés), de la NASA, un equipo de investigadores dirigido por Sarah Braden, de la Universidad Estatal de Arizona, ha descubierto 70 paisajes similares a Ina. Ellos los llaman “parches irregulares”, o IMPs por su sigla en idioma inglés.
“¡El descubrimiento de nuevas características en la superficie lunar fue emocionante!”, dice Braden. “Observamos cientos de imágenes en alta resolución y, cuando encontré un nuevo IMP, fue el ‘plato fuerte’ del día”.
Vo lca n es jóven es en la Lu n a
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tiempo en el que los mamíferos estaban reemplazando a los dinosaurios como formas de vida dominante. “Este hallazgo es la clase de ciencia que literalmente va a hacer que los geólogos vuelvan a escribir los libros de texto sobre la Luna”, dice John Keller, un científico del proyecto del LRO, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés). Los IMP son demasiado pequeños como para ser vistos desde la Tierra; en promedio, la dimensión más grande alcanza menos que un tercio de milla (500 metros). Es por ello que, con excepción de Ina, no se los ha encontrado antes. No obstante, parecen estar esparcidos alrededor de la cara visible de la Luna.
“Los IMP no solamente son paisajes impresionantes, sino que también nos dicen algo muy importante sobre la evolución térmica de la Luna”
NASA “Los parches irregulares se ven muy distintos de las características lunares más comunes, como los cráteres de impacto, las fusiones de impacto y el material de las tierras altas”, afirma. “Realmente saltan a la vista”. En la Luna, es posible calcular la edad de un paisaje contando los cráteres. La Luna es bombardeada por una lenta “llovizna” de meteoroides que salpican su superficie y dejan así cicatrices de impacto. Cuanto más antiguo es un paisaje, más cráteres contiene.
En algunos de los IMP, se hallaron muy pocos cráteres, lo cual sugiere que no tienen más de 100 millones de años de antigüedad. Cien millones de años podría parecer mucho tiempo, pero en términos geológicos es apenas un abrir y cerrar de ojos. Los cráteres volcánicos que descubrió el LRO pueden haber estado en erupción durante el período Cretácico de la Tierra (la época del apogeo de los dinosaurios). Algunas de las características volcánicas pueden ser incluso más jóvenes, 50 millones de años, un
señala Mark Robinson, de la Universidad Estatal de Arizona, quien es además el principal investigador que trabaja con la cámara de alta resolución del LRO. “El interior de la Luna es, quizás, más caliente que lo que se pensaba previamente”. “Sabemos tan poco de la Luna…”, continúa. “La Luna es un mundo grande y misterioso por derecho propio y ¡solamente está a tres días de distancia! Me encantaría aterrizar sobre un IMP y tomar la temperatura de la Luna de primera mano usando una sonda de calor”. Algunas personas piensan que la Luna se ve muerta, “pero yo nunca creí eso”, dice Robinson, quien no descartará la posibilidad de futuras erupciones. “Para mí, siempre ha sido un lugar que invita a visitarlo; un sitio de magnífica belleza, un imán gigante en nuestro cielo que me atrae hacia él”. Los volcanes jóvenes simplemente han “echado leña al fuego” a la fascinación por la Luna. Robinson dice: “¡vamos!”
Campos cubiertos ANGELS de escarcha AND AIRWAVES
en Marte por ESA
Icatum apis perum et ligene latur?
Foto: ESA
Garganta en Hellas Chaos
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contrastan con el terreno congelado con sus tonalidades doradas, debidas al bajo ángulo de incidencia de la luz solar, de unos 25°. En sus flancos se puede apreciar un flujo de sedimentos que descienden por la ladera.
n día despejado en plena temporada de tormentas de polvo, la sonda Mars Express de la ESA logró fotografiar el interior de la gran Cuenca Hellas, de siete kilómetros de profundidad, desvelando la escarcha que se acumula sobre las formaciones de Hellas Chaos. La Cuenca Hellas se encuentra en las tierras altas del sur de Marte, y sus 2.300 kilómetros de diámetro la convierten en una de las mayores cuencas de impacto de nuestro Sistema Solar. Se calcula que se formó hace unos 3.800-4.100 millones de años, durante un intenso bombardeo de asteroides y cometas que acribilló los planetas del Sistema Solar interior. Desde su formación, Hellas ha sufrido la acción del viento, el hielo, el agua y la actividad volcánica. La mayor parte de las tormentas de polvo que asolan todo el planeta se originan en esta región.
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La zona que se puede ver aquí se conoce como Hellas Chaos, y se encuentra al sur de la parte central de la cuenca. Esta fotografía fue tomada por la Cámara Estéreo de Alta Resolución (HRSC) de Mars Express el 23 de enero de 2014. La mayor parte de la región está cubierta de escarcha de dióxido de carbono, aunque en algunos lugares aflora el fondo de la cuenca. Las crestas que cruzan el centro de la imagen
Al norte (derecha) de estas crestas el terreno desciende hasta una gran garganta que discurre de este a oeste (se distingue mejor en la vista topográfica), en cuyo fondo se pueden ver numerosos montículos con superficies irregulares. Un poco más a la derecha se pueden distinguir los contornos curvilíneos de grandes fosas de sublimación, esparcidas sobre un terreno con patrones poligonales. Estas estructuras son el resultado de la contracción y relajación del suelo durante los ciclos de congelación y deshielo que acompañan al cambio de las estaciones. En esta imagen también se pueden distinguir varios cráteres de impacto. En la esquina inferior derecha llama la atención un cráter de paredes estratificadas. Las vetas oscuras en su
Topografía de Hellas Chaos
Foto: ESA
interior podrían ser dunas de polvo acumulado por los vientos predominantes en la región. En la esquina superior derecha destaca una gran ‘mesa’ de superficie plana, cuyos flancos están cubiertos de una masa de polvo que parece fluir hacia la depresión que la rodea. Al fondo de la ladera se pueden distinguir los bordes paralelos de las distintas capas de sedimentos que se desprendieron de la mesa. En el límite norte de esta región se puede ver una serie de cráteres más pequeños, varios de ellos rodeados de escombros con una apariencia fluida. Estas formaciones indican la presencia de hielo en el subsuelo, que se derritió durante los impactos que los formaron. En la parte izquierda de la imagen se encuentran dos formaciones dignas de mención. En la esquina inferior se pueden ver dos cráteres solapados, con el más pequeño a caballo sobre el borde del mayor. Los dos han sufrido una fuerte erosión y presentan in-
teresantes estructuras en su interior. En la esquina superior se encuentra una pequeña depresión salpicada de curiosas crestas y bloques con la misma textura irregular que los montículos en la parte central de la imagen. El origen de la región Hellas Chaos sigue siendo sujeto de debate. Una hipótesis sugiere que la Cuenca Hellas se llenó de sedimentos, que fueron erosionados de forma caprichosa por la acción del viento y del agua.
Otra posibilidad sería que estas estructuras sean producto de la actividad volcánica. El mapa del entorno de Hellas Chaos muestra grandes flujos de lava a su alrededor, que podrían haberse originado en la cercana región volcánica de Amphitrites Patera. Estas formaciones también podrían ser el resultado de flujos de lava en el interior de la propia Cuenca Hellas, posteriores al impacto que la formó.
Hellas Chaos en 3D Foto: ESA
Ca m po s c u biert o s d e es ca rc ha en Ma rt e
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Entrevista a Webster Cash
Uno de los padres del starshade o “sombra estelar” e inventor del aragoscopio Astronomía Online se enorgullece en presentar una entrevista exclusiva con el astrofísico estadounidense Webster Cash, experto mundial que durante los últimos diez años ha estado a la vanguardia del diseño y desarrollo de técnicas ópticas de avanzada para la detección, observación directa y caracterización de exoplanetas. Dr. Cash, hace diez años usted se abocó a trabajar en ese problema, y lo solucionó descubriendo el diseño óptimo, similar a los pétalos de una flor, para implementar un starshade o “sombra estelar”. ¿Puede comentarnos el proceso de investigación que realizó? Inicialmente, comencé trabajando con el concepto de una cámara oscura como la lente ideal. En términos ópticos, el orificio de una cámara oscura no tiene errores de fase, de transmisión ni de reflectividad; sólo un poco de dispersión a su alrededor y, por supuesto, difracción. Adapté una parte del trabajo que se estaba haciendo sobre la apertura de los coronógrafos internos en la Universidad de Princeton, y pude reducir el tamaño del orificio a solamente diez metros. El disco ocultador alrededor del orificio tendría que tener unos trescientos metros de diámetro. Si bien sería un excelente “buscador de vida” para realizar análisis espectroscópicos de planetas similares a la Tierra, algunos de mis colegas en la empresa Northrop Grumman me hicieron notar que cualquier disco de un diámetro superior a los 100 metros seguramente usaría la totalidad de la carga útil de un lanzador Delta IV Heavy, el mayor cohete disponible actualmente, y el lanzamiento de un disco de 300 metros resultaría prohibitivamente costoso. Ellos me preguntaron si había considerado la posibilidad de usar una cámara oscura inversa, es decir, un
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disco ocultador más pequeño, que cubriría la estrella permitiendo la observación del resto del sistema. Otros científicos habían analizado ese tipo de diseños antes, y habían llegado a la conclusión de que serían demasiado grandes; de todas formas, nosotros coincidimos en que si el problema de la difracción, que requería un disco tan grande, podía resolverse mediante una nueva función de apodización, obtendríamos algo muy valioso. Ud. parece tener un vívido recuerdo del momento exacto en que encontró la función de apodización ideal para la “sombra estelar”. ¿Lo describiría como uno de los momentos más altos de su carrera? ¿Cómo lo experimentó en ese entonces? Momentos como ése son poco usuales y muy especiales. Yo había trabajado durante meses intentando soluciones infructuosas, así que cuando de repente todo comenzó a funcionar, fue uno de los grandes momentos de mi vida, absolutamente. Estaba tan seguro de que había descubierto algo valioso, que me fui directo a mi casa para celebrar con mi esposa. Ella todavía estaba en su trabajo, así que abrí una botella de champagne y comencé a brindar sin esperarla. Durante los dos meses siguientes, logré reducir el tamaño hasta el rango de los 50 metros usando una función hipergaussiana desplazada.
También contraté tiempo de procesamiento en una supercomputadora de la Universidad de Princeton para realizar una búsqueda general de funciones cercanas a la hipergaussiana desplazada, y determinar si el tamaño podría reducirse aún más. La computadora encontró algunos diseños con ondulaciones a lo largo de los pétalos, que lograban reducir el tamaño en otro 25 por ciento. Sin embargo, las ondulaciones tienen algunas desventajas en cuanto a la restricción de paso de banda y a los requerimientos de rigidez de la forma del starshade, por lo que el diseño óptimo sigue siendo el de la función hipergaussiana, con el agregado de algunas ondulaciones de acuerdo a los objetivos puntuales de la misión. ¿Cuáles son las ventajas de usar una “sombra estelar” independiente en lugar de un coronógrafo estelar en el interior del telescopio? La desventaja de un starshade es la necesidad de tener una segunda nave espacial volando en formación con el telescopio, pero las ventajas son numerosas. Un coronógrafo interno implica que la luz de la estrella ingrese al telescopio junto con la luz del planeta. Dado que la estrella es unas diez mil millones de veces más brillante que el planeta, aún la cantidad más pequeña de luz dispersa o difracción va a ahogar la señal del planeta. Crear un telescopio que pueda controlar toda la luz entrante a ese nivel es muy, muy difícil. El diseño de
un instrumento así tendría un menor rendimiento, un paso de banda restringido, y requerimientos mucho más estrictos de control térmico y orientación. Somos muchos los que pensamos que los starshadesserían, en definitiva, mucho más poderosos y menos costosos, a pesar de los costos que implica la necesidad de una segunda nave espacial. Recientemente la NASA le otorgó una subvención para continuar desarrollando un nuevo concepto, que Ud. denominó “Aragoscopio”. ¿Puede comentarnos hace cuánto tiempo viene trabajando en él, y cuál es su principio de funcionamiento? Hace unos cuatro años me encontré con un colega, Ivan Bekey, en una reunión del NIAC, y él me preguntó si conocía alguna manera de fabricar una óptica difractiva liviana, de unos 200 metros de diámetro, que pudiera proveer imágenes de alta resolución de la Tierra desde una órbita geosincrónica. No pude darle una respuesta en ese momento, pero la idea me dejó intrigado y trabajé en varios conceptos posibles. Dos años más tarde, se me ocurrió la idea del Aragoscopio, y he continuado trabajando en ese concepto a un bajo nivel durante los últimos dos años. En cuanto al principio de funcionamiento, la forma de los pétalos de un starshade está diseñada para remover la luz que naturalmente se difracta alrededor de un disco ocultador y “contamina” su sombra. Una cantidad sorprendentemente grande de luz se difracta concentrándose en el eje central de la sombra detrás del disco. Esto se conoce desde 1818, cuando François Arago demostró que la luz difractada crea un punto brillante en el centro de la sombra de un disco. Elegí ese nombre para el Aragoscopio porque el concepto básico es obtener una imagen de mayor eficiencia a partir de esa luz difractada. Dado que la luz se difracta en los bordes del disco, su resolución angular está limitada por el tamaño del disco de bajo costo, en lugar de depender del tamaño del telescopio,
que es mucho más costoso. Esto resulta muy importante cuando determinadas observaciones requieren telescopios con una apertura de varios metros de diámetro. La descripción del Aragoscopio difundida por el NIAC menciona una resolución hasta mil veces superior a la del Telescopio Espacial Hubble. ¿Cuál sería el tamaño mínimo para el disco ocultador y el telescopio para poder lograr algo así? La resolución del Hubble es de alrededor de 0,1 segundos de arco. Para lograr una resolución de 100 microsegundos de arco, se necesitaría un Aragoscopio con un disco de casi un kilómetro de diámetro. Entiendo que varios ingenieros aeroespaciales han estudiado el lanzamiento de estructuras desplegables de ese tamaño en forma de anillo, y determinaron que serían factibles, aunque muy costosas. Además, detrás del disco debería ponerse el telescopio más grande que sea posible construir. Para terminar la entrevista, me gustaría que hablemos un poco de sus demás intereses de investigación. Ud. formó parte del equipo de la Universidad de California en Berkeley que lanzó en un cohete sonda el primer telescopio para obtener imágenes en las longitudes de onda del ultravioleta extremo. Eso fue hace 41 años, y sin embargo muchos científicos consideran que el campo de la astronomía en esa región del espectro electromagnético sigue en pañales. En su opinión, ¿cuáles son las mayores limitaciones que impiden el progreso en ese área? En el pasado, la NASA solía considerar importante el hecho de mantener un portfolio diversificado de misiones de ciencia espacial. Ese criterio cambió, y ahora lo importante para la agencia es tener al menos una misión muy grande. Toda aquella iniciativa científica que no puede obtener una cantidad importante de “votos” de la comunidad astronómica termina
teniendo una prioridad más baja. Hasta hace pocos años, había un programa exitoso de lanzamiento de cohetes sonda en el Naval Research Lab [NdR: Laboratorio de Investigación Naval, ubicado en Washington, Estados Unidos] pero la NASA lo canceló. En épocas donde la financiación presupuestaria está restringida, una situación que en la actualidad prevalece todo el tiempo, solamente los temas científicos más populares obtienen financiación. En este sentido, si bien la astronomía en el ultravioleta extremo es muy interesante, está restringida a la observación de coronas estelares, atmósferas de enanas blancas y el medio interestelar cercano. Teniendo esta situación en cuenta, ¿Ud. cree que el boom del turismo espacial suborbital proveerá oportunidades de bajo costo para lanzar instrumentos astronómicos similares a los que se incluyen actualmente en los cohetes sonda? El boom del turismo espacial es la consecuencia comercial de la próxima generación de cohetes. Las compañías privadas que están construyendo estos vehículos de lanzamiento son asombrosas, y estoy entusiasmado por el potencial que esto tendrá para el avance de la ciencia espacial. De hecho, ya he obtenido el permiso para un vuelo de prueba a baja altura en el vehículo de Masten [NdR: se refiere al prototipo Xombie, de la compañía Masten Space Systems] desde Mojave, California. Cuando estos nuevos lanzadores alcancen el espacio, con un poco de suerte en apenas un par de años, los científicos espaciales tendremos un nuevo paradigma de trabajo. Estimo que la NASA proveerá la financiación para que cada grupo de investigación pueda tener su propio cohete. Un experimento podrá ser lanzado al espacio en un cohete por unos pocos minutos, descender nuevamente a tierra, ser reabastecido de combustible y volver a ser lanzado rápidamente.
Ent rev is t a a Webs t er Ca s h
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