Messenger (NASA) encuentra agua helada en los polos de Mercurio


Hoy se publican en Science Express tres artículos que muestran una evidencia muy firme para la existencia de agua en forma de hielo en los cráteres que se encuentran en sombra de forma permanente en los polos del planeta Mercurio; se cree que el origen de esta agua líquida está en los impactos de cometas y asteroides ricos en elementos volátiles. Estos tres resultados han sido obtenidos gracias al satélite Messenger de la NASA. El espectrómetro de neutrones de Messenger ha medido los neutrones de alta energía que se producen bajo la superficie del planeta a partir de los rayos cósmicos que inciden sobre el planeta; se ha observado un déficit de neutrones en los cráteres en sombra y se cree que es debido a su absorción por agua helada. Las medidas por radar indican zonas brillantes asociadas a la presencia de hidrógeno, lo que apunta a que el hielo está recubierto de una fina capa de hidrógeno. Las medidas topográficas indican que la distribución de hielo es estable, lo que indicaría que el hielo se acumula en las regiones permanentemente en sombra. Más información en la página web de Messenger. Los tres artículos técnicos son David J. Lawrence et al., “Evidence for Water Ice Near Mercury’s North Pole from MESSENGER Neutron Spectrometer Measurements,” Science Express, Nov. 29, 2012 [DOI], Gregory A. Neumann et al., “Bright and Dark Polar Deposits on Mercury: Evidence for Surface Volatiles,” Science Express, Nov. 29, 2012 [DOI], y David A. Paige et al., “Thermal Stability of Volatiles in the North Polar Region of Mercury,” Science Express, Nov. 29, 2012 [DOI].

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La evolución de la energía oscura

Me ha gustado esta figura que ilustra muy bien que la energía oscura es un fenómeno “reciente” en la historia del universo. La energía oscura, la causa “desconocida” de la reciente expansión acelerada del universo, fue descubierta gracias a las supernovas de tipo Ia, pero hoy en día ha sido observada (confirmada) por muchos otros medios. Se trata de un fenómeno “reciente” ya que no se observa para corrimientos al rojo z>2. En la época de la recombinación, cuando el universo tenía unos 375.000 años y “cristalizó” el fondo cósmico de microondas, no había energía oscura en el universo. ¿Qué puede ser la energía oscura? La hipótesis más socorrida es que está asociada al vacío, a una especie de “antigravedad” asociada al vacío que se modela mediante una constante cosmológica como fuente, es decir, colocada en el miembro derecho de la ecuación de Einstein, en lugar de en el izquierdo, donde la colocó Einstein para lograr un universo estático. La NASA tiene un programa bastante completo para el estudio de la materia oscura y de la energía oscura, como nos cuenta Neil Gehrels, “NASA’s Dark Matter & Dark Energy Program,” NASA/GSFC, SpacePart12, Nov. 5, 2012 [slides, vídeo CDS]. Por cierto, el vídeo de la charla (media hora) está bastante bien y se centra en el futuro, tanto JWST como WFIRST.

Francis en Amazings.es sobre los decepcionantes resultados de Gravity Probe B

“Las misiones científicas de la NASA están gafadas. El satélite Gravity Probe B (GP-B) es un buen ejemplo. Ha costado 750 millones de dólares y se ha limitado a confirmar lo que ya se sabía y con un margen de error inferior al logrado por experimentos anteriores. La misión fue ideada en 1959 y su primera fase, Gravity Probe A, lanzada en 1976, fue todo un éxito, aunque no logró medir el efecto buscado; pero la segunda fase ha sufrido los problemas de financiación de la NASA y tuvo que esperar a 2004 para su lanzamiento. En 2007, tras la publicación de los primeros resultados preliminares, se supo que los resultados finales serían una decepción, no podían ser tan precisos como se pretendía. Las cartas estaban echadas  y el artículo que se acaba de publicar en Physical Review Letters confirma el efecto de De Sitter con un error del 0’3% y el efecto de Lense y Thirring con un error del 20%. El primer efecto ya había sido confirmado por la sonda Cassini de la NASA en 2003 con un error del 0’002% (150 veces mejor que GP-B). Shweta Krishnan en Sky & Telescope nos recuerda que el segundo efecto ha sido confirmado por las medidas de la posición de la Luna en su órbita gracias a los retroreflectores instalados por la misión Apollo con un error del 0’15% (130 veces mejor que GP-B); sin embargo, la alta precisión de esta última medida ha sido puesto en duda por algunos científicos. Aún así, los satélites LAGEOS y LAGEOS-2 también han medido dicho efecto con un error inferior al 10%. Por tanto, GP-B aporta poco a lo ya conocido.”

Si quieres seguir leyendo sigue el siguiente enlace a Amazings.es.

PS (13 mayo 2011): Los problemas de GP-B nos los cuenta también Eugenie Samuel Reich, “Troubled probe upholds Einstein. General relativity vindicated, but was the mission worth it?,” News, Nature 473: 131-132 (2011). Merece la pena leer los comentarios.

PS (21 mayo 2011): Ya ha aparecido en ArXiv el artículo con los primeros resultados de Gravity Probe B.

El último vuelo del transbordador espacial Discovery se retrasa hasta abril de 2011

La NASA programó el penúltimo vuelo del transbordador espacial Discovery para el 3 de noviembre de 2010, pero una fuga de gas (hidrógeno) pospuso el lanzamiento. El 3 de diciembre la NASA ha anunciado que el Discovery no será lanzado al menos hasta el 3 de febrero de 2011, por pequeños problemas técnicos en las reparaciones emprendidas y para realizar más pruebas sobre unas grietas que se observaron en los tanques. La histórica última misión del Discovery (llamada STS-134) no se producirá por tanto hasta como pronto el 1 de abril de 2011 (la misión STS-133 hasta el 3 de febrero de 2011). A los aficionados a la ciencia y a la física este retraso supone un nuevo contratiempo para el lanzamiento y puesta en marcha de la última pieza que le falta a la Estación Espacial Internacional, el Espectrómetro Magnético Alfa o AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer) que está planificado para la última misión STS-134 del Discovery. Este experimento observará rayos cósmicos desde la ISS en busca de señales de la existencia de la materia oscura (de las partículas elementales que la constituyen, si es que las hay). Una pena, pues es otro retraso más para el AMS-02 que parece que está gafado. Aún así, lo importante es que en ciencia unos meses o unos años son un puro suspiro. Nos lo ha contado Adam Mann, NASA delays space shuttle flight until 2011,” The Great Beyond, Dec. 03, 2010.

Fábulas con moraleja: Los rusos utilizaron un lápiz, mientras la NASA gastaba dinero en un bolígrafo espacial

La web está repleta de fábulas con moraleja, historias falsas (fake) muy populares, que bien podrían ser verdad, pero que en la mayoría de los casos son inventadas. La historia “los americanos son así” también titulada “los rusos utilizaron un lápiz” es muy conocida y hay gente que hasta se la cree (me han dicho que llegó a ser contada en un programa radiofónico de Goma Espuma, no sé si será verdad). La wikipedia ya aclara que la historia es falsa. Permitidme una incursión en el mundo de las fábulas con moraleja en internet. Un mundo repleto de curiosidades y en el que uno puede aprovechar para aprender historias de la historia.

Los americanos son así. 
Cuando la NASA inició el lanzamiento de astronautas, se dieron cuenta enseguida de que los bolígrafos no funcionarían con gravedad cero. Para resolver este problema, la NASA contrató a Accenture (la actual Andersen Consulting). Una década y 12.000 millones de dólares después, la NASA disponía de un innovador bolígrafo que escribía con gravedad cero, hacia arriba y hacia abajo, bajo el agua, en prácticamente cualquier superficie, incluido el cristal, y en un rango de temperatura de desde por debajo de cero hasta más de 300ºC .  
Los rusos utilizaron un lápiz.” [visto en la web]

Obviamente, la historia es falsa. Basta buscar en la wikipedia Space Pen: “un bolígrafo que escribe en cualquier ángulo, incluso invertido, en condiciones extremas de frío y calor extremos y escribe en un entorno de gravedad cero, por eso la NASA y la Agencia Espacial Rusa lo usan.” Más abajo aclaran la fábula.

Existe una leyenda urbana en Estados Unidos acerca de que la agencia espacial americana NASA había gastado algunos millones de dólares para desarrollar el Space Pen y que los rusos solo usaban un lápiz en sus viajes espaciales. En realidad, sí se han utilizado portaminas y lápices pero se dieron cuenta que las puntas rotas en estado de gravedad cero y la naturaleza inflamable de la madera del lápiz serían peligrosos para el correcto funcionamiento de los equipos y la integridad de los astronautas, una punta rota de lápiz en el ojo de un astronauta sería algo desagradable.

La NASA nunca solicitó a Paul Fisher desarrollar el Space Pen y él nunca recibió ningún tipo de financiación gubernamental para el diseño y producción. Fisher lo inventó independientemente y luego pidió a la NASA probarlo, lo que hizo varias veces antes de aprobar su funcionamiento. Luego de la creación del AG7 la agencia espacial americana y la rusa lo adoptaron como herramienta de escritura segura para los astronautas y hasta la actualidad se utilizan el los vuelos espaciales tripulados. Antes de esto se usaban lápices y pizarras de plástico.”

Fuente: Ciara Curtin, “Fact or Fiction?: NASA Spent Millions to Develop a Pen that Would Write in Space, whereas the Soviet Cosmonauts Used a Pencil,” Scientific American, December 20, 2006 [“The problem of weightless writing was not solved by either Soviet central planning or good old American sub-contracting, but by a private investor and a good idea“].

Historia verdadera de la NASA: Steve Garber (NASA History Web Curator), “The Fisher Space Pen.”

“La NASA contrató en 1965 a la empresa Tycam Engineering Manufacturing, Inc., en Houston, para desarrollar 34 bolígrafos espaciales con un coste de 4.382’50 $, es decir, 128’89 $ por bolígrafo. Muchos lo criticaron por que era un gasto innecesario. La NASA se echó para atrás y los astronautas usaron medios más baratos.

Paul C. Fisher de la empresa Fisher Pen Co. decidió diseñar un bolígrafo capaz de funcionar en el espacio sin ningún tipo de financiación de la NASA. La compañía informó que había gastado alrededor de 1 millón de dólares de sus fondos propios para I+D y patentó su bolígrafo espacial AG-7.

Fisher le ofreció el bolígrafo a la NASA en 1965, pero la NASA no aceptó la oferta. En 1967, tras muchas pruebas, la NASA aceptó que los astronautas Apollo utilizaran los bolígrafos espaciales AG-7. Aproximadamente 400 bolígrafos Fisher fueron comprados por la NASA con un precio de 6 $ la unidad para el Proyecto Apollo. La Unión Soviética compró 100 bolígrafos Fisher y 1000 cartuchos de tinta en febrero de 1969 para su uso en los vuelos espaciales Soyuz. En la actualidad tanto rusos como americanos usan estos bolígrafos en sus misiones espaciales.

Para la empresa Fisher fue una gran publicidad que sus bolígrafos espaciales fueran utilizados en la Luna por los astronautas y la empresa se dividió, siendo Fisher Space Pen Co. la que los fabrica en la actualidad.”

Éxitos y fracasos de la Phoenix en Marte (o no es oro todo lo que reluce)

¿Que el explorador Phoenix ha “tocado” agua en Marte es una noticia? No, la noticia es que la haya “tocado” tan tarde. Le ha costado demasiado, como nos recuerda Richard A. Kerr, “Phoenix’s Water May Be Gumming Up the Works,” Science, vol. 321. no. 5890, p. 758, 8 August 2008 . Fue un éxito su aterrizaje (por cierto con hardware y software de la “fallecida” Mars Polar Lander), lo ha sido su intrumentación (que funciona correctamente y ha encontrado que el suelo marciano es alcalino y no ácido, como se creía), y lo ha sido que encontrara hielo (aunque las observaciones orbitales indican que la Phoenix está rodeada de hielo por doquier). Pero, ¿para qué se envió la Phoenix a Marte? Para encontrar señales inequívocas de que la vida fue posible en el pasado geológico marciano. ¿Las ha encontrado? No, todavía no. ¿Hay esperanza? Según R.A. Kerr, desafortunadamente, no. 

En los 1970s, las dos Viking confirmaron que en el polo norte marciano había agua helada (H.H. Kieffer et al. “Martian North Pole Summer Temperatures: Dirty Water Ice,” Science, vol. 194, no. 4271, pp. 1341-1344, 17 December 1976, gracias a las observaciones térmicas y de reflectancia) y que en el polo sur había fundamentalmente dióxido de carbono helado (H.H. Kieffer, “Mars south polar spring and summer temperatures. A residual CO2 frost,” J. Geophys. Res., vol. 84, pp. 8263-8288, 1979), más recientemente también se ha encontrado agua. El agua que encontraron las Viking en Marte estaba “sucia” pero no se pudo determinar exactamente qué la ensuciaba.

Una de las misiones de la Phoenix es analizar la “suciedad” del hielo que se encuentra en el suelo marciano en busca de materiales orgánicos. Entonces, ¿por qué le ha costado tanto “tocar” hielo marciano? La Phoenix ha tenido problemas con su Analizador TEGA (Thermal and Evolved-Gas Analyzer). El brazo robótico introduce una muestra de tierra marciana en una pantalla, se procede a removerla para separar la “suciedad” de la tierra, y luego se introduce ésta en la celda de muestras de la TEGA. Sin embargo, todo ha sido más complicado de lo esperado. Los científicos han tenido que vibrar la pantalla muchas veces durante varios días con objeto de conseguir que se rellenara la celda de muestras. Nadie sabe el porqué ha costado tanto (palabras de uno de los encargados del “meneo,” Douglas Ming del NASA’s Johnson Space Center, de Houston, Texas). Las ideas tratando de explicarlo “rebosan” las mentes de los técnicos. Por ejemplo, quizás las partículas más finas se cargan electroestáticamente, triboeléctricamente, como cuando nos da una descarga la puerta del coche tras habernos cargado por frotamiento entre nuestra ropa y el asiento. No se conoce la respuesta, aún.

La presión sobre las “cabezas” de los científicos encargados de la misión es muy grande. De hecho, algunas de las vibraciones de la pantalla del analizador TEGA, aparentemente, causaron un cortocircuito eléctrico, lo que hizo pensar a algunos científicos que el próximo análisis con la TEGA podría ser el último. Por ello, decidieron ir a lo fácil, “tocar” hielo de agua “sucio” recogido a 5 cm de profundidad. Quizás pudiesen encontrar alguna materia orgánica preservada en dicho hielo. Pero ha costado muchos días, casi 30, un tercio de la misión planificada originalmente, lograrlo. Lo que debería haber sido “trivial” ha costado muchísimo. ¿Y qué es lo que ha encontrado el TEGA? Nada, ninguna señal de restos orgánicos. El experimento se repitió, según el investigador Raymond Arvidson, de la Washington University en St. Louis, Missouri, con más vibraciones (meneos) y tampoco encontramos nada. “De todas las cosas que pensamos que podrían ir mal, esta era la menos esperada.”

¿Por qué ha sido todo “tan difícil”? ¿Por qué ha costado tanto? Nadie lo sabe. Quizás están afectando los grandes cambios de temperatura que sufren las muestras durante el “meneo” de varios días (en las pruebas previas en la Tierra no se sometió a TEGA a cambios térmicos tan drásticos). ¿Tendrían que haber hecho pruebas más “rigurosas” en la Tierra antes de enviar la Phoenix camino de Marte?

“¡Qué pena que hayamos necesitado 30 días para sólo “tocar” hieo!” se lamenta Arvidson. Quedan 6 células de muestras de la TEGA por usar, cada una requiere unos 7 días (terrestres) de trabajo. NASA ha prolongado la misión 30 días más. Hay tiempo suficiente. “Todavía queda mucho trabajo para nosotros” según Arvidson. ¿Podrán resolver el misterio que envuelve el análisis de las muestras y desde Tierra realizar las correcciones que logren que los próximos análisis sean todo un éxito? Muchachos, está en vuestras manos. Ánimo.

 

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Agua en el subsuelo de Marte (o no cayó lluvia en el pasado marciano)

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Nadie ha encontrado agua en Marte, todavía. La única traza de la posible existencia de agua en el pasado de Marte son las huellas dejadas por ésta en “deltas de ríos” o en “laderas de lagos”, que han sido interpretadas como debidas a la presencia de ríos de agua en el pasado “lejano” de nuestro planeta “hermano” (si nuestro planeta “hermana” es Venus). ¿Durante cuánto tiempo ha tenido que fluir agua en Marte para producir las huellas que observamos? Una serie de experimentos en el Eurotank de la Universidad de Utrecht han recreado en la Tierra la morfología marciana y han estudiado cómo se podrían haber formado [Kraal et al. “Martian stepped-delta formation by rapid water release,” Nature 451, 973-976 (21 February 2008), noticia en el Eurotank].

Han estimado la topografía inicial “razonable” de un cráter marciano, han introducido diferentes mecanismos de inyección de agua y han observado que sólo son compatibles con los resultados topográficos “reales” actuales si se considera que el agua “manó” desde el subsuelo marciano, en lugar de por precipitaciones (lluvia). Más, aún considerando las posibilidades de un único evento de “inyección de agua” o de un proceso reiterado de múltiples eventos, parece ser que la hipótesis más compatible con sus resultados “terrestres” es la de un sólo evento marciano. La duración de este evento se estima como muy corta, unos 10 años marcianos (recuerde que un año marciano son 687 días terrestres y que un día marciano son 24.6 horas, poco más que un día terrestre). La estimación de la cantidad de agua necesaria para formar las estructuras en “delta” observadas en Marte parece indicar que el agua “contenida” en el río Mississippi es suficiente (una cantidad de agua relativamente “pequeña”).

En la foto de arriba se observa una foto marciana de la región recreada (NASA), una reconstrucción 3D de la región y el modelo a escala construido en el Eurotank por los dos autores. Los autores han presentado un video (Quicktime, .MOV 150 Mb) mostrando los resultados de uno de los experimentos de acumulación de sedimentos. [Sin embargo, hoy lo he descargado un par de veces y no es reconocido como archivo .MOV correcto, así que no he podido verlo… espero que tú tengas más suerte y no te quedes con las ganas. ¿Alguién se atreve a enviarlo a youtube?].

Los parámetros más importantes del modelo a escala del flujo de agua y de su sedimentación son el número (adimensional) de Froude, el de Reynolds y el de Shields. El número de Froude (depende de la velocidad del fluido y de la aceleración de la gravedad) describe la transición entre flujo crítico y supercrítico que caracterizan el tipo de sedimentación que se presenta. El número de Reynolds (depende de la velocidad y de la viscosidad del fluido) determina si el flujo es turbulento o laminar. El número de Shields (depende de los esfuerzos de cizalla sobre el terreno y de las dimensiones del grano que lo constituye) es clave para entender el tipo exacto de las marcas sedimentarias que se producen en el anegamiento del terreno, lo que realmente se ha comparado con las visibles en el propio Marte.

En resumen, los deltas de laderas muy empinadas en Marte parecen ser debidas a episodios hidrológicos de corta duración que involocran una cantidad de agua “pequeña”, por lo que deben ser debidos a la emanación de aguas subterráneas hasta la superficie y no a procesos de precipitación. Quizás estos depósitos subterráneos de agua todavía existan bajo la superficie marciana (hay cierta evidencia pero no hay ninguna demostración definitiva). De existir estos depósitos de agua líquida quizás también alberguen algún tipo de vida microbiana. El futuro próximo nos deparará sorpresas.