Categoría: Astronomía

  • AGUA EN LA LUNA

    AGUA EN LA LUNA

    Para el guion de 2001 Una odisea espacial, la espectacular producción fílmica de Stanley Kubrick de 1968, Arthur C. Clarke imaginó una estación lunar estadounidense en el cráter Clavius, cercano al polo sur de nuestro satélite natural.[1] En el sitio de aterrizaje de la estación, los visitantes podían ver un cartel de bienvenida:

    WELCOME TO CLAVIUS BASE
    U.S. ASTRONAUTICAL ENGINEERING CORPS
    1994

    La estación podía ser totalmente autosuficiente en caso de emergencia. «Se podían producir todas las necesidades vitales a partir de las rocas del lugar», explica Clarke en la novela que escribió en paralelo con la producción de la película. «El hidrógeno, el oxígeno, el carbono, el nitrógeno, el fósforo, todos los elementos básicos para la vida podían hallarse en la Luna…si uno sabía en donde buscarlos».

    En la vida real no existen todavía estaciones en la Luna, ni necesidad urgente de hallar fuentes de elementos químicos o moléculas vitales en el satélite. De todas maneras, un par de artículos publicados en Nature Astronomy el 26 de octubre sugieren que la molécula de la vida por excelencia, la del agua, podría existir en cantidades suficientes en la superficie lunar como para hacer realidad la fantasía de Clarke de una estación autosuficiente en nuestro satélite.

    En el primero de los artículos[2], un equipo encabezado por Casey I. Honniball, hoy en día investigadora posdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, examinó la luz solar reflejada en la superficie lunar y encontró un patrón en el espectro de rayos infrarrojos en una longitud de onda particular (6 micrómetros) que se puede interpretar como evidencia de la presencia de agua en la Luna, porque la molécula de H2O absorbe la luz infrarroja precisamente en esa longitud de onda.

    Este procedimiento, que suena muy sencillo, requirió en realidad de instrumentos y análisis muy sofisticados, además del uso del Observatorio Estratosférico para la Astronomía en Infrarrojo (conocido como SOFIA por sus siglas en inglés). SOFIA es un enorme telescopio que capta energía en las longitudes de onda de la luz infrarroja; para poder hacerlo, el instrumento tiene que montarse en un avión Boeing 747 y volar a más de 13,000 metros de altitud para evitar la interferencia de la atmósfera terrestre.

    El Boeing 747 del observatorio SOFIA de la NASA

    Los datos compilados por los investigadores permitieron confirmar la presencia de agua precisamente en el cráter Clavius, donde Clarke imaginó la estación lunar, pero no en otros sitios más cercanos al ecuador de la Luna. El agua en Clavius podría estar atrapada en pequeños cristales, explica la Dra. Honniball[3], porque de otra manera se evaporaría y escaparía al espacio en las condiciones que prevalecen en la Luna. En lugares más ecuatoriales, la exposición más continua a los rayos solares habría ya evaporado cualquier rastro de agua hace ya mucho tiempo, tal vez incluso millones de años.

    El segundo artículo[4] es un análisis de imágenes de orbitadores lunares en el que se modela la distribución en la superficie del satélite de «trampas de frío» que permitirían la existencia de agua congelada en grandes porciones de la Luna. Estas trampas de frío no son otra cosa que zonas de sombra que, al tener relativamente poca exposición a la luz solar, permanecen a temperaturas que evitan la pérdida del agua atrapada en las rocas. Las simulaciones mostraron la existencia de numerosas, aunque pequeñas trampas de frío principalmente en el hemisferio sur, en donde se encuentra Clavius.

    Desde los tiempos de las misiones Apolo en los años sesenta y setenta se tenían indicios de la presencia de agua en la Luna, pero los análisis de Honniball y colaboradores son la primera prueba aparentemente irrefutable de la presencia de la molécula de H2O en la Luna. En 2009 ya se había detectado absorción de luz infrarroja en la longitud de onda de 3 micrómetros, lo que sugería la presencia de agua, pero que podía deberse también a la presencia del grupo hidroxilo (un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno unidos a otros átomos) y no necesariamente de agua (dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos en una molécula).[5]

    Localización aproximada del cráter Clavius, cerca del polo sur lunar

    Es importante recalcar que la detección de H2O en la Luna no implica depósitos extensos de agua en nuestro satélite. La concentración probable, según explica la Dra. Honniball, sería equivalente a dispersar unas doce onzas de líquido en un metro cúbico de material de la superficie lunar. (Esto es como derramar el contenido de una lata estándar de cerveza o refresco, unos 350 mililitros, en un tinaco común de mil litros de capacidad).

    Los exploradores que vivían en la Estación Clavius podían hallar en las rocas lunares todos los elementos naturales necesarios para la vida, según el relato imaginario de A. C. Clarke, «si sabían en donde buscar». Hoy, gracias al trabajo de Honniball y otros científicos, los colonizadores lunares del futuro sabrán «en donde buscar» agua: justo en Clavius, en donde Clarke lo imaginó hace más de cincuenta años.

    NOTAS Y REFERENCIAS

    [1] Kubrick y Clarke escribieron juntos el guion de 2001 Una odisea espacial, inspirados por el relato El centinela que el propio Clarke había escrito en 1951. En paralelo a la producción de la película, Clarke escribió la novela del mismo nombre, de donde se tomaron las citas para esta nota (edición 2006 de la serie Penguin Galaxy, Penguin Random House LLC, Nueva York.

    [2] Honniball, C.I., Lucey, P.G., Li, S. et al. (2020) Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA. Nature Astronomy. https://doi.org/10.1038/s41550-020-01222-x

    [3] Las declaraciones de C. I. Honniball aparecen en la nota de Kenneth Chang en la edición en línea de la sección de ciencia del New York Times (26 de octubre de 2020).

    [4] Hayne, P.O., Aharonson, O. & Schörghofer, N. (2020) Micro cold traps on the Moon. Nature Astronomy  https://doi.org/10.1038/s41550-020-1198-9

    [5] Pieters, C. M., Goswami, J. N., Clark, R. N., Annadurai, M., Boardman, J., Buratti, B. & Hibbitts, C. (2009). Character and spatial distribution of OH/H2O on the surface of the Moon seen by M3 on Chandrayaan-1. Science326(5952): 568-572.

  • Vulcano y el nuevo planeta Kepler-10b

    Cualquier aficionado a la serie de televisión Star Trek ha oído hablar del planeta Vulcano.  Se trata por supuesto del planeta natal del Sr. Spock, el frío y calculador compañero de aventuras de la tripulación del Enterprise.  Lo que poca gente sabe es que Vulcano es también el nombre de un supuesto planeta de nuestro sistema solar sobre cuya existencia se especuló con gran entusiasmo a finales del siglo XIX.


    La historia de Vulcano la narró con gran detalle Isaac Asimov en el número de mayo de 1975 de The Magazine of Fantasy and Science Fiction.  En 1843 el astrónomo francés Urbain Jean Joseph Leverrier analizó los datos existentes sobre el movimiento de Mercurio y se dio cuenta de discrepancias en su órbita que no podían ser explicadas por el efecto de otros planetas.  Leverrier propuso la existencia de un planeta, al que llamó Vulcano, en una órbita más cercana al Sol que Mercurio.  En los años siguientes, varios reputados astrónomos reportaron supuestas observaciones de tal planeta, pero nunca se pudo confirmar con certeza su existencia.

    En 1915, Albert Einstein pudo explicar con su teoría general de la relatividad las discrepancias que Leverrier había detectado usando los modelos de la mecánica clásica de Newton.  A raíz de ello la búsqueda del misterioso planeta Vulcano cesó, pero aún hoy en día hay astrónomos serios que consideran plausible la existencia de un planeta, o tal vez un grupo de asteroides, en la zona que se encuentra entre el Sol y Mercurio.  Curiosamente, es posible que la NASA haya encontrado un planeta con características similares al hipotético Vulcano, pero no en las inmediaciones de Mercurio sino en una estrella situada a 500 años luz de nuestro sistema solar.

    Desde su lanzamiento en marzo de 2009, el telescopio orbital Kepler ha obtenido datos muy valiosos en la búsqueda de los llamados exoplanetas.  Una de las estrellas más estudiadas es Kepler-10, un astro semejante al Sol en cuanto a tamaño y radiación que se encuentra a poco más de 500 años luz de distancia.  Hace unas horas, la NASA anunció el descubrimiento de un curioso planeta que orbita a muy poca distancia de Kepler-10 y que por su tamaño y composición es el planeta más parecido a la Tierra que se ha detectado.

    Un equipo de científicos encabezado por Natalie Batalha, del Centro de Investigación Ames de la NASA, ha podido confirmar la existencia del más pequeño de los exoplanetas conocidos hasta ahora.  El método consiste básicamente en observar la estrella y esperar a que algún planeta se interponga entre ella y nosotros (es decir, que se produzca un “tránsito” planetario).  Midiendo los cambios en la intensidad de la radiación de la estrella, es posible calcular el tamaño del planeta.  De esta manera, se ha podido establecer que Kepler-10b, como se conoce el nuevo planeta, tiene un diámetro apenas 40% mayor que el de la Tierra.

    Asimismo, midiendo los cambios que se producen por la interacción gravitacional entre la estrella y el planeta se pudo calcular que la masa de Kepler-10b es 4.6 veces mayor que la de la Tierra.  Estos datos de tamaño y masa permiten a su vez calcular para el nuevo planeta una densidad de 8.8 gramos por centímetro cúbico.  Nuestro planeta es el más denso de nuestro sistema, con una densidad promedio de 5.5 g/cm3.  Los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) tienen densidades menores de 1.7 g/cm3 ya que están constituidos en gran proporción por gases.  Saturno es el menos denso de los planetas y frecuentemente se dice que el planeta podría flotar en agua, ya que su densidad es menor de 1 g/cm3.

    Kepler-10b es entonces un planeta pequeño y sumamente denso.  Por eso los boletines de prensa han hecho énfasis en que el nuevo planeta debe ser rocoso y no constituido por gases, como la gran mayoría de los más de 500 exoplanetas que se han descubierto hasta ahora.  La densidad del nuevo planeta es similar a la de algunos metales (la densidad del cobre es, por ejemplo, de 8.96 g/cm3), y es probable que Kepler-10b esté formado principalmente por rocas y metales fundidos.

    Con el descubrimiento de un planeta relativamente pequeño y rocoso, es decir parecido a la Tierra, se ha especulado nuevamente sobre la posibilidad de la vida extraterrestre.  Sin embargo, Kepler-10b se encuentra fuera de la zona en la que la existencia de vida como la conocemos es posible.  El planeta se localiza apenas a tres millones de kilómetros de su estrella (cincuenta veces más cerca que la Tierra del Sol) y completa su órbita alrededor de la estrella en apenas 20 horas.  Es muy probable que las temperaturas en el planeta estén en los miles de grados y que el cuerpo entero esté formado por rocas y metales fundidos, definitivamente no un ambiente muy propicio para la vida.

    Si existiera en nuestro sistema solar el planeta Vulcano, sería parecido a Kepler-10b, aunque probablemente mucho más pequeño.  Sería un mundo perpetuamente calcinado formado por metales fundidos en ebullición y vapores venenosos, más parecido al taller de Vulcano, el dios romano del fuego y de la herrería que al planeta del Sr. Spock.

    El descubrimiento de Kepler-10b es por supuesto relevante y sumamente interesante, pues demuestra la existencia de planetas similares a la Tierra en sistemas estelares relativamente cercanos.  No es aventurado especular que en pocos años podrían detectarse planetas con el tamaño, composición y localización adecuados para el desarrollo de la vida como la conocemos en la Tierra.

    Figuras
    (1) Representación imaginaria del planeta Kepler-10b, recién descubierto por científicos de la NASA.  Imagen NASA.
    (2) El telescopio orbital Kepler, pieza fundamental en la búsqueda de nuevos planetas.  Imagen NASA.
    (3) Vulcano, dios del fuego, Andrea Mantegna.

  • La estrella de Belén: ¿Realidad o ficción?

    Según cuenta la tradición, pasados doce días del nacimiento de Jesús de Nazaret, llegaron a adorarlo tres reyes magos provenientes de Oriente. Guiados por la estrella de Belén, los tres magos, de nombre Melchor, Gaspar y Baltasar, arribaron montados en un caballo, un camello y un elefante hasta donde se encontraba la sagrada familia y ofrecieron al neonato tres obsequios: oro (representando las riquezas terrenales), incienso (como símbolo de lo divino) y mirra (en anticipación a los sufrimientos a los que se enfrentaría el redentor en su vida adulta).

    La gran mayoría de los detalles de la historia son adornos narrativos que se han ido añadiendo a través de los siglos en diferentes culturas cristianas. La narración original en el evangelio de Mateo habla solamente de unos magos de Oriente, sin especificar su número, sus nombres o su medio de transporte, que efectivamente siguieron una estrella que “vino a pararse encima del lugar donde estaba el niño.”

    La naturaleza de la estrella de Belén ha sido desde siempre un misterio. Cabe recordar que el nacimiento de Jesucristo no pudo haber sucedido después 4 a. C., año en que murió Herodes, el gobernante de las provincias romanas de Judea, Galilea y Samaria en tiempos del nacimiento de Jesús, según relatan los evangelios.  Curiosamente, la muerte de Herodes puede localizarse en la línea del tiempo histórica gracias a que coincidió con el eclipse lunar del 13 de marzo del año 4 a. C.

    Se ha especulado que el misterioso astro podría haber sido una supernova, un cometa, un asteroide o simplemente el resultado de la conjunción de dos planetas.  En el otoño de 1604, el astrónomo Johannes Kepler observó una supernova que apareció poco después de la conjunción de dos planetas.  Desconociendo la naturaleza de las supernovas, Kepler dedujo que tal fenómeno podría haber sido provocado por la conjunción. Años después, Kepler calculó que en el año 7 a. C. había ocurrido una conjunción repetida de Júpiter y Saturno y supuso (incorrectamente) que el fenómeno podría haber generado una stella nova (supernova) como la que él había observado.  Esa nova podría haber sido la estrella de Belén, concluyó Kepler.

    Otro posible candidato es el cometa Halley, que se acercó a la Tierra en el año 12 a. C. Otros autores han señalado que existen registros chinos de la aparición de un astro (tal vez un cometa o una nova) hacia el año 5 a. C. También se ha especulado que la estrella de Belén podría tener un significado más astrológico que astronómico y que podría referirse a algún fenómeno inusual, como los dos ocultamientos de Júpiter tras la Luna que sucedieron en el año 6 a. C., de acuerdo con el astrónomo Michael Molnar.

    Por supuesto, es también posible que la estrella de Belén no haya existido. Aun suponiendo que la visita de los magos de Oriente sea verídica, es posible que la historia de la estrella haya sido añadida por el autor del evangelio tradicionalmente atribuido a San Mateo. Se sabe que este evangelio fue escrito después del año 70 d. C., posteriormente a la destrucción del templo de Jerusalén. La aparición en el año 66 de nuestra era del cometa Halley pudo haber inspirado al autor del evangelio para incluir la historia de la estrella de Belén, según especula R. M. Jenkins.


    Es probable que nunca conozcamos con certeza la naturaleza de la estrella de Belén, o simplemente si realmente existió o no.  Ahora bien, hay misterios aún más difíciles de explicar, como la aparición del camello, del caballo y del elefante en las historias tradicionales sobre los reyes magos. Nos ocuparemos de esos misterios en futuras entregas de este blog.

    [Comentario añadido el 6 de enero de 2011: Existe también la postura entre algunos creyentes de que resulta ocioso tratar de encontrar una explicación científica para los eventos que, como la estrella de Belén, pueden considerarse milagrosos.  Este fue más o menos el punto de vista de Agustín de Hipona (San Agustín) en el siglo IV, de Tomás de Aquino (Santo Tomás) en el siglo XIII y es el del papa  Benedicto XVI en pleno siglo XXI.]

    Figuras
    (1) La adoración de los Reyes Magos, Giotto.  La estrella de Belén es representada como un cometa.
    (2) Johannes Kepler en un sello alemán.
    (3) El cometa Halley.  Foto NASA.