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.

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La estrella de Belén: ¿Realidad o ficción?

Según cuenta la tradición, pasados 12 días del nacimiento de Cristo llegaron a adorarlo tres reyes magos provenientes de Oriente. Guiados por la estrella de Belén, los tres magos, de nombre Melchor, Gaspar y Baltasar, llegaron 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 narrativa original en el evangelio de San 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 Cristo no pudo haber sucedido después de 4 AC, año en que murió Herodes, el gobernante de las provincias romanas de Judea, Galilea y Samaria en tiempos del nacimiento de Cristo, según relatan los evangelios.  Curiosamente, la muerte de Herodes puede localizarse en la línea del tiempo gracias a que coincidió con el eclipse lunar del 13 de marzo del año 4 AC.

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 AC 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 AC. 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 AC. 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 AC, de acuerdo con el astrónomo Michael Molnar.

Por supuesto, es también posible que la estrella de Belén no haya existido. Aún 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 DC, 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.

Luna roja: ¿Qué pasa durante un eclipse lunar?

Desde los comienzos de la historia los eclipses de Luna han sido fuente de misterio y de asombro.  La desaparición paulatina de la Luna tras un velo oscuro y rojizo y su posterior resurgimiento de las tinieblas generaron en las sociedades pre-científicas toda suerte de imágenes e historias maravillosas para explicar tan inusitado y bello fenómeno.  En la antigua China se creía que un prodigioso sapo engullía por completo la Luna durante un eclipse.  En otras partes de Asia era un dragón el responsable de la desaparición de la luminaria nocturna, mientras que en Mesoamérica se trataba de un jaguar o de una serpiente.

Uno de los mitos más antiguos de Egipto explica que el Sol y la Luna son los ojos de Horus, el dios con rostro de halcón.  El ojo izquierdo, que corresponde con la Luna, es menos brillante porque fue lesionado durante una batalla celestial.  Los eclipses de Luna recrean una de las historias egipcias en la que Set hurta el ojo izquierdo de Horus, sumiendo al universo en oscuridad.  Toth, el sabio dios con aspecto de ibis, logra recuperar el ojo perdido y lo restituye en su lugar, permitiendo el renacimiento de la Luna.  En versiones más recientes del panteón egipcio, Toth aparece como el dios de la Luna.

Un eclipse lunar se produce cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna.  Para que ello suceda, el Sol y la Luna tienen que estar en puntos opuestos con respecto a la Tierra, de manera que los eclipses siempre se producen en luna llena.  Además, el plano de la órbita lunar debe coincidir con el de la Tierra respecto al Sol para que la sombra de nuestro planeta se proyecte sobre el satélite.

Desde la Luna el tamaño relativo de la Tierra es mayor que el del Sol, de tal suerte que en la mayoría de los casos la Luna es completamente envuelta en la sombra terrestre y el eclipse es total.  Cuando esto sucede, solamente la luz que se refracta en la atmósfera terrestre alcanza el satélite, iluminándolo tenuemente con un color rojo bellamente fantasmal semejante al que se produce durante los amaneceres y los atardeceres.  Esta fase de totalidad perdura normalmente unos 40 o 50 minutos y durante ella se puede gozar la vista de una luna roja de belleza difícilmente descriptible.

Si la vista desde la Tierra es tan fascinante, tratemos de imaginarnos cómo se debe ver lo que llamamos un eclipse lunar desde la propia Luna.  Desde la perspectiva lunar, un eclipse de este tipo es solar, es decir, es el Sol el que se ve opacado por la sombra de otro cuerpo, en este caso la Tierra.  Como ningún ser humano ha estado en la Luna durante un eclipse, no es posible saber con absoluta certeza cómo se ve la sombra de la Tierra desde nuestro satélite, pero un poco de ciencia y una pizca de imaginación nos permiten visualizar la imagen.

Lo que veríamos desde la Luna sería sólo un anillo de luz roja rodeando la sombra de la Tierra.  Esta luz atraviesa la atmósfera terrestre, y por efecto de la refracción y la difracción producida por las partículas flotantes en la atmósfera se torna roja.  Tal vez alcancemos a ver un tenue resplandor alrededor del anillo rojo, producido por la luz solar que no es completamente desviada hacia nosotros.  Sobre la superficie lunar veríamos solamente un juego de luces y sombras de color rojo vivo, produciendo un paisaje desolado y espeluznante, literalmente fuera de este mundo.

Los diferentes pueblos de la Tierra se imaginaron historias fantásticas para explicar los eclipses lunares.  Si existieran civilizaciones en la Luna, ¿Qué clase de mitos hubieran creado para explicar la oscuridad y el enrojecimiento del satélite completo durante un eclipse?

Figuras

1. El eclipse de Luna del 20 de diciembre de 2010.  ©H.T. Arita 2010.
2. El ojo de Horus.
3. Un eclipse “lunar” como probablemente se vería desde la Luna.  La silueta de la Tierra está enmarcada por la luz solar refractada en la atmósfera terrestre, produciendo la tenue luz roja que ilumina la superficie lunar.  La imagen de la superficie lunar es de una foto de la Agencia Espacial Japonesa (JAXA).

Galileo y el rapto de Europa

Io, Europa, Ganimedes y Calisto son los nombres de los cuatro satélites mayores de Júpiter.  En la mitología clásica, cada uno de ellos corresponde con amantes de Zeus (el equivalente griego de Júpiter) y cada uno tiene historias fascinantes.  Se cuenta que Europa, por ejemplo, era una princesa fenicia que fue seducida por Zeus, quien había tomado la forma de un portentoso toro blanco.  Cuando Europa montó al animal, la bestia emprendió un prodigioso viaje a través del mar para llegar a Creta.  Europa, al parecer complacida por su supuesta abducción, procreó con Zeus varios hijos, entre ellos Minos, futuro rey de Creta.

La historia verdadera de los satélites de Júpiter es casi tan extraordinaria como la mitológica.  En diciembre de 1609, Galileo Galilei tuvo la genial idea de apuntar su “lente de espía” (un primitivo telescopio) hacia el espacio.  Las observaciones y deducciones que Galileo hizo en los siguientes meses cambiaron para siempre la imagen que de los cuerpos espaciales se tenía.  La Luna, por ejemplo, era considerada en la visión aristotélica como un objeto de total perfección en forma y movimiento.  Galileo observó en cambio un mundo cubierto por enormes cráteres, extensas llanuras y numerosas montañas.  Galileo también observó las fases de Venus, un fenómeno compatible con el modelo heliocéntrico de Copérnico pero difícilmente explicable dentro del modelo geocéntrico de Tolomeo.  Finalmente, probablemente a principios de 1610, Galileo observó unos nuevos cuerpos espaciales cercanos a Júpiter.

Galileo pensó que estos nuevos cuerpos eran estrellas alineadas en ese momento con Júpiter.  En las semanas subsecuentes, sin embargo, pudo constatar que los cuatro objetos eran en realidad satélites en órbita alrededor del planeta gigante, un hecho tremendamente difícil de explicar con el modelo geocéntrico.  Galileo llamó a los cuatro objetos Medicea Sidera en honor de los cuatro hermanos Medici, aunque propuso también el sistema de llamar a los satélites Júpiter I, II, III y IV de acuerdo con su posición respecto al planeta.

En 1614, el astrónomo alemán Simon Marius publicó Mundus Iovialis, un tratado sobre Júpiter en el que afirmó haber descubierto los cuatro satélites del planeta gigante con anterioridad a Galileo.  Fue Marius quien llamó a los satélites con los nombres de seres mitológicos asociados con Júpiter/Zeus:

Io, Europa, Ganimedes puer, atque Calisto lascivo nimium perplacuere Iovi.
(Io, Europa, el niño Ganimedes y Calisto dieron gran placer a Júpiter el lujurioso).

El sistema numérico de Galileo se empleó ampliamente hasta mediados del siglo XX cuando el descubrimiento de satélites adicionales lo hizo impráctico (hasta la fecha se han catalogado 63 satélites de Júpiter).  En consecuencia, los nombres mitológicos de Marius son los más utilizados en la actualidad.

En años recientes, algunas peculiaridades de Europa han llamado la atención de los científicos planetarios.  El satélite es aproximadamente del tamaño de la luna terrestre, pero tiene una superficie mucho más lisa, sin el accidentado relieve que Galileo descubrió en nuestra luna.  Los científicos han interpretado la superficie de Europa como una gruesa costra de hielo y las líneas que aparecen en las imágenes del satélite podrían ser enormes grietas en el hielo.  Lo más interesante es que por debajo de la costra de hielo podrían existir enormes extensiones de agua en estado líquido, formando un ambiente propicio para el desarrollo de la vida.

Si en efecto existe vida en Europa (el satélite, no el continente), probablemente no estaría basada en un proceso similar a la fotosíntesis.  Después de todo, el sistema joviano se encuentra poco más de cinco veces más lejos del Sol que la Tierra, lo que significa que la luz solar es 25 veces más tenue.  Sin embargo, se conoce en la Tierra la existencia de ecosistemas enteros basados en la síntesis orgánica en lugares totalmente oscuros.  En las ventilas hidrotermales del fondo del mar, ciertas bacterias sintetizan biomoléculas empleando reacciones químicas que aprovechan la energía termal disponible en esos sitios.  Es posible que en Europa existan fuentes de energía similares a las ventilas hidrotermales, por lo que la existencia de vida en el satélite es plausible.  De hecho, Europa es considerado el cuerpo del Sistema Solar con mayores probabilidades de albergar algún tipo de vida extraterrestre.

La Europa mitológica aceptó su destino de ser consorte de Zeus y procrear algunos de sus hijos.  En el mundo real, el satélite Europa podría ser el lugar donde finalmente encontremos indicios de vida fuera de nuestro planeta.  Como en otros casos, es difícil decidir cuál de las dos historias es más fascinante.

Referencias

Hamilton, E. 1942. Mythology.  Back Bay Books.
International Astronomical Union.  Planet and satellite names and discoverers

Figuras

1. El rapto de Europa, por Nöel-Nicolas Coypel (1690–1734).
2. Europa, satélite de Júpiter.  Foto NASA.
3. El rapto de Europa, por Fernando Botero (n. 1932).
4. Io, Europa, Ganimedes y Calisto.  Foto NASA.