Un Júpiter completamente nuevo: primeros resultados científicos de la misión JUNO de la NASA

Esta espectacular imagen muestra el polo sur de Júpiter, como se ve desde la nave espacial Juno de la NASA desde una altitud de 32.000 millas (52.000 kilómetros). Las características ovales son ciclones, hasta 600 millas (1.000 kilómetros) de diámetro. Varias imágenes tomadas con el instrumento JunoCam en tres órbitas separadas se combinaron para mostrar todas las áreas a la luz del día, con colores resaltados, en proyección estereográfica. Ver video.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Betsy Asher Hall / Gervasio Robles.
Los resultados científicos Iniciales de la misión Juno de la NASA a Júpiter retratan al planeta más grande de nuestro Sistema Solar como un gigantesco mundo turbulento complejo, con ciclones polares del tamaño de la Tierra, con sistemas de tormentas que se hunden y viajan profundamente  al corazón del gigante de gas y , con un campo magnético mamut con protuberancias, que puede indicar que se generó más cerca de la superficie del planeta de lo que se pensaba.
“Estamos muy contentos de compartir estos primeros descubrimientos, que nos ayudan a comprender mejor lo que hace a Júpiter tan fascinante”, dijo Diane Brown, encargada del programa  Juno de la NASA en Washington. “Fue un largo viaje para llegar a Júpiter, pero estos primeros resultados ya demuestran que valía la pena el viaje.”
Juno se lanzó el 5 de Agosto de 2011 y  entró en órbita de Júpiter, el 4 de Julio de 2016. Los resultados de la primera pasada de recopilación de datos, que voló a cerca de 2.600 millas (4.200 kilómetros)  de los remolinos en el tope de las nubes de Júpiter el 27 de Agosto, se  publicaron esta semana en dos artículos en la revista Science, así como 44 artículos en el Geophysical Research Letters.
“Sabíamos que, al acercarnos, Júpiter nos arrojaría algunas curvas,” dijo Scott Bolton, Investigador Principal  de Juno, del Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) en San Antonio. “Pero ahora que estamos aquí nos encontramos con que Júpiter nos sorprende. Hay tantas cosas ocurriendo aquí que no esperábamos, que hemos tenido que dar un paso atrás y empezar a replanteranos esto como un Júpiter completamente nuevo”.
Entre los hallazgos que desafían nuestras suposiciones previas, están los proporcionados por el generador de imágenes de Juno,la  JunoCam. Las imágenes muestran que los dos polos de Júpiter están cubiertos en  tormentas arremolinadas del tamaño de la Tierra que están densamente agrupadas y se rozan entre sí.
“Estamos perplejos en cuanto a cómo podrían formarse, si esa configuración es estable , y por qué el Polo Norte de Júpiter no se ve como el Polo Sur”, dijo Bolton. “Estamos preguntándonos si este es un sistema dinámico, y estamos ahora viendo sólo un estado del mismo, y durante el próximo año lo veremos desaparecer, o bien si se trata de una configuración estable y estas tormentas están circulando una alrededor de la otra? “

Imágenes de los dos Polos de Júpiter tomadas por la sonda ”Juno”. Los científicos se cuestionan el por qué de la diferencia entra ambos polos y si estas configuraciones son estables.
 Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI.
Otra sorpresa viene del  Radiómetro de Microondas (MWR) de Juno, que toma muestras de la radiación térmica de microondas de la atmósfera de Jupiter, desde la parte superior de las nubes de amoníaco a lo profundo dentro de su atmósfera. Los datos del MWR indican que los icónicos cinturones y zonas de Júpiter son misteriosos, con el cinturón cerca del ecuador penetrando muy profundo en el interior del planeta, mientras que los cinturones y zonas en otras latitudes parecen evolucionar a otras estructuras. Los datos sugieren que el amoniaco es bastante variable y sigue aumentando con la profundidad tanto  como podemos ver con el MWR, que son unos pocos cientos de millas o kilómetros.

En el corte de la derecha, el color naranja significa alta abundancia de amoniaco y el azul  baja abundancia de amoniaco. Júpiter parece tener una banda alrededor de su ecuador con alta  abundancia de amoniaco, con una columna que se muestra en naranja. Esto es contrario a las expectativas de los científicos de que el amoníaco estaría mezclado  uniformemente. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI. Más información.
Antes de la misión Juno, se sabía que Júpiter tenía el campo magnético más intenso en el Sistema Solar. Las mediciones de la magnetosfera del planeta masivo, a partir de la investigación con el magnetómetro (MAG) de Juno, indican que el campo magnético de Júpiter es aún más fuerte que lo predicho por los modelos , y  con forma más irregular. Los datos de MAG indican que el campo magnético superó con creces las expectativas, alcanzando 7.766 Gauss, unas 10 veces más fuerte que el campo magnético más fuerte encontrado en la Tierra.
“Juno nos da una visión del campo magnético cerca de Júpiter que nunca habíamos tenido antes”, dijo Jack Connerney,  Investigador Principal Adjunto y lider de la investigación del campo magnético de la misión en el  Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland . “Vemos que el campo magnético (cercano al planeta)  tiene muchas protuberancias: es más fuerte en algunos lugares y más débil en otros Esta distribución desigual sugiere que el campo podría ser generado por el mecnismo de dínamo más cerca de la superficie, por encima de la capa de hidrógeno metálico Cada sobrevuelo  que se ejecuta nos lleva más cerca de poder determinar dónde y cómo funciona la dínamo de Júpiter “.

Como Juno pasó mucho más cerca de la superficie de Júpiter que cualquier nave espacial anterior, los científicos encontraron un campo  magnético con” protuberancias” que es más fuerte en algunos lugares y más débil en otros. El camino orbital de Juno se ilustra con la curva en negro. Los contornos generales de colores que cubren todo el planeta representan la magnitud del campo magnético en la superficie de Júpiter basado en modelos pre-existentes. Los parches localizados de fuentes magnéticas dispuestas cerca de la trayectoria de Juno ilustran las variaciones espaciales de pequeña escala en el campo magnético interno observado por primera vez por Juno. Esta representación se discute más en la edición especial sobre Juno del Geofísica Research Letters. Las 32 órbitas de mapeo de Juno, igualmente repartidas por el planeta en longitud, con el tiempo traerá a luz el campo magnético de Júpiter en un enfoque nítido. (Ver figura siguiente con las órbitas de Juno). Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / GSFC / Harvard.

 

Representación de las órbitas de Juno en el pasaje sobre Júpiter. Esta sección de cada  órbita es el  entorno del periápsis de la mismas. Se producen 192º de cambio en longitud por cada pasaje por el periápsis de la órbita entorno a Jupiter resultando en un espaciado de 24º sobre 15 órbitas. Los colores verde y azul distinguen las primeras quince órbitas de las 15 últimas. Crédito: NASA-JPL-SwRI. Más información
Juno también está diseñado para estudiar la magnetosfera polar y el origen de las poderosas auroras de Júpiter – sus luces del norte y del sur. Estas emisiones aurorales son causadas por partículas que recogen energía, chocando  en moléculas atmosféricas. Las observaciones iniciales de Juno indican que el proceso parece funcionar de manera diferente en Júpiter que en la Tierra.

Esta imagen combina una imagen en el rango visible  tomada con el telescopio espacial Hubble  ( tomada en la primavera de 2014 ) y las observaciones de sus auroras en el ultravioleta, tomadas en el 2016.  Crédito:NASA, ESA. Ver video, tomado por el Hubble.. Más información. Ver video tomado por Juno.
Juno está en una órbita polar alrededor de Júpiter, y la mayor parte de cada órbita transcurre bien lejos del gigante de gas. Pero, una vez cada 53 días, su trayectoria se aproxima a Júpiter  por encima de su polo norte, donde comienza un tránsito de dos horas (de polo a polo) volando de norte a sur, con sus ocho instrumentos científicos  recogiendo datos y su cámara de difusión pública JunoCam, tomando fotos . La descarga de seis megabytes de datos recogidos durante un tránsito puede tomar 1,5 días.

 

La curva blanca que atraviesa la imagen de arriba a abajo, es la trayectoria de la nave espacial Juno, que se acerca a Júpiter por encima de su Polo Norte y se retira por debajo del Polo Sur del planeta, siempre transitando fuera del los cinturones de radiación de la magnetósfera del planeta (zona de color amarillo intenso). Las líneas de campo dibujadas representan al campo lejano a Júpiter. El campo magnético cercano registrado por Juno, que no se muestra en la figura, está lleno de protuberancias donde el campo es más intenso y otras zonas entre ellas donde el campo es más débil, sugiriendo que el mecanismo de dínamo que lo genera, tiene lugar más cerca de la superficie de lo que se pensaba. Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI.

 

 Las órbitas de la nave espacial Juno están diseñadas para que la mayor parte del tiempo la nave se mantenga lejos de los cinturones de radiación de Júpiter. El periápsis de cada órbita se encuentra junto a júpiter a baja altura respecto del tope de las nubes, lo que permite detectar las anomalías gravitatorias y magnéticas cerca del planeta. Estos datos son una información vital para investigar sobre la constitución del núcleo del planeta así como acerca de dónde y cómo se produce el proceso de dínamo que genera el campo magnético del planeta. Crédito: NASA/JPL/SwRI.  Más información.
“Cada 53 días, seremos “aturdidos” por Júpiter, y seremos roceados por una dósis de ciencia de Júpiter como por una manguera de bomberos , y siempre habrá algo nuevo”, dijo Bolton. “En nuestro próximo sobrevuelo el 11 de julio, vamos a volar directamente sobre una de las características más emblemáticas de todo el Sistema Solar – una que cada escolar conoce: la Gran Mancha Roja de Júpiter. Si alguien va a llegar al fondo de lo que está pasando por debajo de los remolinos  mamut  de color carmesí  en el tope de lsa nubes, es Juno y sus instrumentos científicos que penetrarán las nubes.”

 

 

 

 

 

Día tempestuoso en Júpiter. Pequeñas nubes brillantes salpican toda la zona tropical al sur de Júpiter en esta imagen adquirida por la nave espacial Juno de la NASA el 19 de Mayo de 2017, a una altitud de 7.990 millas (12.858 kilómetros). Aunque las nubes brillantes aparecen pequeñas en este vastocampo de nubes de Júpiter, en realidad son torres de nubes cerca de 30 millas (50 kilómetros) de ancho y 30 millas (50 kilómetros) de altura que proyectan sombras sobre las nubes por debajo. En Júpiter, nubes tan altas son casi con toda seguridad compuestos de agua y / o hielo de amoníaco, y pueden ser fuentes de rayos. Esta es la primera vez que tantas torres de nubes han sido visibles, posiblemente debido a la iluminación de la tarde que es particularmente buena en esta geometría. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / SwRI/Gerald Eischtadt/Sean Doran. 
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, dirige la misión Juno para la NASA. El Investigador Principal (PI) es Scott Bolton, del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio. La misión Juno es parte del programa New Frontiers gestionado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, para el Directorio de Misiones Científicas de la agencia. Lockheed Martin Space Systems, en Denver, construyó la nave espacial.
Más información sobre la misión Juno está disponible en:  https://www.nasa.gov/juno
¿Dónde está ahora Juno? Visualice el viaje de Juno a través del espacio y permanezca al día de los conjuntos de datos usando los ojos de la NASA en el Sistema Solar 3D interactivo.
Fuente del artículo: SwRI – NASA. Artículos originales: SwRI-led Juno mission to Jupiter delivers first science results” y “Juno Media Teleconference, NASA“.
Video de la Conferencia con los primeros resultados científicos, en profundidad, de Juno:
First Science From Juno at JupiterNASA Jet Propulsion Laboratory, Diane Brown, Scott BoltonJack ConnerneyHeidi Becker,Candy Hansen, May 25, 2017. 

Artículos sobre Júpiter en los medios:

Videos: 

        Documentales:

        Public Talks and Lectures:

Ceromonia de colocación de la primera piedra del Telescopio Extremadamente Grande (ELT)

En esta ilustración artística vemos al ELT (Extremely Large Telescope, Telescopio Extremadamente Grande) en funcionamiento en el Cerro Armazones, en el norte de Chile. El telescopio se muestra utilizando láseres para crear estrellas artificiales en las capas superiores de la atmósfera. La Presidenta de Chile, Michelle Bachelet Jeria, asistió a la ceremonia de colocación de la primera piedra del ELT el 26 de mayo de 2017.
Crédito:ESO/L. Calçada.
 La Presidente de la República de Chile, Michelle Bachelet Jeria, asistió a la ceremonia de la puesta de la primera piedra del Extremely Large Telescope de ESO (ELT).  El evento se realizó en el Observatorio Paranal de ESO en el norte de Chile, cerca del sitio del futuro telescopio gigante. Este hito marcó el inicio de la construcción de la cúpula y la estructura del telescopio principal, del telescopio óptico más grande del mundo, y marcó el comienzo de una nueva era en la Astronomía. La ocasión también marcó la conexión de ambos observatorios a la red eléctrica nacional de Chile.
Una información completa sobre el lanzamiento, con imágenes, vídeos y links a los principales sitios sobre el ELT están disponibles en el artículo en Español:
http://www.eso.org/public/spain/news/eso1716/?lang
Fuente del artículo: Departamento de Educación y Divulgación de ESO.
26 de de Mayo de 2017.
Material relacionado:
  • Para una información detallada y completa sobre los grandes telescopios, su historia, evolución, diseño, desarrollos, estructuras, domos, espejos, óptica activa y adaptativa…etc. vea el apartado “Material relacionado” del artículo: “Se firman los contratos para la construcción de los espejos y los sensores del ELT“, AAA.
  • En Cerro Armazones se encontraba el Observatorio OCA operado en conjunto por el Instituto de Astronmía de la Universidad Católica del Norte en Antofagasta y la Universidad de Bochum, Alemania, de donde fue desalojado luego de aprobarse la construcción del proyecto del ELT en dicha ubicación. (Quédese tranquilo el lector, pues esto dio lugar al proyecto de un nuevo observatorio de diseño ejemplar en Cerro Ventarrones, un lugar cercano al anterior).
    La posición de Cerro Armazones y la  de su gran vecino, Cerro Paranal donde se encuentra el VLT, aprovecha dos importantes características geográficas que contribuyen a la calidad de los cielos del lugar. Por un lado, la Cordillera de la Costa detiene los frentes nubosos provenientes del Océano Pacífico a baja altura debidos a la corriente oceánica fría de Humboldt,(ver mapa). Por otro lado, la Cordillera de los Andes detiene los frentes húmedos provenientes del Océano Atlántico.
     Estas características hacen que tanto Cerro Armazones como Cerro Paranal (y toda esa región, el desierto de Atacama) posean los cielos más despejados del mundo y hacen al lugar  el más árido del mundo, dos condiciones inmejorables tanto para la observación en el rango óptico asi como en el infrarrojo. Una explicación sobre el proceso de selección del sitio para el ELT puede verla aquí.
  • Esta espectacular fotografía tomada desde el espacio muestra la costa norte Chilena, marcando la dirección Norte – Sur desde el borde inferor izquierdo al superior derecho de la imagen. Nótese cómo el manto nuboso sobre el Pacífico literalmente se corta en el borde costero, debido a la corriente fría de Humboldt y a la Cordillera de la Costa del lugar. El otro borde que delimita el territorio chileno, la Cordillera de Los Andes, oficia como un muro que para  los frentes húmedos provenientes del Atlántico. El resultado, es un territorio extremadamente seco de cielos despejados, el desierto de Atacama, con condciones excepcionales para la observación astronómica en el rango óptico y en el infrarrojo. Obsérvense las posiciones de Cerro Paranal,  donde se encuentra el VLT próximo a Cerro Armazones, y de APEX  en el Llano Chajnantor a 5100 metros de altura, donde junto a él hoy se encuentra el complejo de radiotelescopios ALMA. Crédito de la imagen: NASA. Más información. Vea otra fotografía del mismo lugar, tomada por el astronauta Reid Weiseman en el 2014 desde la ISS.
  •  Fabricado con éxito el bloque del espejo secundario del ELT, AAA.

 

Historia de la Astronomía en Argentina y Latinoamérica: Orígenes de la Astronomía Amateur en Argentina

Sede del MOA. El conjunto edilicio formado por el Observatorio Astronómico, el Museo Meteorológico Nacional y el Servicio Meteorológico Nacional en Córdoba, fue declarado  Monumento Histórico Nacional, por la ley Nacional  Argentina 24.595 de 1995. En el año 2003 se creó en el seno del Observatorio, el Museo Astronómico “Pte. D.F. Sarmiento – Dr. Benjamin A. Gould”, también llamado Museo del Observatorio Astronómico (MOA). Crédito: MOA.
Presentamos el resúmen introductorio del trabajo, por su autor:
Apuntes sobre los primeros aficionados a la astronomía y sus vínculos con el mundo profesional.
Los aficionados a la astronomía constituyen un numeroso grupo de entusiastas que contribuyen significativamente a la popularización, la enseñanza y el desarrollo de esta ciencia. Junto a las instituciones profesionales, fueron actores claves para el progreso de la astronomía argentina, aspecto poco abordado por las investigaciones históricas realizadas hasta el momento. Argentina cuenta con una larga tradición de amateurs astronómicos que se remonta a la misma fundación de la República, identificándose múltiples y notables interacciones con el mundo profesional. En este artículo se describen algunos de los trabajos de los primeros astrónomos aficionados argentinos, las asociaciones pioneras que los agruparon, así como los vínculos que se establecieron con los profesionales, en el período comprendido entre 1816 y la década de 1940.
El Prof. Ing. Santiago Paoloantonio del Museo del Observatorio Astronómico de Córdoba, Universidad Nacional de Córdoba, nos hizo llegar este trabajo original de investigación, de su autoría, sobre los “Orígenes de la Astronomía Amateur en la Argentina“, que fuera  presentado por él en el último Congreso de la LIADA en Noviembre del 2016,  en la sede del CODE en Santa Fé.
Por la riqueza de la información que contiene, la forma amena de la presentación, las referencias bibliográficas y la originalidad del trabajo, lo ponemos a disposición de nuestros lectores.
El trabajo acaba de publicarse en el calificado sitio:”Historia de la Astronmía, en Argentina y Latinoamérica” cuyos editores son Santiago Paolantonio y Edgardo Ronal  Minniti Morgan, ambos del MOA.

 

 

Fabricado con éxito el bloque del espejo secundario del ELT

Se trata del bloque más grande que se haya fabricado para un espejo convexo

 

Se ha completado en Mainz,  (Alemania) la fabricación del bloque del espejo secundario del ELT (Extremely Large Telescope, Telescopio Extremadamente Grande) de ESO, a cargo de la empresa  SCHOTT. Ver videoLa imagen muestra la apertura del molde conteniendo el  bloque de   ZERODUR®  todavía muy caliente en el primer recocido en las instalaciones de recocido para piezas de 4 metros de SHOTT en Mainz, , en Mayo de 2017. Ver video . El espejo terminado tendrá  4,2 metros de diámetro y pesará 3,5 toneladas. Será el espejo secundario más grande jamás utilizado en un telescopio y también el espejo convexo más grande jamás fabricado. Crédito: SCHOTT/ESO.
Cuando vea su primera luz en el 2024, el telescopio de 39 metros ELT (Extremely Large Telescope, Telescopio Extremadamente Grande) de ESO será el telescopio más grande de su tipo jamás construido. Con la fabricación del espejo secundario del telescopio (M2) acaba de lograrse un nuevo hito, ya que es más grande que muchos espejos primarios de muchos telescopios de investigación actuales.
 Este diagrama muestra el novedoso sistema óptico de 5-espejos del Extremely Large Telescope de ESO (ELT). Antes de  llegar a los instrumentos   científicos la luz se refleja en primer lugar en el espejo  (M1)  gigante cóncavo, segmentado, de 39 metros del telescopio , que luego rebota en dos espejos adicionales de la clase de 4 metros, uno convexo (M2) y una cóncavo (M3). Los últimos dos espejos (M4 y M5) forman un sistema integrado de óptica adaptativa para permitir tomar imágenes extremadamente nítidas que se formen en el plano focal final.
Los contratos para la fundición de los espejos M2 y M3, sus células y sensores para los segmentos M1 fueron celebrados en una ceremonia en la sede de ESO en Garching, en Enero del 2017.  Ver video.  Crédito: ESO.                                                                       
El bloque del espejo es la pieza de material fundido  — en este caso vitrocerámica Zerodur® [1] — que posteriormente será desbastado y pulido para producir el espejo acabado. En Enero de 2017, ESO adjudicó a SCHOTT el contrato para fabricar el bloque del espejo M2 (eso1704). ESO ha disfrutado de una fructífera colaboración con SCHOTT, que también produjo los espejos principales de 8,2 metros para el VLT (Very Large Telescope), instalado en el Observatorio Paranal de ESO (ann12015). La empresa SHOTT, fabricante de productos astronómicos excepcionales de alta calidad, ya ha entregado los bloques de los espejos delgados deformables que compondrán el espejo cuaternario de ELT, M4 (ann15055) y también proporcionarán el bloque del espejo terciario M3.
A lo largo del próximo año, el bloque del espejo secundario tiene que pasar por un lento enfriamiento, un proceso de mecanizado y una serie de tratamientos térmicos. Entonces será desbastado para darle la forma adecuada y luego será pulido. La compañía francesa Safran Reosc se hará cargo de este proceso, además de llevar a cabo pruebas adicionales (ann16045). La forma y el pulido dados al bloque tendrán una precisión de 15 nanómetros (15 millonésimas de milímetro) en toda la superficie óptica.
Traslado del bloque del M2 ZERODUR® del ELT a las instalaciones de recocido de bloques de 4 metros de SCHOTT en Mainz (Alemania) en Mayo de 2017. El Zerodur®, originalmente desarrollado para telescopios astronómicos a finales de la década de 1960, no tiene casi dilatación térmica, incluso siendo sometido a grandes cambios de temperatura; es químicamente muy resistente y puede ser pulido con un alto nivel de acabado. Crédito: SCHOTT/ESO.
Cuando se termine y se instale, el espejo M2 colgará boca abajo sobre el gran espejo primario del telescopio. Este espejo secundario constituye el segundo elemento del nuevo sistema óptico del ELT, formado por cinco espejos. Será asférico, tendrá una forma curvada muy pronunciada y tanto su fabricación como sus pruebas suponen un gran desafío.
Notas
[1] El Zerodur®, originalmente desarrollado para telescopios astronómicos a finales de la década de 1960, no tiene casi dilatación térmica, incluso siendo sometido a grandes cambios de temperatura; es químicamente muy resistente y puede ser pulido con un alto nivel de acabado. Durante décadas, muchos telescopios con espejos de Zerodur® han operado de manera fiable, incluyendo el Very Large Telescope de ESO, en Chile.
Enlaces
Fuente: ESO.    
Material relacionado:
Para una información detallada y completa sobre los grandes telescopios, su historia, evolución, diseño, desarrollos, estructuras, domos, espejos, óptica activa y adaptativa…etc. vea el apartado “Material relacionado” del artículo: “Se firman los contratos para la construcción de los espejos y los sensores del ELT“, AAA.
Sobre los materiales y productos de SHOTT y sus propiedades puede consultar los libros de la Serie: Schott Series on Glass and Glass Ceramics_ Springer. Disponible en Timbó.

Júpiter y la teoría de la relatividad son los responsables del cambio de curso observado en cuerpos menores del Sistema Solar

El famoso cráter de meteorito Barringer en Arizona, que fue creado por un impacto hace unos 50 000 años. Foto: Colourbox.

¿Qué es lo que Eisntein y Newton han logrado explicar del movimiento de los cuerpos en el Sistema Solar?

En el caso de los cuerpos del sistema solar que pasan cerca del sol, hay dos efectos importantes que juegan un papel crucial en la evolución orbital. Uno de los efectos es de la relatividad general y el otro efecto es de la teoría newtoniana de la gravitación.  
La predicción de un cambio periódico en la órbita de Mercurio (lo que técnicamente se llama Precesión en la Mecánica Celeste) y la posterior confirmación de este cambio adicional en la órbita a partir de observaciones reales, fue uno de los mayores triunfos de la Teoría de la Relatividad General desarrollada por Einstein hace alrededor de 102 años .

Los planetas que orbitan alrededor del Sol siguen órbitas elípticas (ovaladas) que giran gradualmente con el tiempo (precesión del ábside). La excentricidad de esta elipse y la tasa de precesión de la órbita están exageradas para la mejor visualización. La mayoría de las órbitas en el Sistema Solar tienen una  excentricidad mucho más pequeña y un movimiento de precesión a un ritmo mucho más lento, haciéndolas casi circulares y estacionarias. Crédito: Wikipedia – WillowW. Ver también aquí.
Este es uno de los efectos importantes que se producen en los cuerpos del Sistema Solar que pasan cerca del Sol debido a que las velocidades orbitales aumentan considerablemente cuando los cuerpos se aproximan  al Sol y cuando las velocidades aumentan sustancialmente, los efectos relativistas pueden llegar a ser importante (véase la ilustración de la izquierda).
El otro efecto es debido a las influencias periódicas gravitacionales de Júpiter (técnicamente llamados el mecanismo Kozai en mecánica celeste) de la teoría newtoniana que hacen a la órbita más y más estrecha (o en otras palabras, más y más elíptica) y más cercana al Sol en cada revolución posterior.
Estos efectos gravitacionales graduales de Júpiter  han dado lugar a la producción de algunos excepcionalmente espectaculares “cometas sungrazers” (es decir, los cometas que vienen muy cerca del Sol y por lo tanto son muy brillantes en apariencia desde nuestro planeta) en la historia de la Tierra.

A la derecha:_ El cometa C / 1965 S1 (Ikeya-Seki) fue uno de los cometas más espectaculares en la historia. Foto: Maynard Pittendreigh

El escenario se plantea por primera vez

Los trabajos previos en la ciencia del Sistema Solar han estudiado estos efectos por separado para algunos cuerpos, pero en nuestro estudio actual, nos fijamos en los escenarios interesantes cuando tenemos la combinación de estos dos efectos en los cuerpos del Sistema Solar.
Nuestros cálculos muestran que estas influencias gravitatorias periódicas de Júpiter pueden conducir a aumentos rápidos en los cambios orbitales debido a la Relatividad General, en virtud de que los cuerpos  vienen más cerca del Sol en cada paso sucesivo alrededor del mismo. A veces, los cuerpos pueden tener acercamientos extremos al Sol que a la larga conduce a la colisión con el mismo, inducida por estos efectos periódicos de Júpiter.
Un buen ejemplo que muestra esta propiedad en nuestros estudios es la simulación del cometa 96P  / Machholz 1, que muestra fases que se aproximan rápidamente al Sol y, finalmente cae en el mismo en unos 9.000 años a partir de la actualidad.

Durante su viaje final justo antes de la colisión con el Sol, nos encontramos con que los cambios orbitales debidos a la Relatividad General pueden alcanzar su punto máximo a aproximadamente 60 veces el desplazamiento orbital de Mercurio, que es un valor récord observado en el contexto de los cuerpos del Sistema Solar .
Además, este cometa se somete a un cambio en su dirección orbital de referencia (llamado técnicamente un cambio de inclinación en la Mecánica Celeste) debido a los efectos gravitacionales sistemáticos de Júpiter.
Nuestro estudio presenta por primera vez un ejemplo de un cuerpo del Sistema Solar que muestra de manera clara todos estos efectos y  rasgos previamente mencionados, superpuestos. Esto hace a este estudio nuevo y único respecto a estudios anteriores similares de las órbitas de objetos del Sistema Solar.
A la izquierda:_ Grabado histórico en madera  de la famosa tormenta de meteoros Leónidas de 1833, donde decenas de miles de meteoros por hora volaron. Ilustración: Elsevier / M. Littmann. Agrandar. Más información.

Consecuencias importantes

Por otra parte nos encontramos con que la combinación de ambos  efectos antedichos tienen consecuencias importantes en el ámbito de los estudios de impactos  con la Tierra de los Cuerpos Menores del Sistema Solar. Nuestros cálculos muestran que incluso un pequeño cambio orbital debido a la Relatividad General puede variar en gran medida la distancia órbital más pequeña entre el cuerpo y la Tierra.
Los efectos periódicos de Júpiter pueden aumentar los efectos relativistas generales en algunas órbitas del Sistema Solar. Esto lleva a que los escenarios de aproximación entre los cuerpos del Sistema Solar cambien significativamente.

Esto a su vez juega un papel importante en el estudio y la evaluación de las estimaciones de amenaza de impacto a largo plazo con la Tierra, lo cual si ocurriese puede crear características interesantes y notables como cráteres y tormentas de meteoros en nuestra Tierra.
Nuestro planeta ha sido bombardeado por  diferentes cuerpos del Sistema Solar, de diferentes tamaños  a lo largo de su historia orbital (véase el mapa del cráter a la izquierda) y estas firmas en forma de cráteres actúan como una herramienta crucial para entender la evolución y dinámica de la Tierra (que es el tema de enfoque basado en el CEED UIO).
Arriba a la derecha: Mapa de cráteres conocidos encontrados en la Tierra debido a los impactos de cuerpos del espacio. Ilustración: Stephanie Werner. Agrandar. Ver mapa interactivo.

En busca de amenazas

Los sondeos telescópicos modernos están explorando el cielo continuamente para encontrar objetos del Sistema Solar que podrían estar muy cerca de la Tierra y convertirse en el futuro en una amenaza para la misma.

Las observaciones precisas de hoy, ayudadas por los grandes telescopios en diferentes partes del mundo y los cálculos teóricos detallados aumentados por las instalaciones de supercomputación (como USIT NOTUR un cluster de computación) tienen como objetivo llegar a mejores modelos en el contexto de los estudios a corto plazo y del riesgo de impacto a largo plazo para hacer de la Tierra un lugar más seguro en la perspectiva, más grande, de nuestra existencia.

A la izquierda: El telescopio PS1 PanSTARRS en Hawaii es actualmente el cazador más activo de objetos cercanos a la Tierra. AgrandarFoto: Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai. 
 Los autores trabajan en CEED (Centro para la Evolución y Dinámica de la Tierra ) en la Universidad de Oslo (UiO). CEED es un Centro de Excelencia, organizado por el Departamento de Ciencias de la Tierra.

 

Expresiones de gratitud:

Sekhar y Werner agradecen al proyecto “Reloj del Crater” (235.058 / F20) con base en el Centro para la Evolución y Dinámica de la Tierra (a través de los Centros de Excelencia número de proyecto esquema de 223.272 (CEED), financiado por el Consejo de Investigación de Noruega) y USIT UNINETT Sigma2 la asignación de recursos de cómputo a través NOTUR.
El trabajo fue publicado en MNRAS con el título: “Change in General Relativistic Precession Rates due to Lidov-Kozai oscillations in Solar System” A. Sekhar ,D. J. Asher, S. C. Werner, J. Vaubaillon, G. Li. 
Mon Not R Astron Soc (2017) 468 (2): 1405-1414. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stx548.
 Fuente del artículo: University of Oslo – CEED .   Artículo original: “Jupiter and the Theory of Relativity gets the blame for celestial bodies changing course” , Aswin Sekhar and Stephanie Werner, University of Oslo, April, 2017.
Material relacionado:
El lector curioso se preguntará qué sucederá con la órbita de un objeto entorno a un cuerpo masivo cercano, cuando en lugar del Sol, consideramos una estrella supermasiva o mejor aún el caso extremo de un agüjero negro supermasivo, situación en que el efecto relativista es mucho mayor: efectivamente, sucede algo novedoso según lo explica el siguiente artículo:
Artículos sobre Gravedad y Relatividad en las revistas:
Libros:
        Introductorios:

 

        LIbros clásicos de carácter avanzado:
       Otros libros:
Sobre  los objetos cercanos a la Tierra y los impactos en la misma, vea el apartadoMaterial relacionadode los siguientes  artículos:
Sobre las Lluvias de Meteoros:

Videos:

Documentales y películas:
Conferencias y Charlas públicas:

 

Marte no puede haber nacido junto a los otros planetas rocosos

Marte pudo haberse formado cerca de lo que ahora es el Cinturón de Asteroides, mucho más lejos del Sol que los otros planetas rocosos. Esta imagen del planeta rojo fue obtenida por la nave espacial  Rosetta al acercarse a Marte para obtener una asistencia gravitatoria en su viaje al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko Ampliando la imagen se puede observar el velo atmósférico del planeta en las posiciones de la aguja del reloj correspondientes a la 1 y las 4. Crédito de la imagen: ESA & MPS for OSIRIS Team, UPD, LAM, IAA, RSSD, INTA, UPM, DASP, IDA (CC BY-SA 3.0 IGO).
Marte pudo haber nacido en un lugar distante de su posición actual.
Simulando cómo se formó el Sistema Solar hace alrededor de 4,56 mil millones años, los investigadores proponen que el planeta rojo no se formó en el Sistema Solar Interior junto a los otros planetas terrestres como se pensaba anteriormente. En un trabajo que se publicará en la próxima edición del 15 de Junio de 2017 de “Earth and Planetary Science Letters”, los científicos sugieren que Marte  podría haberse formado alrededor de donde está ahora el Cinturón de Asteroides y migrado hacia el interior a su órbita actual. La propuesta  explica mejor por qué Marte tiene una composición química muy diferente a la de la Tierra, dice Stephen Mojzsis, coautor del estudio y geólogo de la Universidad de Colorado en Boulder.
El nuevo trabajo es el siguiente paso intuitivo en un  replanteamiento del Sistema Solar primitivo, de varios años de duración dice Kevin Walsh, un científico planetario del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, que no estuvo involucrado en la nueva simulación. “Nosotros comenzamos a sentirnos cómodos con la idea de que los planetas se movieron y posiblemente mucho, a las  posicones donde los vemos hoy, recién durante los últimos 10 años ”, dijo. “Los planetas no podrían haberse formado donde los vemos hoy en día.”

Tamaños relativos de los planetas rocosos. Crédito: NASA.
Marte, como Mercurio, es un enano del Sistema Solar Interior, con una masa de sólo alrededor de un noveno de la masa de la Tierra. Una de las teorías reinantes de la formación planetaria, el modelo de Gran Tack, hace responsable a Júpiter para el tamaño insignificante del planeta rojo. En ese escenario, el recién formado Júpiter migró hacia el Sol hasta que llegó a la actual órbita de Marte. Un tirón gravitacional de Saturno luego dio marcha atrás a Júpiter,  enviando al gigante de gas de vuelta al Sistema Solar Exterior ( SN:. 04/02/16, pág 7 ).
Los científicos creen que los efectos gravitacionales del paseo de Júpiter hacia el Sol  actuaron como un quitanieves, causando una acumulación de material cerca de donde hoy en día está la órbita de la Tierra. Con la mayor parte de ese material se formaron Venus y la Tierra, y con el material restante, lo hicieron Mercurio y Marte. Esta explicación predice que todos los planetas terrestres (rocosos) se formaron en gran parte del mismo lote de ingredientes ( SN:. 4/15/17, p 18 ). Pero los estudios de meteoritos marcianos sugieren que el planeta rojo contiene una mezcla diferente de diversos elementos e isótopos, tales como el oxígeno-17 y el oxígeno-18, en comparación con la Tierra.
El científico planetario Ramon Brasser del Instituto de Tecnología de Tokio, junto a Mojzsis y sus colegas volvieron a ejecutar las simulaciones del Grand Tack, manteniendo la atención en los materiales que entraron en la creación de Marte para ver si podían explicar la mezcla diferente.
Al igual que en estudios anteriores, los investigadores encontraron que la forma más probable de la creación de un sistema solar con las mismas dimensiones y posiciones de los planetas como se ve hoy en día es que Marte se haya formado entre la órbita de la Tierra y el Sol y luego migrado hacia el exterior. Sin embargo, este planteamiento no explica la composición sorprendentemente diferente de Marte.
Otro escenario posible, aunque se ve en sólo alrededor del 2 por ciento de las nuevas simulaciones realizadas por el equipo, es que Marte se formó más de dos veces más lejos del Sol que su órbita actual, en la región actualmente denominada el Cinturón de Asteroides. Entonces, como Júpiter se movió hacia el Sol, su atracción gravitatoria envió a Marte  al Sistema Solar Interior. La gravedad de Júpiter también desvió el material de acreción del planeta lejos de Marte, resultando en una masa relativamente pequeña del planeta. Con Marte habiéndose formando tan lejos del frenesí de alimentación planetaria responsable de los otros planetas rocosos, su composición sería distinta. Si bien este escenario no es tan probable como el de la formación de Marte en el Sistema Solar Interior,  al menos explica su constitución, dice Mojzsis.
Tal origen distante significa que el incipiente Marte habría recibido mucha menos luz solar de lo que se pensaba originalmente, un desafío a la posible habitabilidad temprana de Marte. Sin una gruesa atmósfera sostenida de gases de efecto invernadero que atrapasen el calor, el planeta habría sido demasiado frío para mantener el agua líquida en su superficie durante largos períodos de tiempo, argumenta Mojzsis . A pesar de que los grandes impactos de meteoritos podrían haber calentado temporalmente a Marte por encima de cero, el planeta no habría tenido en su juventud condiciones siempre cálidas y húmedas similares a la de la Tierra primitiva, dice.
Confirmar si Marte nació realmente tan lejos en el espacio requerirá echar un vistazo más de cerca a la mezcla de elementos e isótopos de Venus, que los investigadores predicen que sería similar a la de la Tierra . La composición de Venus es en gran parte desconocida debido a la falta de meteoritos de ese planeta encontrados en la Tierra, y este misterio no se desbloqueará en el corto plazo: no hay planeadas misiones a Venus.

citas

R. Brasser et al. , “The cool and distant formation of Mars” . Earth and Planetary Science Letters . Vol. 468, June 15, 2017, p. 85. doi: 10.1016 / j.epsl.2017.04.005.
Fuente: Science News.    Artículo original: Mars may not have been born alongside the other rocky planets“, Thomas Sumner.
Nota: No podemos dejar de mencionar el papel del Lic. Julio Fernández en el desarrollo de esta teoría: en un trabajo seminal publicado en la revista Icarus en 1984 expone las bases del intercambio de momento angular entre los cuerpos menores y los planetas gigantes, en particular con Neptuno, sentando las bases de una vez y para siempre para  el desarrollo del concepto de Migración Planetaria: los planetas  no estuvieron siempre donde los vemos hoy, ellos han cambiado de posición durante la evolución del Sistema Solar. En el momento que fue publicado, el pensamiento reinante en la comunidad científica era que los planetas siempre estuvieron allí, donde están hoy, y se tardó tiempo en aceptar esta nueva visión. Por este aporte y por otros de importancia no menor que también cambiaron  nuestro entendimiento del Sistema Solar, fue reconocido por la Academia de Ciencias de los Estados Unidos de América, nombrándolo miembro de la misma. También fue homenajeado en el acto de cierre del ACM 2017 en Abril pasado por la comunidad global de científicos que estudian los Cuerpos Menores.
Estamos en deuda con nuestros lectores hasta que escribamos un artículo sobre estos logros del Lic. Julio Fernández.
Material relacionado:
La observación e investigación de los Sistemas Planetarios Extrasolares, proporcionan una vía directa de estudiar  y “palpar”el proceso de formación y evolución planetaria (entre cuyos procesos está la Migración Planetaria) en los Discos Protoplanetarios. Gran parte de los trabajos de investigación actuales están enfocados hacia estos temas. El lector puede comprobarlo en las  Colecciones de artículos, para el público, sobre Migración Planetaria publicados en las revistas: 
Colecciones de artículos y papers sobre Migración Planetaria, (de caracter profesional) publicados en: 
Libros:
Beyond Pluto. Exploring the Outer Limits of the Solar System. –  John Davies. Royal Observatory, Edinburgh – Cambridge University Press. Este libro presenta de forma magistral la historia que llevó al descubrimiento del Cinturón de Kuiper y la revolución en el entendimiento de la formación y evolución del Sistema Solar  disparada en el camino.

Dawn of Small Worlds. Dwarf Planets, Asteroids, Comets. Michael Moltenbrey. Springer, 2016.  A parte de describir a los Cuerpos Menores, presenta una  información detallada acerca de su papel en el Sistema Solar. Disponible en Timbó.

PodCast:

Videos:

Un equipo dirigido por el SwRI descubre una pausa en la teoría del Gran Impacto en Marte

Desde los primeros días de la historia de nuestro Sistema Solar, las colisiones entre objetos astronómicos han dado forma a los planetas y cambiaron el curso de su evolución. En un estudio de la historia del bombardeo temprano de Marte, los científicos del Instituto de Investigación del Sudoeste (SwRI) y la Universidad de Arizona han descubierto una pausa de 400 millones de años en los grandes impactos en la historia temprana de Marte.  

Este descubrimiento se publicó en el último número de la revista Nature Geoscience en un artículo titulado, “Un momento de calma después de la acreción en los grandes impactos en el Marte primitivo.” El  Dr. Bill Bottke del SwRI, quien se desempeña como Investigador Principal del Instituto para la Ciencia de Exploración de Objetivos (ISET) dentro del Instituto Virtual de Investigación de la Exploración del Sistema Solar de la NASA (SSERVI), es el autor principal del artículo. El Dr. Jeff Andrews-Hanna, del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, es co-autor del artículo.
“Los nuevos resultados revelan que la historia de los impactos de Marte se asemeja mucho a las historias de bombardeo que inferimos de la Luna, el Cinturón de Asteroides, y el planeta Mercurio,” dijo Bottke. “Nos referimos al período de los impactos posteriores como el” Bombardeo Pesado Tardío. Los nuevos resultados añaden credibilidad a esta teoría algo controvertida. Sin embargo, la calma en sí es un período importante en la evolución de Marte y otros planetas. Nos gusta hacer referencia a este momento de calma como el “la calma”.

Marte tiene las cicatrices de cinco impactos gigantes, incluyendo la antigua y gigante cuenca Borealis (parte superior del globo), Hellas (abajo a la derecha), y Argyre (parte inferior izquierda). Un equipo dirigido por el SwRI descubrió que Marte experimentó un período de calma de 400 millones de años en los impactos entre la formación de la cuenca Borealis y la de las cuencas más jóvenes. (Para examinar las características geológicas de Marte ir a Google- Mars).
Crédito: University of Arizona/LPL/Southwest Research Institute.
El bombardeo  temprano de Marte se ha relacionado con la historia del bombardeo del Sistema Solar Interior en su conjunto. Borealis, la cuenca más grande y más antigua en Marte, es de casi 6.000 millas (10.800 km) de ancho y cubre la mayor parte del hemisferio norte del planeta. Un nuevo estudio encontró que el borde de Borealis fue excavado más tarde por un solo cráter de impacto, conocido como Isidis. Esto establece fuertes límites estadísticos sobre el número de las grandes cuencas que podrían haberse formado en Marte después de Borealis. Por otra parte, los estados de preservación de las cuatro grandes cuencas más jóvenes – Hellas, Isidis, Argyre, y la ahora enterrada Utopía — son sorprendentemente similares a la de la mayor cuenca más grande, Borealis. Los estados de conservación similares de Borealis y estos cráteres más pequeños indican que las cuencas formadas en el medio se deben preservar de manera similar. No hay otras cuencas de impacto que pasen esta prueba.
“Estudios previos estimaron las edades de Hellas, Isidis, y Argyre en 3,8 a 4,1 mil millones de años”, dijo Bottke. “Argumentamos que la edad de Borealis se puede deducir a partir de los fragmentos que se originaron de los impactos de Marte, que en última instancia llegaron a la Tierra. Estos meteoritos de Marte revelan que Borealis puede tener una edad cercana a los 4,5 mil millones de años – casi tan antigua como el propio planeta “.
Los nuevos resultados revelan una historia de bombardeo sorprendente para el planeta rojo. Un impacto gigante talló las tierras bajas del norte hace 4.5 mil millones de años, seguido de una pausa de aproximadamente 400 millones de años. A continuación, otro período de bombardeo produjo cuencas de impacto gigantes, hace entre  4,1 y 3,8 mil millones de años. La edad de las cuencas de impacto requiere dos poblaciones separadas de objetos que impactaron a Marte. La primera oleada de impactos se asoció con la formación de los planetas interiores, seguida de una segunda oleada que incide sobre la superficie de Marte mucho más tarde.
Fuente: SwRI.      Artículo original: “SwRI-led team discovers lull in Mars’ giant impact historyThis calm before the storm supports late heavy bombardment theory.”
Material relacionado:
Colecciones de artículos y papers sobre el Gran Bombardeo Tardío publicados en las revistas: 
Colecciones de artículos y papers sobre la Migración Planetaria publicados en las revistas:
Libros y Capítulos de libros: (los libros de editorial Springer están disponibles en Timbó)
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           Grandes impactos en los cuerpos del Sistema Solar, en particular en Marte:
          Sobre la Migración Planetaria y el Gran Bombardeo Tardío:

La impresión 3D ofrece un nuevo enfoque para construir edificios, aplicable también en otros planetas y lunas del Sistema Solar

Una Tecnología desarrollada en MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) podría permitir una construcción más rápida, barata y adaptable

Los investigadores del MIT han diseñado un sistema que puede imprimir en 3-D  la estructura básica de un edificio completo. El sistema consta de un vehículo oruga que lleva un gran brazo robótico industrial, que tiene a su vez, un brazo robótico de precisión más pequeño en su extremo.  Foto: Steven Keating, Julian Leland, Levi Cai, y Neri Oxman / Mediated  Matter Group. Ver video.

La lista de materiales que pueden ser producidos con impresión 3D ha crecido para incluir no sólo plásticos sino también metales, vidrio y alimentos. Ahora los investigadores de MIT están ampliando la lista, con el diseño de un sistema que puede hacer la impresión 3D de la estructura básica de una construcción completa.

Las estructuras construídas por este sistema pueden ser producidas más rápido y baratas de lo que los métodos tradicionales de construcción lo hacen. Una construcción podría ser también completamente adaptada a las necesidades de un lugar particular o a los deseos de su constructor. Incluso la estructura interior podría ser modificada de una manera nueva; diferentes materiales podrían ser incorporados a medida que el proceso avanza y la densidad del material podría variarse para lograr una combinación óptima de resistencia, aislamiento y otras propiedades.
En definitiva, dijeron los investigadores, este enfoque podría permitir el diseño y construcción de una nueva clase de construcciones que no serían posibles con los métodos tradicionales de construcción.
El sistema robótico es descrito esta semana en el journal Science Robotics, en un “paper” de Steven Keating, Doctorado en el 2016, un Ingeniero Mecánico e Investigador afiliado al grupo de Mediated Matter en el MIT Media Lab; Julian Leland y Levi Cai, ambos Investiagodores Asistentes en el grupo de Mediated Matter; y Neri Oxman, Director del grupo y Profesora Asociada de Arte con Medios, y Ciencias.
El sistema consiste de un vehículo con orugas que transporta un gran brazo robótico industrial, que tiene en su extremo un brazo robótico de precisión, más pequeño. Este brazo altamente controlable, puede ser usado para orientar cualquier tobera, tradicional o no, de construcción, como las usadas para el vertido de concreto o la aplicación mediante spray de material aislante, así como cabezales con heramientas digitales de fabricación, como por ejemplo una cabeza de fresado.
A diferencia de los sitemas tradionales de impresión 3D, muchos de los cuales utilizan una estructura fija,  tipo cerrada  como soporte de las toberas y se limitan a la construcción de objetos que quepan dentro del cerramineto, estos sistemas con movilidad libre pueden construir un objeto de cualquier tamaño. Como prueba del concepto, los investigadores emplearon un prototipo  para construir la estructura básica de las paredes de un domo de 15 metros de diámetro  y 3.6 metros de alto, proyecto que fue completado en menos de 14 horas de tiempo de impresión.
Para estos test iniciales, se fabricaron con el sistema los moldes de espuma aislante empleados para formar una estructura de concreto terminado. Este método constructivo, en el cual los moldes de espuma de poliuretano son llenados con concreto, es similar a las técnicas comerciales tradicionales de econfrados de concreto aislante. Siguiendo este enfoque en su trabajo inicial, los investigadlores señalaron que el sistema puede ser fácilmente adaptado a los sitios de construcción y equipos existentes, y que puede cumplir con  los códigos de construcción existentes sin requerir un conjunto de nuevas evaluaciones, explicó Keating.
Básicamente, el sistema fue diseñado para ser autosuficiente. Está equipado con una cuchara (pala) que puede ser usada tanto para preparar la superficie de construcción como para tomar materiales en el lugar, tal como tierra para una construcción de tierra, para la construcción misma. El sistema completo se operaría eléctricamente,  propulsado por un sistema de paneles solares. La ida es que tales sistemas puedan ser instalados en regiones remotas, por ejemplo en el mundo en desarrollo, o en áreas de socorro luego de una gran tormenta o terremoto, para proveer rápidamente un albergue durable.
La visión final es “en el futuro, de tener algo totalmente autónomo, que usted podría enviar a la Luna, Marte o la Antártida, y el sistema  podría ir al terreno y hacer estas construcciones para muchos años,”dice Keating, quien dirige el desarrollo del sistema como su trabajo de tesis doctoral.
Pero mientras tanto , dice él, “nosotros también quisimos mostrar que podríamos construir algo  que pudiese ser usado mañana”. Eso es  lo que hizo el equipo con la plataforma móvil inicial. “Con este proceso, nosotros podemos reemplazar una de las partes principales de hacer una construcción, ahora mismo,” dijo. “El sistema puede ser integrado mañana en un lugar de construcción.”
“La industria de la construcción está todavía haciendo las cosas en la forma en que lo hizo durante cientos de años,” dijo Keating. “Las construcciones son rectilíneas, fundamentalmente de materiales unitarios, unidos por encastres y clavos,” y mayormente construídos a partir de proyectos estándarizados.
Pero, Keating se preguntaba,  ¿qué sucedería se toda construcción pudiese ser individualizada y diseñada utilizando los datos medioambientales del lugar?. En el futuro, los pilares de soporte de una construcción tal, podrían ubicarse en lugares óptimos, sobre la base del análisis del sitio basado en radares de penetración del terreno, y las paredes podrían variar su espesor dependiendo de su orientación. Por ejemplo, una construcción podría tener paredes gruesas más aislantes en su lado norte en climas frios (se refiere al hemisferio norte donde el Sol ilumina siempre la cara sur de una construcción, a diferencia de lo que sucede en el hemisferio sur), o paredes que se estrechan desde la base a la parte superior a medida que los requirimientos debidos a la carga decrecen, o curvas que ayudan a la estructura a soportar los vientos.
La creación de este sistema, al cual los investigadores denominan Plataforma de Construcción Digital (DCP por Digital Construction Platform), fue originada por la visón general del grupo de Mediated Matter, de diseñar construcciones sin partes. Una tal visión incluye, por ejemplo, combinar “la estructura con la piel (lo visible), “las vigas con las ventanas, en un único proceso de poducción, adaptando múltiples procesos de diseño y construcción en el camino, a medida que se construye la estructura.
Desde la perspectiva arquitectónica, Oxman dice, que el proyecto”desafía las tipologías tradicionales de construcción, tales como paredes, pisos, o ventanas, y propone que un sistema particular podría ser fabricado usando la DCP que puede variar las propiedades continuamente para crear elementos tipo pared que se fusionan en forma contínua con las ventanas.
Con este objetivo, las toberas de este nuevo sistema de impresión 3D pueden ser adaptadas para variar la densidad del material que está siendo vertido, y aún para mezclar materiales diferentes durante el proceso. En la versión utilizada en las pruebas iniciales, el dispositivo creó una cáscara aislante de espuma que sería dejada en el lugar después de que el concreto sea vertido; los materiales de terminación exteriores e interiores pueden ser aplicados directamente a la superficie de espuma.
El sistema puede incluso crear formas complejas y también salientes, las cuales fueron mostradas incluyendo una ancha tarima incorporada en el domo prototipo. Cualquier cableado o tendido de cañerías puede ser insertado dentro del molde antes del vertido del concreto, proveyendo una estructura de pared terminada de una sóla vez. Puede incluso incorporar datos del lugar recolectados durante el proceso, usando sensores incorporados de temperatura, luz, y otros parámetros para hacer ajustes a la estructura a medida que se construye.
Keating dice que el análisis realizado por el equipo indica que el nuevo método de construcción podria producir una estructura más rápido y a un costo menor respecto  al método tradional, y sería también más seguro. (La industria de la construcción es una de las ocupaciones más peligrosas, y el nuevo sistema requiere menos mano de obra.)  Adicionalmente, ya que las formas y espesores pueden ser optimizados para las necesidades estructurales, más que tener que usar, de entre las piezas prefrabricadas existentes, aquellas que mejor cumplan los requisitos necesarios,  el total de material necesario podría ser reducido.
Mientras la plataforma representa un avance de ingeniería, Oxman destaca: “hacerlo más rápido, mejor y más barato es una cosa. Pero la habilidad de diseñar y fabricar digitalmente estructuras multifuncionales en una única construcción implica un cambio desde la época de las máquinas a la época biológica, de considerar la construcción como una máquina para vivir en ella, hecha de partes estandarizadas, a la concepción de la construcción como un organismo, el cual es desarrollado computacionalmente, manufacturado aditivamente, y posiblemente aumentado biológicamente.”
“Entonces para mí no es meramente una impresora,” dijo ella, “sino una manera completamente nueva de pensar sobre cómo hacer las cosas, que facilita el cambio de paradigma en el área de la fabricaión digital, pero también en el diseño arquitectónico. …. Nuestro sistema señala hacia una visión futura de la construcción digital que permite nuevas posibilidades en nuestro planeta y más allá.
Fuente del artículo: MIT   Artículo original: “3-D printing offers new approach to making buildings.”
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Libros: (Los libros de editorial Springer están disponible en Timbó, excepto los editados este año).
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Primera Simulación Completa del Asteroide Cariclo da lugar a nuevos conocimientos sobre el Sistema de Anillos

Figura 1: Esta visualización fue construida a partir de la simulación del doble anillo de Chariklo.
(Crédito: Shugo Michikoshi, Eiichiro Kokubo, Hirotaka Nakayama, Proyecto 4D2U, NAOJ)
Ver animación. Descargar: archivo PNG (3.3 MB).

Un equipo de investigadores en Japón modeló los dos anillos alrededor de Cariclo (en Inglés: Chariklo), el cuerpo más pequeño en el Sistema Solar que se sabe  tiene anillos (Figura 1). Esta es la primera vez que todo un sistema de anillos se ha simulado usando tamaños realistas para las partículas del anillo y a su vez teniendo en cuenta las colisiones e interacciones gravitacionales entre las partículas. La simulación  reveló información sobre el tamaño y la densidad de las partículas en los anillos. Al tener en cuenta por primera vez tanto la estructura detallada como la imagen global, el equipo encontró que el anillo interior de Cariclo debe ser inestable en sí mismo (es decir sin una ayuda externa). Es posible que las partículas del anillo sean mucho menores de lo previsto o bien que un satélite pastor no descubierto aún alrededor de Cariclo  esté estabilizando el anillo interior.

 

Órbita del Asteroide Cariclo, perteneciente al grupo de los Centauros. Crédito: NASA-JPL-Calthec.

Con el fin de dilucidar la estructura detallada y la evolución de los anillos de Cariclo, el Dr. Shugo Michikoshi (Universidad de Mujeres, Kyoto  / Universidad de Tsukuba) y el Prof. Eiichiro Kokubo (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, NAOJ) realizaron simulaciones de los anillos utilizando el superordenador Aterui  * 1 en NAOJ. Se calculan los movimientos de 345 millones de partículas de los anillos con el tamaño real de unos pocos metros, teniendo en cuenta las colisiones inelásticas y las atracciones gravitacionales mutuas entre las partículas. Gracias a las muchas CPU de Aterui y al pequeño tamaño del sistema de anillos de Cariclo, los investigadores llevaron a cabo con éxito la primera simulación global (del sistema de anillos completo y no de una parte)  con partículas de tamaños realistas * 2

El Centro para la Astrofísica Computacional (CFCA) opera superordenadores para simulaciones astronómicas. El sistema Cray XC30 llamado “Aterui”, instalado en el campus  Mizusawa de NAOJ en Abril de 2013 y actualizado en Septiembre del 2014, es la cuarta generación de  superordenadores del Observatorio Astronómico Nacional de Japón ( NAOJ) para la simulación numérica. Con el rendimiento máximo teórico de 1058 Tflops (1.058 PFLOPS), Aterui es el superordenador más rápido del mundo dedicado a la simulación astronómica. Las simulaciones numéricas en Astronomía son consideradas como el tercer enfoque para la investigación astronómica, junto a la Astronomía Observacional y Teórica. El Prof. Eiichiro Kokubo, Director del proyecto CFCA dice: “Las supercomputadoras  para investigaciones astronómicas se pueden llamar ‘telescopios para Astronomía Teórica’ porque ilustran fenómenos astrofísicos que los telescopios no pueden ver. Crédito: NAOJ-CFCA. Más información.
Sus resultados muestran que la densidad de las partículas de los anillos debe ser inferior a la mitad de la densidad del propio Cariclo. Sus resultados también mostraron que un patrón de rayas, conocido como “estelas de auto-gravedad ,” se forman en el anillo interior debido a las interacciones entre las partículas (Figura 2). Estos “estelas de auto  gravedad”  aceleran la ruptura del anillo. El equipo vuelve a calcular la vida  esperada de los anillos de Cariclo en función de sus resultados y se encontró que es sólo de 1 a 100 años, mucho más cortas que las estimaciones previas. Con una esperanza de  vida tan corta, es sorprendente que el anillo esté todavía allí.

Figura 2: Simulación de sistema de anillos de Chariklo. Utilizando una densidad de partículas igual a la mitad de la densidad de Cariclo, la estructura general puede ser mantenida. En la vista de primer plano, son visibles estructuras alargadas (derecha) complicadas . Estas estructuras se denominan “estelas de autogravedad” . Los números a lo largo de los ejes indican las distancias en km. (Crédito: Shugo Michikoshi (Universidad de Mujeres, Kyoto  / Universidad de Tsukuba)) . Descargar: archivo PNG (991 KB).
El equipo de investigación sugiere dos posibilidades para explicar la existencia continuada del anillo. “Una posibilidad es que las partículas del anillo sean pequeñas. Si el tamaño de las partículas de los anillos es de sólo unos milímetros, los anillos se pueden mantener durante 10 millones de años. Otra posibilidad es la existencia de un satélite pastor aún sin descubrir lo que ralentiza la disolución de los anillos “. Explica el profesor Kokubo.
El Dr. Michikoshi añade: “La interacción entre los anillos y un satélite es también un proceso importante en los anillos de Saturno. Para entender mejor el efecto de un satélite en la estructura de anillo, tenemos la intención de construir un nuevo modelo para la formación de los anillos de Cariclo “.

En la imagen, de izquierda a derecha, Pandora y Prometeo, dos de las lunas pastoras de Saturno, mantienen el anillo F del planeta bajo control. Ver también aquí . Las estructuras en el disco alrededor de Cariclo sugieren que el sistema es bastante complejo. Una hipótesis es que sus anillos son mantenidos por un sistema de lunas pastoras, sin embargo, aún no se han detectado. Ver: APOD. Crédito de la imagen: NASA / JPL.
Los sistemas de anillos, tales como los anillos icónicos alrededor de Saturno y Urano, se componen de partículas que varían de centímetros a metros en tamaño. Hasta ahora, la dificultad de calcular las trayectorias y las interacciones mutuas de todas estas partículas habían frustrado los intentos de estudiar los anillos a través de simulaciones por ordenador. Los investigadores anteriores han simulado o bien sólo una porción de un sistema de anillos haciendo caso omiso de la estructura general, o  utilizaron el escenario poco realista de partículas grandes e ignoraron las estructuras detalladas.
En el 2014, dos anillos separados por un espacio se descubrieron alrededor de Cariclo, el mayor de los Centauros conocidos. Los Centauros son pequeños cuerpos que vagan entre Júpiter y Neptuno. Aunque Cariclo es sólo de unos cientos de kilómetros de tamaño, sus anillos son tan opacos como los de Saturno y Urano. Por lo tanto Cariclo ofreció una oportunidad ideal para modelar un sistema de anillos completo.
Estos resultados fueron publicados como “Simulando Cariclo, el   mundo más pequeño con anillos” en la edición de Marzo de 2017 en  “The Astrophysical Journal Letters.”
Fuente: NAOJ-CFAC.     Artículo original: New Insights into Chariklo’s Ring System“.
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Sobre los Centauros:
 Sobre los efectos de las lunas pastoras en los anillos:

La confiable nave Cassini sobrevive al primer pasaje entre Saturno y sus anillos, una región nunca antes explorada. (29 de Abril)

En el fotograma de la película corta de Cassini gran final , se muestra la nave espacial  pasando entre Saturno y el anillo más interno del planeta. Crédito: NASA-JPL-Caltech.
En la madrugada del jueves, un estallido de alegría surgió en el auditorio  von Karman del  Jet Propulsion Laboratory cuando una línea ondulada verde en un gráfico desarrolló un pico nítido, alto, lo que significa que la nave espacial Cassini  llamó a casa después de sobrevivir a su primer pasaje entre Saturno y su Sistema de Anillos, (ver figura). El pasaje en realidad había ocurrido 22 horas antes, con Cassini fuera de contacto con la Tierra. La misión tenía toda la confianza de que la nave espacial podría sobrevivir la travesía, y la oportunidad de hacer ciencia en la región nunca antes explorada del Sistema de Saturno era demasiado valiosa como para perder ese tiempo comunicándose con la Tierra. (Ver video).

 

Linda Spilker, Directora Científica del Proyecto Cassini, en el Auditorio Von Karman del JPL, observando la pantalla en el momento en que aparece un pico en la señal, que significa que la nave Cassini realizó con éxito su primer pasaje atravesando el plano del Sistema de Anillos de Saturno, comunicándose luego con la Tierra. Ver video. Crédito: NASA-JPL-Caltech.
Aunque la audiencia de “amigos y familia” en el JPL tenía pocas razones para dudar de que Cassini podría llamar a su hogar, había mucha  emoción. Cassini es algo más que una nave espacial para las personas que la comandan. Si la nave había sobrevivido al cruce del plano de los anillos, era entonces el comienzo de una muerte inevitable. Mientras que las personas en el auditorio estaban orgullosas de enviar a la vieja máquina a hacer algo nuevo y científicamente rico, estaban luchando con la conciencia de que también la estaban enviando a su fin.
Para algunas personas, la misión es como un miembro de la familia, estando su desarrollo y progreso  inextricablemente entrelazados con el crecimiento de sus hijos. La Directora Científica del Proyecto, Linda Spilker, habló sobre cuando su hija Jennifer entró al preescolar, al mismo tiempo que ella comenzó a trabajar en la misión, y ahora ya ha crecido, y tiene una familia propia.

 

                   Linda Spilker,  Directora Científica del Proyecto Cassini, tiene un Saturno invisible en sus manos. Los cacahuetes (maníes) “de la suerte” son una tradición en el JPL. Ver video                                          Crédito: NASA-JPL-Caltech.
Cassini no es sólo parte de la familia; también creó una familia. La multitud “burbujeaba” con la conversación, con las personas compartiendo  sus respectivas experiencias  personales y  riendo con los recuerdos de Cassini. No todo el mundo en la sala estaba trabajando activamente en la misión entonces, pero todos fueron parte de la familia. Nagin Cox, “alumna de Cassini” que ahora trabaja en Operaciones del rover Curiosity, sigue siendo parte de la familia Cassini.
Se entretuvo a la audiencia con los Cantantes Virtuales de Cassini, un grupo con miembros de la vieja guardia y novatos por igual de Cassini  que cantaba deliciosamente canciones “nerd” acerca de las pruebas de las operaciones de la Cassini. La multitud reunida se rió de las bromas. La mayor cantidad de risas acompañaron la interpretadación de una canción, tuneada de “Let the Sunshine in” (siendo una de las letras alteradas:  “No permita que la luz del Sol / entre en el eje de puntería”) cuando los cantantes lanzaron papeles al aire,  que significa tirar las reglas de vuelo de la Cassini con el fin de permitir que la nave espacial ponga fin a su misión con un ardiente descenso en Saturno.

 

Los Cantantes Virtuales de Cassini en acción en el evento de “amigos y familiares” del JPL  para celebrar la entrada de Cassini entre los anillos de Saturno y el planeta en la tarde del 26 de Abril del 2017. Crédito: NASA-JPL-Caltech.
Mientras el público esperaba  la llamada de Cassini a casa , los oradores explicaron lo que Cassini estaba logrando al viajar en el hueco entre el anillo D y Saturno. El Líder de Planificación de la misión Erick Sturm explicó por qué Cassini tiene que pasar tan cerca de Saturno para  estar a salvo de las partículas del anillo D: fotos enviadas por Cassini  muestran que el polvo se extiende desde el anillo D bastante lejos en lo que parece ser la brecha entre el anillo D y Saturno. Cassini tiene que enhebrar la aguja entre el polvo del anillo D a altas altitudes y la atmósfera superior de Saturno en altitudes bajas.

 

Órbitas de Cassini que cruzan el plano de los anillos. Una vista lateral de las 22 órbitas finales de Cassini en Saturno. Cruzan el plano de los anillos en diferentes lugares con el fin de que los instrumentos de Cassini puedan muestrear diferentes partes del anillo más interno D. Visita el sitio web del JPL para un video de estas órbitas. Crédito: NASA-JPL-Caltech.
La posición de la primera travesía del plano de los  anillos, el 26 de Abril, se juzgó que era la más segura, y la misión tomó precauciones apuntando la antena de radar en la dirección de su recorrido (hacia adelante) para proteger a los instrumentos sensibles, de las partículas invisibles. Sin embargo, dijo Sturm, es posible que la interpretación de las imágenes del anillo D esté mal; tal vez se ve más claro entre el anillo visible D y Saturno, porque las partículas eran más grandes, lo suficientemente grandes como para no dispersar la luz como lo hace el polvo, lo suficientemente grandes como para representar un peligro para la nave espacial. Afortunadamente,  (aunque poco probable) esa  interpretación de los datos  resultó ser errónea (o, alternativamente, Cassini resultó con suerte).

 

¿Cuánto se exteinde hacia Saturno el anillo D?.  Una observación de la parte sombreada de Saturno tomada por Cassini el 2 de Septiembre del 2010 se ha diseñado para ver hasta qué punto se extiende hacia el planeta el anillo de polvo D. La cámara sensible obtuvo esta imagen con una exposición de 1,2 segundos con el fin de ver el anillo débil D,  sobreexponiendo al anillo F más externo. (Las longitudes de exposición de imagen típicas de Cassini para ver las lunas y el planeta van desde decenas a unos pocos cientos de milisegundos). El conjunto de observaciones mostraron que era necesario que Cassini  pasase dentro de los 2000 kilómetros del tope de nubes del planeta con el fin de estar razonablemente segura del polvo del anillo D. Crédito: NASA-JPL-Caltech.
Linda Spilker habló sobre la exploración de las estructuras finas en la atmósfera, la masa de los anillos, y el campo magnético, que las órbitas cercanas de Cassini lograrán registrar. Ella mencionó que si Cassini puede detectar la más mínima desviación entre el polo magnético y el polo de giro, podría ser capaz de responder al misterio de la duración del día de Saturno. (Increíble, ¿no es así, que incluso después de siglos de estudio de Saturno, todavía no se sabe de cuánto tiempo es su día  o cuánto pesan sus anillos?)
Spilker explicó que aunque Cassini está casi sin combustible,  tienen un poco de capacidad de maniobra reservado para responder a necesidades científicas hasta el mismo final. Dijo que para las últimas cinco órbitas en particular (las cinco líneas azules más a la derecha en el diagrama anterior) todavía tienen opciones para aumentar o disminuir sus alturas; el objetivo es conseguir que los instrumentos de recogido de partículas  de Cassini lleguen lo más profundo posible en la atmósfera sin pasar el punto en que los propulsores de la nave espacial no puedan compensar la resistencia atmosférica. (Si eso llegara a suceder, la nave caería, y el contacto se perdería).
Al igual que todo el equipo, Spilker se enorgullece de lo que Cassini ha hecho y lo que está haciendo en sus últimos días. Es triste, también, contemplar la pérdida de la nave espacial. Pero hay otro tipo de pérdida que ella anticipa: la pérdida de “nuestra conexión íntima con Saturno.” Desde la Tierra, todavía seremos capaces de estudiar los sistemas de tormentas de Saturno y los movimientos de sus lunas. Pero todas esas diminutas estructuras en los anillos, todas las pequeñas lunas incrustadas en los anillos, se hacen para nosotros invisibles con la pérdida de Cassini. Una vez cada quince años, nos recordó, vamos a llegar a vislumbrar esas lunas en los anillos, cuando “la Tierra cruza” el plano de los anillos de Saturno. Pero eso es todo, hasta la próxima misión.

 

Animation of images from Cassini's first

Animación con algunas de las imágenes que Cassini tomó esta semana, en el primer sobrevuelo del “Grand Finale”. Son los primeros resultados de estos encuentros increíblemente cercanos con el planeta. Crédito: NASA-JPL-SSI-Jason Major.
Usted puede notar que las imágenes son de color blanco y negro, pequeñas y ruidoas. Hay buenas razones para que ocurran esas cosas – en realidad una buena razón: Cuando Cassini pasó a unos 2000 kilómetros de las nubes de Saturno,  se desplazaba a una velocidad relativa a Saturno de 34 kilómetros por segundo. Eso es muy, muy rápido, casi demasiado rápido para que la cámara tome imágenes sin desenfoque por movimiento. Para evitar la falta de definición, hay que tener exposiciones muy cortas, lo que significa que las imágenes se vean ruidosas. Usted tiene que maximizar el número de fotones que llegan a la cámara, lo que  significa no colocar filtros de color en frente de la cámara, resultando entonces las imágenes en escala de grises. Incluso con eso, habría una cierta falta de definición y las limitaciones a la rapidez con que la nave puede obtener tantas imágenes fuera de su detector, por lo que se disminuyó la resolución de las imágenes a la mitad de la resolución nativa de la cámara con el fin de conseguir una tira algo continua de fotografías de la atmósfera de Saturno durante el pasaje.
Estaremos disfrutando los resultados científicos de esta fase de la misión durante los años o décadas por venir – por lo menos hasta la próxima misión a Saturno.
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Las personas se sienten motivadas a componer canciones por acontecimientos dramáticos, y algunos eventos en las operaciones normales de cualquier misión espacial en vuelo, son muy dramáticos como cuando la nave espacial entra en modo seguro, una respuesta automática a un problema detectado por el ordenador. Le ha pasado a la Cassini varias veces en el transcurso de su misión. Para Cassini, salir del modo seguro tan pronto como sea posible siempre fue una meta, porque una oportunidad perdida para hacer ciencia en un sobrevuelo no podría nunca ser recuperada (a diferencia de un modo seguro en un orbitador de mapeo o un vehículo, donde por lo general hay una oportunidad de repetir una observación omitida si es lo suficientemente importante). Así que hay una  canción de los “Cantanes Virtuales de Cassini” sobre los modos de seguridad.
Fuente del artículo: The Planetary Society.   Artículo original:Trusty Cassini survives first dive between Saturn and its rings“. Autora: Emily Lakdawalla.
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