Albert Einstein

"El misterio es la cosa más bonita que podemos experimentar. Es la fuente de todo Arte y Ciencia verdaderos". Albert Einstein.

domingo, 17 de enero de 2016

Un Universo Lleno de Vida: La Conquista de Júpiter y sus Lunas

            Si el hombre ha sido capaz de avanzar es por la perseverancia de sus antepasados, de esas huellas que nos dejaron, de las semillas que sembraron y que ahora recogemos con entusiasmo para continuar su labor de búsqueda en el infinito.

            Mucho antes de Galileo, hubo otros, pero nuestra historia comienza con él. Sería en los albores del siglo XVII cuando descubriría lo que más tarde conoceríamos como satélites galileanos: Júpiter I, II,  III y IV. Por su parte, Simon Marius y tras la disputa de tal fascinante hallazgo con Galileo, sería el que los bautizaría con los nombres actuales: Ío, Europa, Ganímedes y Calisto. (Para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: Júpiter y las "Galileanas").




            A este descubrimiento le siguieron muchos otros a lo que a satélites se refiere. Gerard Pieter Kuiper (17 de julio de 1905 – 23 de diciembre de 1973) además de contribuir notablemente al estudio de los satélites jovianos, sería el encargado de elaborar la teoría del nacimiento del Sistema Solar mediante disco de acreciones de polvo estelar, que se irían condensando hasta formar planetoides y estos tras millones de años de violentos choques formarían lo que hoy podemos denominar como hogar. En 1945 propondría la existencia de metano en la atmósfera de Titán (para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: Titán), el mayor satélite de Saturno. En 1947 mientras era director del observatorio de Yerkes, en la Universidad de Chicago, realizaría otro notable descubrimiento, había dióxido de carbono en la atmósfera de Marte.(Para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: Una verdad Incómoda). Un año más tarde, descubriría la presencia de hielo en los casquetes polares marcianos y en los anillos de Saturno. Ese mismo año, presentaría al mundo a la quinta luna de Urano, Miranda. En 1949 lograría calcular el diámetro de Neptuno y aportaría otro importante hallazgo a la comunidad científica, el segundo satélite de Neptuno, Nereida. Un año más tarde calcularía el diámetro de Plutón. En 1951 teorizaría sobre la existencia de una zona que se extendería más allá de Neptuno, que estaría gobernada por centenares de cuerpos helados y otros cuerpos celestes de menor tamaño, 19 años después de su muerte, en 1992 se corroboraría su teoría y recibiría el nombre de Cinturón de Kuiper.



            Ese mismo año, en 1951, Harold Jeffreys (22 de abril de 1891 – 18 de marzo de 1989) un prestigioso matemático y geofísico que pasaría a la historia por ser el hombre que propuso que el núcleo terrestre estaba formado por compuestos líquidos, propondría que la superficie de Calisto debía estar formada parcial o totalmente por agua helada. Sugerencia realizada debido a la poca densidad que arrojaban los estudios que debía tener Calisto y también por su albedo.



            Este hecho no pasaría desapercibido en la comunidad científica y en concreto, para el extraordinario Kuiper. Entre 1957 y 1960 dirigió el Observatorio McDonald, en Texas, y sería asesor de los estudios doctorales de Carl Sagan.(Para saber más, leer: Carl Sagan: Una Historia Personal). Fue durante esos años, concretamente en 1957, cuando en una ponencia de la American Astronomical Society expuso su estudio que había realizado en el observatorio McDonald, sobre la reflexión de luz solar en las lunas galileanas. Durante la exposición, dejaría claro las diferencias existentes entre Europa, Ganímedes y las otras dos lunas del planeta rey, dichas diferencias sólo podían significar una cosa, estos dos satélites estaban formados por agua en estado sólido.
            Durante esos años se realizarían otros estudios que consolidarían la idea de que ambos cuerpos estaban formados si no totalmente en gran medida por hielo. Así mismo, Europa mostraba una temperatura menor. Dichos estudios se basaban en comprobar los espectros de la luz, mediante el análisis de la absorción de las frecuencias infrarrojas de la luz solar al ser reflejadas por la superficie de los satélites.
            Por otra parte, Gerard Kuiper fundaría el laboratorio Planetario de la Universidad de Arizona en 1960, donde centraría sus investigaciones en la Luna. Este hecho llamaría la atención de la NASA con la que trabajaría conjuntamente para preparar la llegada del hombre al suelo lunar.
           
            La idea de que Europa y otros cuerpos cubiertos por hielo en nuestro Sistema Solar podrían albergar océanos de agua líquida bajo su corteza de hielo, fue propuesto por John S. Lewis en su Satellites of the Outer Planets: Their Physical and Chemical Nature (publicado en Icarus,  vol.15, 1971).
             En la publicación Galilean Satellites: Identification of Water Frost (de la revista Science, vol. 178, 1972), C.B. Pilcher, S.T. Ridgway y T.B. McCord hicieron públicos los resultados de las mediciones de reflectividad que habían sido tomadas desde el telescopio del Observatorio Nacional de Kitt Peak. En este informe se determinó que entre el 50 y 100%, de 20 a 65% y del 5 al 25% de las superficies de Europa, Ganímedes y Calisto respectivamente, estarían cubiertas por agua helada.
           
            Mientras, las misiones Apolo eran un éxito, el hombre había sido capaz de conquistar su satélite y soñaba con ir más allá. NASA consciente de la gran oportunidad que se le presentaba, diseñaría dos misiones que se encargarían de estudiar el gran cinturón de asteroides y de Júpiter. Se convertirían en las primeras sondas en salir del Sistema Solar interior para adentrarse en los misterios del exterior. Debido a esto, las sondas serían equipadas por vez primera en la historia con generadores de radiosótopos (RTG) en vez de paneles solares. Las cuatro RTGs del tipo SNAP – 19 con Plutonio – 238, serían los encargados de dotar de la electricidad necesaria para misión, y ser las primeras sondas interplanetarias equipadas con sistemas de energía nuclear. Las Pioneer F y G como fueron bautizadas, apenas rondaban los 258 kg y los 3 metros de altura.
            Aunque lo que realmente haría a estas sondas famosas, sería la construcción en una placa dorada de 15,25 x 22,8 cm y 0,127 cm de grosor, concebida como el primer mensaje simbólico a una posible civilización alienígena. Fue propuesta inicialmente por el escritor Burgess, con la idea de si algún día las sondas eran interceptadas por otros seres inteligentes supieran de nuestra existencia. De este modo, uniría esfuerzos con Don Bane periodista, y se dirigirían al astrónomo Carl Sagan. Sagan quedaría encandilado con el proyecto y presionaría insistentemente para su realización a la NASA. De este modo el propio Sagan y Frank Drake concebirían un mensaje lo más neutro y objetivo posible, mientras que la por aquella época, esposa de Sagan, Linda Salzman, se encargaría del diseño artístico.(Para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: Sobre Drake y Mensajes en una Botella)



            En la placa aparece:

         1. a la derecha, la imagen de la sonda con el único fin de dar proporción a las dos figuras humanas dibujadas delante, una femenina y otra masculina,
         2.  a la izquierda, un haz de líneas que parten radialmente de un mismo punto; ese punto es el planeta Tierra; las líneas indican la dirección de los púlsares más significativos cercanos a nuestro sistema solar y en cada uno, en sistema de numeración binario, la secuencia de pulsos de cada uno; este apartado constituye nuestro "domicilio" en el universo; una civilización técnicamente avanzada, con conocimiento de los púlsares, podría interpretar la placa;
         3. en la parte inferior se representa un esquema del sistema solar, con los planetas ordenados según su distancia respecto al Sol y con una indicación de la ruta inicial de la Pioneer 10;
         4. arriba del conjunto, a la izquierda, se muestra, también con indicaciones en sistema binario, el spin de una molécula de hidrógeno, el elemento más común en el universo.




            Desde el 22 de diciembre de 1971 el lanzador Atlas – Centaur ya estaba dispuesto en el Cabo Cañaveral para impulsar la primera de las sondas. Pioneer F llegaría desde California el 12 de enero de 1972. Mientras que Pioneer G estaría como reserva por si algo salía mal. Los diferentes problemas técnicos y los fuertes vientos frustrarían el inicio de su aventura el 27, 28 de febrero y el 1 de marzo. Finalmente el 2 de marzo el cohete Atlas – Centaur despegaba en medio de la noche en pos de un nuevo sueño de los humanos.
            Una vez en el espacio, Pioneer F pasó a llamarse Pioneer 10. El 15 de Julio de ese mismo año, entraría oficialmente en el cinturón de asteroides. A pesar de lo que podamos pensar, lo que más cerca estuvo la sonda de uno de esos cuerpos fue a 8,8 millones de kilómetros, y es que las distancias en el espacio son enormes. Siete meses más tarde la sonda saldría del cinturón de asteroides como estaba programado sin sufrir daños.

            En la Tierra, meses antes la Pioneer G se abría camino al encuentro de su hermana el 5 de abril de 1973. Una vez más el cohete Atlas – Centaur sería el encargado de colocar a la denominada Pioneer 11 en trayectoria de escape respecto a la Tierra. Algunos problemas en los mástiles de los RTGs que no pudieron desplegarse correctamente hicieron temer por la seguridad de la misión. Usando los propulsores de la nave, se haría desatascar el brazo llevando la sonda al espacio. Pioneer 11 debería llegar no sólo a Júpiter como su hermana, sino que una vez allí realizaría una maniobra gravitatoria que le permitiría tomar impulso hacia su verdadero destino, Saturno, lugar donde arribaría en 1979.
           
            La Pioneer 10 continuó veloz su rumbo al planeta joviano, así fue como el 8 de noviembre de 1973 atravesó la órbita de su satélite más exterior, Sinope, que por aquel entonces era conocido como Hades. El 6 de noviembre empezaría a trasmitir las primeras fotografías. El 1 de diciembre la sonda se zambullía en el campo magnético de Júpiter. Nadie sabía si la sonda resistiría la tremenda radiación del gigante gaseoso, pero el 4 de diciembre de 1973, pasaría a 132252 km de Júpiter resistiendo la embestida. Sin embargo provocaría fallos puntuales en el sistema que impedirían a la sonda fotografiar Ío. Pese a todo, sí que lograría fotografiar a los demás, destacando las tomadas a Ganímedes a poco más de 750000 km de distancia. Aunque su poca resolución hicieron que no se prestara mucha atención a las mismas. Años más tarde, las Voyager tomarían el testigo, mejor equipadas saldarían la deuda pendiente, y con creces.



            La sonda tomaría alrededor de 500 fotografías de Júpiter con una calidad muy pobre, pero permitieron comprobar el movimiento contrario a las agujas del reloj de la Gran Mancha Roja, en un periodo de seis días y medio. El encuentro con el rey de los planetas aceleró la sonda de tal manera que alcanzaría la velocidad de 132000 km/h logrando por vez primera en la historia la velocidad de escape del Sistema Solar.



            Su hermana atravesaría el 20 de marzo de 1974 el cinturón de asteroides. En la Tierra se discutía si Pioneer 11 debía o no realizar una corrección en su trayectoria, que la llevaría a pasar tres veces más cerca de lo que Pioneer 10 hizo a su paso por Júpiter. Si bien Pioneer 10 había demostrado que la radiación no suponía gran peligro para una sonda de esas características, acercarla aún más sí podía suponerlo, y podría poner en riesgo la misión, pero también querían comprobar que futuras misiones, como sería las Voyager no tuvieran ningún tipo de inconveniente al acercarse al planeta gaseoso. Así pues, tras intensos debates, se decidiría corregir la velocidad en 63,7 m/s, aunque se evitaría pasar por el ecuador del planeta y sí, lo haría por sus polos. Si Pioneer 10 fue la primera sonda en visitar Júpiter, Pioneer 11 sería la primera en recorrer sus regiones polares.
            El 7 de noviembre de 1974 atravesaría la órbita de Hades como poco antes hiciera su hermana gemela, y el 25 de ese mismo mes penetraría en la enorme magnetosfera del planeta. Pioneer 11 obtendría doscientas fotos de los satélites galileanos. Por primera vez en la historia del ser humano, se podían ver a los cuatro satélites descubiertos por Galileo tres siglos antes con una calidad medianamente interesante.
            Cuando Pioneer 11 se ocultó tras el disco de Júpiter antes de alcanzar su máximo acercamiento, fueron muchos los que pensaron que jamás volverían a tomar contacto con la misma. Sin embargo, el 3 de diciembre de 1974 la sonda reaparecería. Había sobrevivido a la radiación alcanzando los 171000 km/h. Al contrario que a su hermana y pese a tal velocidad, no la situaría en trayectoria de escape, sino en ruta hacia Saturno como los científicos habían previsto. En los siguientes dos años se realizarían hasta tres correcciones en su ruta para conseguir el objetivo.



            En los años posteriores al encuentro de las hermanas Pioneer con Júpiter, en la Tierra, hubo una creciente excitación e interés por su sistema, es decir, por el propio planeta y por sus satélites. El fruto de las investigaciones llevadas a cabo dieron lugar a un recopilatorio de más de 1200 páginas denominado; JUPITER: Studies of the interior, atmosphere, magnetosphere, and satellites  (editado por T. Gehrels), publicado en 1976.
            Dichos estudios se centrarían sobre el origen de Júpiter y sus satélites. Otras de las preguntas que se hacían eran acerca de la atmósfera joviana, su ionosfera, campo magnético y los cinturones de radiación. Por su parte alrededor de 200 páginas estaban dedicadas a las lunas de Júpiter. En el artículo titulado Structural and Thermal Models of Icy Galilean Satellites realizado por Lewis y Consolmago, el cual posteriormente sería ordenado Jesuita y trabajaría para el Observatorio Vaticano (para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: La Señal), se daría unos modelos más detallados sobre la estructura de Europa, Ganímedes e Ío. Así mismo, se harían un conjunto de hipótesis sobre la historia temprana de estos satélites y su formación, gracias a los modelos que se basaban en simulaciones realizadas por ordenador por el propio Consolmagno.
            En sus estudios, Lewis -  Consolmagno adelantaban un modelo donde la fusión del agua helada tendría lugar en las lunas, debido a los procesos térmicos que aún se estarían produciendo en el núcleo de los satélites. Aunque los efectos de la formación de las lunas se han reducido y ahora los núcleos se encuentran más fríos, destacan que exactamente, el corazón de las lunas sigue latiendo y lo hace probablemente alcanzando unas temperaturas que rondarían los 2800 K.

            "Fuentes de calor internas parecen ser suficientes para Europa y Ganímedes se derritiesen completamente en algún momento de su historia (por lo menos a menos de 30 km de la superficie.)"
            "Una Europa con 10% de contenido de agua tendría una corteza de hielo de 70 km en la actualidad, un manto de agua de 100 km y un núcleo rocoso 1.400 kilómetros de radio. "
            "Nuestros modelos predicen una considerable expansión térmica, y esto puede producir grietas significativas en la corteza, lo que lleva al afloramiento del material líquido menos denso por debajo y, finalmente, a un vuelco catastrófico de las capas de la corteza terrestre. Pero la expansión térmica parece suceder en una escala lo suficientemente lenta de tiempo, como para que el flujo plástico del hielo pueda “sanar” esas grietas a medida que desarrollan"

            La comunidad científica no paraba de realizar fascinantes descubrimientos. Mientras esto ocurría, a cientos de millones de kilómetros de casa, Pioneer 10 superaba la órbita de Saturno.

            La evidencia de que hubiera agua fuera de nuestro planeta no siempre fue aceptada por la comunidad científica como tal. Al igual que todos los avances realizados por el ser humano, donde cada una de las nuevas teorías e hipótesis han sido eximidas a escrutinio público, la realidad de que hubiera agua fuera de nuestro hogar también lo sería. Desde Galileo y su tropiezo con la Iglesia hasta el gran Albert Einstein, el cuál en un principio se encontró con la incomprensión de los pensamientos científicos de su época, les ha ocurrido. Entonces, ¿cómo hemos conseguido avanzar a pesar de nuestra testarudez innata de tener más o menos un pensamiento conservador a este respecto?  Parafraseando al gran Neil deGrasse Tyson, estas son las 5 claves de nuestro desarrollo:



            1. Cuestionar la autoridad. Ninguna idea es cierta sólo porque alguien lo diga, incluyéndome a mí. Pensar por uno mismo. Cuestionarse a uno mismo.

            2. No creer algo sólo porque queramos hacerlo. Creer en algo no lo convierte en realidad.
  
            3. Demostrar las ideas con pruebas obtenidas a través de la observación y la experimentación. Si una idea no pasa un experimento bien diseñado, es errónea, aceptémoslo.
  
            4. Seguir las pruebas, allá donde nos lleven. En caso de no tener pruebas, reservarnos los juicios.

Y quizás, la norma más importante de todas.

            5. Recordar que uno puede estar equivocado. Incluso los mejores científicos se han equivocado en algunas cosas.

            En 1977 Robert Ballard, conocido mundialmente por ser el oceanógrafo que encontraría los restos del Titanic en 1985, se sumergiría en aguas de las costas de las islas Galápagos. Allí con gran asombro a unos 8000 pies de profundidad, unos 2,5 km, al amparo de unas chimeneas hidrotermales donde ningún rayo de luz solar podría llegar desde el exterior, descubriría para gran asombro, un rico ecosistema sostenido gracias a las energías emanadas desde los geiseres submarinos. Esa investigación no sólo ayudaría a cambiar nuestra comprensión de la vida en la Tierra y como pudo haberse llegado a formar, sino que cambiarían todo el paradigma a la hora de buscar vida más allá de nuestras fronteras.



            Más allá de nuestra frontera, de nuestro planeta, mientras hacemos elucubraciones de si las lunas heladas podrían o no albergar vida bajo su corteza helada, varias naves creadas por una especie de simios de un diminuto planeta en un Sistema Solar que se encuentra en la parte exterior de su Galaxia, se adentrarían poco a poco en la inmensidad de la “noche” estelar.(Para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: La Paradoja de Fermi).
            Pioneer 11 tras cumplir su misión, estuvo a punto de renovar por un periodo más largo su contrato con NASA al considerar mandar la sonda hacia Urano o incluso regresar hacia Júpiter. Sin embargo, el deterioro patente en la misma y la escasa posibilidad de éxito de esta renovación desecharían esa posibilidad. Tras su paso por Saturno, Pioneer 11 obtendría la velocidad suficiente como para escapar del Sistema Solar, como años antes hiciera su hermana. El 23 de febrero de 1990 cruzaría la órbita de Neptuno, siendo la cuarta nave en conseguirlo tras los pasos de Pioneer 10 y las dos Voyager.
            Fue en septiembre de 1995 cuando NASA cesó las operaciones científicas de Pioneer 11. Ese mismo mes, el día 30 cuando la nave se encontraba a 6615 millones de kilómetros del Sol, se perdió contacto para siempre con nuestra creación.
            Dos años más tarde, el 31 de marzo, cesarían también las operaciones científicas de Pioneer 10, cuando se encontraba a una distancia de 10050 millones de kilómetros. Hasta el 17 de febrero de 1998, Pioneer 10 ostentaría el récord de ser el objeto humano más alejado de la Tierra, pero se lo arrebataría Voyager 1. El 22 de enero de 2003, sería la última vez que NASA pudo seguir contactando con la débil señal del vehículo. Pioneer 10 se encontraba a 12315 millones de kilómetros del Sol. Dentro de 1,7 millones de años, Pioneer 10 pasará a 53 años luz de Aldebarán. (Para saber más, leer: Nuestros Cielos: Elipse Lunar).



            “La Pioneer 10 se aleja de nuestro Sistema Solar a 12,026 km/s, recorriendo una distancia de 381 millones de kilómetros cada año en la dirección del cúmulo abierto de las Híades, en Tauro. Por su parte, la Pioneer 11 recorre 359 millones de kilómetros al año, un dato que la convierte en la más lenta de entre las cinco sondas que actualmente viajan fuera del Sistema Solar. Se mueve en dirección casi opuesta a la de su hermana a 11,36 km/s, hacia la constelación del Escudo. Dentro de 33.000 años la Pioneer 10 pasará a 3,27 años luz de la estrella enana roja Ross 248. Curiosamente, la Pioneer 11 también se acercará a 2,67 años luz de esta estrella dentro de 35.000 años. Esta aparente paradoja se debe a que Ross 248 posee un movimiento propio muy elevado con respecto al Sol. O lo que es lo mismo, será la estrella la que se acerque a las Pioneer y no al revés.” El Blog de Daniel Marín

            Dentro de miles, quizás millones de años, estas naves serán el último vestigio de una especie que no sólo se conformó con soñar, sino que realizó sus sueños para saciar su sed de conocimientos, adentrándose en el infinito del Cosmos en busca de sus secretos.


Continuará…

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