lunes, 21 de julio de 2014

Close encounter with Comet 67P may reveal origins of life on Earth

Close encounter with Comet 67P may reveal origins of life on Earth

European probe Rosetta will close in on Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko next month – and its analysis could reveal whether comets brought Earth its water and amino acids
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An artist's impression of the space probe Rosetta flying by an asteroid in 2008 on its way to a rendezvous with Comet 67P. Photograph: C.Carreau/ASSOCIATED PRESS
Several hundred million miles from home, one of the most ambitiousspace missions ever attempted is closing in on its target: Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, a massive ball of ice, dust and organic materials that orbits the Sun every six-and-a-half years.
The probe Rosetta – built for €1bn by the European Space Agency (Esa) – will reach its target on 6 August after a 10-year journey across the solar system. For the next year, it will hover a few dozen miles above Comet 67P as its sweeps around the Sun while its instruments analyse the dust and water vapour that will start to pour from the surface of the comet as it nears the Sun and heats up.
For the first time, scientists will have a close-up view of a comet – one ofastronomy's most beautiful objects – as filaments of dust stream into space from its surface and form a glowing tail that will arc behind it. More importantly, Rosetta's scrutiny of comet 67P should answer several key scientific questions. Did comets bring water to Earth and form our oceans? Did they seed our world with organic chemicals that are the building blocks of life?
"These are some of the key issues that Rosetta has been built to answer," said mission scientist Matt Taylor. "The probe has taken 20 years to design, construct and launch and has involved hundreds of scientists and engineers. Now we are only a few days away from our target and stress levels are rising – so it really helps we can now see Comet 67P as a real object, not just a theoretical concept dreamed up by astronomers."
Launched in February 2004, Rosetta – which is carrying a smaller lander craft called Philae – has since circled the Sun in a series of complex loops that have included three close fly-bys of Earth and one of Mars. This trajectory took the spaceship into deep space before it arced back on a path that tracked behind Comet 67P as it swept sunwards.
In January, Rosetta was several million miles from its target. Since then, burns of its main thruster engines – including an eight-hour burst in May – have brought it to within 5,000 miles. Three more burns this month will bring the probe to within just a few dozen miles of 67P.
In the process, our vision of comets should be transformed. At present 67P – according to a photograph that was taken by Rosetta – appears to be a comet of two halves, a duck-shaped object that has a distinct head-like portion connected by a thin neck of material to a larger body-like section.
"It may be an object we call a contact binary which was created when two smaller comets merged after a low-velocity collision," said Taylor.
Such impacts are thought to have been common when the Sun's planets were forming billions of years ago and small blocks of rocky and icy debris peppered the solar system. However, there are other explanations for 67P's odd shape. It may once have been a single spherical object that has since lost a great deal of its volatile material following multiple encounters with the Sun, for example. "When we get closer, we should find the answer," Taylor said.
Once Rosetta reaches 67P, it will begin a series of complex manoeuvres in order to carry out a detailed survey of the comet's surface and so help Esa's controllers select a shortlist of five candidate landing sites for its companion probe.
After the best site has been picked, Philae will then be dropped on to 67P, probably in November. It will be a tricky manoeuvre: Comet 67P is only 2.5 miles in diameter and its gravitational field is too small to hold on to Philae. As a result, the little lander will have to harpoon itself to the comet's surface to stay in place.
Philae will then carry out a set of experiments that will include counting numbers of atoms of hydrogen and its isotope deuterium in the comet's ice. If it is found that the ratio of hydrogen and deuterium on 67P is the same as that found in the water of Earth's oceans, this will provide strong support for the idea that water was delivered to our planet by comets. Scientists back this idea because they argue that Earth would have been so hot during its formation that all water would have been driven off its surface, leaving it hot and arid.
At the same time, mass spectrometers on Philae and on Rosetta will study the comet's gases and dust for signs of amino acids. An amino acid has already been detected on another comet and they are considered to be of critical importance because they act as the building blocks of proteins in living organisms.
Comets crashing on Earth may therefore have brought not just water, they may also have brought organics that could have influenced the appearance of life here.
"Comets are leftovers from the formation of the solar system," added Taylor. "They are time capsules, and by studying one in detail – for the first time in history – we are going to learn a great deal indeed."

Exploring comets

• Comets are often described as dirty snowballs because they are thought to be made of dust and frozen water left over from the formation of the solar system. Of the estimated trillion comets in orbit round the Sun, only 4,694 are known to science at present. Of these, three have been studied in detail by space probes. Rosetta will be the fourth such mission.
• The first space probe to be launched at a comet was Europe's Giotto which swept through the nucleus of Halley's comet in March 1986, revealing its to be a 10-mile-long, peanut-shaped object that had three sites on its sunlit side from which water vapour, carbon monoxide and organic material was pouring as it neared the Sun.
• The next comet mission to fly was Nasa's Stardust probe, which in January 2004 flew past Comet Wild 2. A device on the probe that contained a foam-like substance called aerogel trapped some particles from the comet's tail. These were returned to Earth in a sample return capsule for analysis in 2006 and were found to contain glycine, an amino acid used by living organisms to make proteins.
• Stardust was followed up by Nasa's Deep Impact probe which was launched in January 2005. It reached its target, Comet Termpel 1, that July when it fired a 370kg copper projectile into the comet. From the debris, astronomers found that comet dust was far finer than expected, more like talcum powder than sand.
• All these missions were brief encounters, however. The crucial difference between Rosetta and its predecessors is that it will stick with its target for at least a year. This will allow it to follow Comet 67P as it passes close to the Sun and enable it to study the effect of intense solar radiation on the comet. Most astronomers believe Rosetta will transform our understanding of comets.

Encuentran un nuevo planeta enano en los confines del Sistema Solar

Encuentran un nuevo planeta enano en los confines del Sistema Solar

Se trata de 2012 VP113, y está situado a 80 veces la distancia de la Tierra al Sol


Científicos de Estados Unidos han descubierto el objeto más lejano del Sistema Solar, un planeta enano llamado "2012 VP113". Se encuentra a una distancia de nosotros que es 80 veces la distancia de la Tierra al Sol. Como Sedna, el objeto más distante hasta ahora identificado, 2012 VP113 se encuentra en la nube de Oort interior, en la que se sospecha que hay miles de objetos que aún no han sido detectados, debido a su lejanía.





Diagrama del Sistema Solar. En el centro, los planetas y el Cinturón de Kuiper (puntos azules). La línea roja es la órbita de 2012 VP113, y la naranja, la de Sedna. Imagen: Scott Sheppard. Fuente: Carnegie Institution for Science.
Diagrama del Sistema Solar. En el centro, los planetas y el Cinturón de Kuiper (puntos azules). La línea roja es la órbita de 2012 VP113, y la naranja, la de Sedna. Imagen: Scott Sheppard. Fuente: Carnegie Institution for Science.

Un trabajo de investigación de laCarnegie Institution for Science‎ (Washington D.C., EE.UU.), de Scott Sheppard y Chadwick Trujillo, ha revelado la existencia de un lejano planeta enano, llamado 2012 VP113, ubicado más allá del borde conocido del Sistema Solar. 

Este es probablemente uno de los miles de objetos distantes que se cree que forman la llamada nube de Oort interior. Es más, los resultados obtenidos indican la posible presencia de un enorme planeta, tal vez de hasta 10 veces el tamaño de la Tierra, que no ha sido visto aún, pero que, posiblemente, afecte a la órbita del 2012 VP113, así como a la de otros objetos de la nube de Oort interior. Las conclusiones del estudio han sido publicadas hoy por Nature

Un Sistema Solar dividido en tres partes 

El Sistema Solar conocido se puede dividir en tres partes: los planetas rocosos como la Tierra, que están cerca del Sol; los planetas gaseosos gigantes, que están más lejos, y los objetos helados del Cinturón de Kuiper, que se encuentran algo más allá de la órbita de Neptuno. 

Más allá de esto, parece que hay un límite del Sistema Solar del que sólo se conocía hasta ahora un objeto, Sedna. Pero el recién descubierto 2012 VP113 -conocido familiarmente como Biden, por Joe Biden, vicepresidente (VP) de EE.UU.- tiene una órbita más alejada incluso que la de Sedna, por lo que es el objeto más lejano conocido del Sistema Solar. 

Tanto Sedna como 2012 VP113 son probablemente planetas enanos, pero aún no se conoce bien su tamaño. "Este es un resultado extraordinario que redefine nuestra comprensión de nuestro Sistema Solar", explica Linda Elkins-Tanton, directora del Departamento de Magnetismo Terrestre de Carnegie, en la nota de prensa de la institución. 

Sedna fue descubierto más allá del borde del Cinturón de Kuiper en 2003, y no se sabía si era único, como se pensó de Plutón antes de que el Cinturón de Kuiper fuera descubierto. Con el descubrimiento de 2012 VP113, ahora está claro que Sedna no es único y es probablemente el segundo miembro conocido de la nube de Oort interior, el origen probable de algunos cometas
.

La distancia 

El punto más cercano al Sol de la órbita del 2012 VP113 equivale a cerca de 80 veces la distancia de la Tierra al Sol, una medida conocida como una unidad astronómica o UA. Para contextualizar, los planetas rocosos y asteroides están a distancias que oscilan entre 0,39 y 4,2 UA. Los gigantes gaseosos se encuentran entre 5 y 30 UA, y el Cinturón de Kuiper (compuesto de miles de objetos helados, incluyendo Plutón) oscila entre 30 y 50 UA. 

En nuestro Sistema Solar hay un límite claro a 50 UA. Sedna era el único objeto del que se conociera que superara de manera significativa este límite exterior, situándose a 76 UA en la totalidad de su órbita. 

"La búsqueda de más objetos distantes de la nube de Oort interior, aparte de Sedna y 2012 VP113, debe continuar, ya que nos podrían decir mucho sobre cómo se formó nuestro Sistema Solar y sobre cómo evolucionó", explica Sheppard. 

Sheppard y Trujillo, del Gemini Observatory de Carnegie, utilizaron la nueva Cámara de Energía Oscura (DECam) del telescopio NOAO 4 de Chile para el descubrimiento. DECam tiene el campo de visión más grande de cualquier telescopio de 4 metros o más, lo que le da una capacidad sin precedentes para rastrear grandes áreas del cielo en busca de objetos apenas visibles. El telescopio de 6,5 metros Magallanes, del Observatorio Las Campanas de Carnegie, se utilizó para determinar la órbita de 2012 VP113 y obtener información detallada acerca de las propiedades de su superficie. 

A partir de la zona de cielo rastreado, Sheppard y Trujillo determinaron que pueden existir alrededor de 900 objetos con órbitas como Sedna y 2012 VP113 y de tamaño mayor de 1000 km, y que la población total de la nube de Oort interior es probablemente más grande que la del Cinturón de Kuiper y la del cinturón principal de asteroides. 

"Algunos de estos objetos de la nube de Oort interior podrían rivalizar con el tamaño de Marte o incluso de la Tierra. Esto se debe a que muchos de los objetos de la nube de Oort interior son tan distantes que incluso los grandes serían demasiado borrosos para ser detectados con la tecnología actual", aclara Sheppard. 

Tanto Sedna y 2012 VP113 fueron encontrados cerca de su máxima aproximación al Sol, pero ambos tienen órbitas que llegan a cientos de UA, momento en el que están demasiado lejos para ser vistos. De hecho, la similitud de las órbitas de Sedna, 2012 VP113 y algunos otros objetos encontrados cerca del borde del Cinturón de Kuiper sugiere que un cuerpo perturbador, masivo y desconocido, puede estar guiando estos objetos hacia configuraciones orbitales similares. 

Sheppard y Trujillo sugieren que una Super Tierra o un objeto aún más grande, a cientos de UA, podría estar creando este efecto, puesto que los objetos están demasiado lejos para ser perturbados significativamente por ninguno de los planetas conocidos.

2012 VP113, en las tres imágenes de su descubrimiento, que están combinadas en una sola. El objeto se mueve en cada una de ellas, y aparece coloreado en rojo, verde y azul. Imagen: Sheppard/Trujillo. Fuente: Carnegie Institution for Science.
2012 VP113, en las tres imágenes de su descubrimiento, que están combinadas en una sola. El objeto se mueve en cada una de ellas, y aparece coloreado en rojo, verde y azul. Imagen: Sheppard/Trujillo. Fuente: Carnegie Institution for Science.
Tres teorías explicativas 

Hay tres teorías que compiten por explicar cómo podría haberse formado la nube de Oort interior. A medida que se encuentren más objetos, será más fácil estrechar el cerco sobre cuál de estas teorías es la adecuada con mayor probabilidad. 

Una teoría es que un planeta errante podría haber sido arrojado fuera de la región de planetas gigantes y en ese trayecto podría haber hecho moverse a objetos del Cinturón de Kuiper hacia la nube de Oort interior. Este planeta podría haber sido expulsado del Sistema Solar o estar todavía en él, en la zona más lejana. 

La segunda teoría es que un encuentro estelar cercano pudo haber colocado objetos en la nube de Oort interior. Una tercera teoría sugiere que los objetos de la nube de Oort interior son planetas extra-solares capturados provenientes de otras estrellas que estaban cerca de nuestro Sol en su cúmulo de nacimiento. 

La nube de Oort exterior 

La nube de Oort exterior se distingue de la nube de Oort interior porque en la nube de Oort exterior, que comienza alrededor de 1500 UA, la gravedad de otras estrellas cercanas perturba las órbitas de los objetos, haciendo que los objetos tengan órbitas que cambian drásticamente a lo largo del tiempo. 

Muchos de los cometas que vemos eran objetos de la nube de Oort exterior que fueron perturbados. Los objetos de la nube interior no están tan afectados por la gravedad de otras estrellas, y por lo tanto tienen órbitas más estables.

Recrean el interior de los planetas gigantes, como Júpiter

Recrean el interior de los planetas gigantes, como Júpiter

Sometiendo diamantes a presiones extremas consiguen altas presiones y temperaturas no muy altas


Científicos estadounidenses han recreado por primera vez las condiciones que existen en el interior de los planetas gigantes, como Júpiter. Para ello han sometido muestras de diamante a presiones extremas, mediante el uso de láser, sin producir temperaturas muy altas, que habrían hecho vaporizarse a los diamantes. Otros modelos de estos planetas ayudan a entender cómo se formaron. Por Carlos Gómez Abajo.


Carlos Gómez Abajo
Carlos Gómez Abajo, redactor de Tendencias21, es máster en periodismo (El País-UAM), Experto en... Saber más del autor



Interior de la cámara de la Instalación Nacional de Ignición del LNLL. Imagen: Damien Jemison. Fuente: LNLL.
Interior de la cámara de la Instalación Nacional de Ignición del LNLL. Imagen: Damien Jemison. Fuente: LNLL.

Científicos del Laboratorio Lawrence Livermore (California, EE.UU.) han recreado experimentalmente por primera vez las condiciones que existen en el interior de los planetas gigantes, como Júpiter, Urano y muchos de los planetas recientemente descubiertos fuera de nuestro sistema solar. 

Ahora los investigadores pueden recrear y medir con precisión las propiedades de los materiales que controlan cómo estos planetas evolucionan con el tiempo, una información esencial para la comprensión de cómo se forman estos objetos masivos. Este estudio se centró en el carbono, el cuarto elemento más abundante en el cosmos (después del hidrógeno, el helio y el oxígeno), que tiene un papel importante en muchos tipos de planetas dentro y fuera de nuestro sistema solar. La investigación aparece en la edición del 17 de julio de la revista Nature

Usando la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Lawrence Livermore, que es el láser más grande del mundo, equipos del Laboratorio, de la Universidad de California en Berkeley y de la Universidad de Princeton sometieron a las muestras -de diamante- a 50 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra, que es comparable a las presiones que hay en el centro de Júpiter y Saturno. 

De los 192 láseres de la Instalación, los investigadores utilizaron 176 para producir una onda de presión que comprimIÓ el material durante un corto período de tiempo. El diamante se vaporiza en menos de 10 mil millonésimas de segundo. 

Aunque el diamante es el material menos compresible conocido, los investigadores fueron capaces de comprimirlo a una densidad sin precedentes superior a la del plomo en condiciones ambientales. 

"Las técnicas experimentales desarrolladas aquí proporcionan una nueva capacidad de reproducir experimentalmente las condiciones de presión y temperatura de la profundidad del interior de los planetas", explica Ray Smith, físico del Laboratorio Livermore y autor principal del artículo, en la nota de prensa.

El problema del arado 

Estas presiones se habían alcanzado antes, pero sólo con ondas de choque que también provocaban altas temperaturas -cientos de miles de grados o más- que no son realistas para el interior de los planetas. El reto técnico era mantener las temperaturas lo suficientemente bajas. 

El problema era similar a mover un arado lo suficientemente despacio como para empujar la arena hacia adelante sin que se amontone. Esto se logró mediante el ajuste cuidadoso de la velocidad a la que la intensidad del láser cambiaba con el tiempo. 

Los datos que se describen en este trabajo se encuentran entre las primeras pruebas de las predicciones hechas en los primeros días de la mecánica cuántica, hace más de 80 años, que se utilizan habitualmente para describir la materia en el centro de los planetas y las estrellas. 

Aunque la concordancia entre estos nuevos datos y la teoría es alta, hay diferencias importantes, lo que sugiere posibles tesoros ocultos en las propiedades del diamante comprimido a tales extremos. Los futuros experimentos en los láseres se centrarán en desentrañar estos misterios. 

Otra investigación, de la Carnegie Institution for Science (Washington D.C., EE.UU.), modeló teóricamente los planetas gaseosos gigantes para conocer cómo pudieron haberse formado y evolucionado. 

El científico Alan Boss desarrolló modelos tridimensionales muy detallados que demuestran que, independientemente de cómo se formen los planetas gigantes gaseosos, deberían haber sido capaces de sobrevivir a estallidos periódicos de transferencia de masa desde los disco de gas que suelen rodear a las estrellas jóvenes. Por tanto, son difíciles de destruir una vez formados.