Francis en #rosavientos: New Horizons se acerca a Plutón y Caronte

Por Francisco R. Villatoro, el 5 julio, 2015. Categoría(s): Astronomía • Ciencia • Eureka (La Rosa de los Vientos) • Noticias • Science ✎ 5

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Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

Quedan ocho días para el sobrevuelo de la sonda New Horizons de la NASA al planeta enano doble Plutón y Caronte. Las imágenes de Plutón obtenidas en el acercamiento muestran la presencia de dos hemisferios claramente diferentes en términos de albedo. Una mitad marcada por una mezcla de zonas claras y oscuras uniformes de gran tamaño que forman una curiosa figura que recuerda al símbolo del yin y el yang, mientras que la otra se caracteriza por tener una gran cantidad de manchas oscuras irregulares y cuatro zonas circulares oscuras situadas cerca del ecuador. Conforme nos acerquemos más se obtendrán imágenes de mayor resolución gracias a la cámara LORRI en blanco y negro, y a Ralph en color, pero todo indica que el sistema Plutón-Caronte es mucho más complicado de lo que pensábamos.

Más información en «New Horizons: NASA’s Mission to Pluto,» The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 2015 [web con datos cada minuto]; «Pluto: The ‘Other’ Red Planet,» New Horizons, NASA, 03 Jul 2015; Bob King, «Red-faced Pluto Full of Surprises,» Universe Today 04 Jul 2015.

Recomiendo encarecidamente leer a Daniel Marín, «Comienza el año de Plutón y la New Horizons,» Eureka, 09 Dic 2014; «La New Horizons ya tiene un nuevo objetivo más allá de Plutón,» Eureka, 15 Oct 2014; «Cuando pudimos explorar Plutón en los años 80,» Eureka, 11 Ene 2015; «Las claves del histórico encuentro de la New Horizons con Plutón,» Eureka, 17 Abr 2015; «Los dos hemisferios de Plutón,» Eureka, 02 Jul 2015, y la reciente (y preoupante) «Problemas para la New Horizons,» Eureka 05 Jul 2015.

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El próximo 14 de julio la sonda New Horizons de la NASA sobrevalará el planeta enano Plutón y sus satélites. ¿Qué misterios sobre Plutón estudiará la New Horizons de la NASA? El año 2015 será recordardo por nuestra primera visita a dos planetas enanos: Ceres, en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, que será visitado por la sonda Dawn de la NASA, y Plutón, que recibirá a la misión New Horizons de la NASA. New Horizons se encuentra ahora mismo a unos 11,5 millones de kilómetros de Plutón y el próximo 14 de julio de 2015 a las 13:50 (hora de Madrid) se acercará a unos 13700 kilómetros de Plutón. Sabemos muy poco sobre Plutón. Se ha llegado a decir que podría tener ríos de neón en su superficie, un océano subterráneo de agua líquida, o incluso criovolcanes. Plutón es un planeta enano más pequeño que nuestra Luna, con un diámetro un 70% menor y una masa 6 veces menor. Plutón es un planeta enano doble porque su mayor satélite, Caronte, es tan grande con respecto a Plutón que el baricentro (centro de masas) alrededor del que giran ambos con un periodo de 6,4 días está fuera del interior de Plutón. Como la Luna con la Tierra, Caronte siempre presenta la misma cara a Plutón. New Horizons se acercará a unos 29500 kilómetros de Caronte. Además de Caronte, que se descubrió en 1978, en 2005 el Telescopio Espacial Hubble descubrió dos satélites de Plutón que se llamaron Hidra y Nix, que giran alrededor de la pareja Plutón-Caronte. El Hubble también descubrió dos lunas más, una en 2011, Cerbero, y otra en 2012, Estigia, que también orbitan al planeta enano doble. Sin duda es intrigante que un planeta tan pequeño como Plutón pueda tener un conjunto tan complejo de satélites. De hecho se cree que podría haber más lunas y que son reliquias de una colisión entre Plutón y un gran objeto del Cinturón de Kuiper hace miles de millones de años.

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El Sistema Solar tiene ahora ocho planetas, porque en el año 2006 Plutón dejó de ser un planeta y fue clasificado como planeta enano. ¿Por qué Plutón ya no es un planeta? Plutón fue descubierto el 18 de febrero de 1930 por el astrónomo estadounidense Clyde William Tombaugh (1906-1997) desde el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona. Entonces fue considerado el noveno y más pequeño planeta del Sistema Solar por la Unión Astronómica Internacional. En el año 2005 se descubrió Eris, un objeto del cinturón de Kuiper que tiene una masa un 27% mayor que la de Plutón, aunque un tamaño algo menor. Plutón tiene un diámetro de 2400 kilómetros frente a los 2300 kilómetros de Eris. El 24 de agosto de 2006, en la Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional (UAI) celebrada en Praga, República Checa, se decidió una nueva definición de planeta: todos aquellos cuerpos que orbitan una estrella, tienen suficiente masa para que la gravedad les dote de una forma casi esférica y han limpiado el vecindario de su órbita de otros cuerpos menores. Un planeta enano no cumple con esta última condición. Y esto ocurre en el caso de Plutón, luego hubo que reclasificar a Plutón como planeta enano (o plutoide) y el Sistema Solar pasó a tener sólo 8 planetas en lugar de 9. En el Sistema Solar son planetas enanos, además de Plutón, Ceres, en el cinturón de asteroides, Eris (también conocido como Xena), Makemake, Haumea y Quaoar. Como Plutón algunos de ellos tienen satélites. La órbita de Plutón es muy excéntrica y, durante 20 de los 248 años que tarda en recorrerla, se encuentra más cerca del Sol que Neptuno. También es muy inclinada con respecto al plano de la eclíptica, en el que orbitan los demás planetas del Sistema Solar, con una inclinación de 16º. Por eso no hay peligro alguno de que colisione con Neptuno. Plutón pasó por última vez por su perihelio en septiembre de 1989 y continuó por el interior de la órbita de Neptuno hasta marzo de 1999. Actualmente se aleja del Sol y no volverá a estar a menor distancia del Sol que Neptuno hasta septiembre de 2226. Por ello, la oportunidad que tiene New Horizons de observar a Plutón con un misión de bajo coste es realmente la última en un par de siglos. New Horizons nos permitirá estudiar de cerca un planeta enano del cinturón de Kuiper en las afueras del Sistema Solar.

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Las Voyager estudiaron los planestas gaseosos del exterior del Sistema Solar, pero no llegaron a explorar Plutón. ¿Por qué no se exploró Plutón hace 30 años? En los años 1970 hubo un suceso único que sólo tiene lugar una vez cada dos siglos: una alineación de todos los planetas exteriores que permite que una nave espacial pueda pasar por todos ellos mediante maniobras sucesivas de asistencia gravitatoria. La sonda Voyager 2 usó esta trayectoria para visitar Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno entre 1979 y 1989. Esta alineación planetaria hubiese permitido visitar Plutón. La NASA esperaba enviar la Voyager 1 hasta este Plutón tras pasar por Saturno, con la Voyager 2 dirigida hacia Urano y Neptuno. Pero la NASA prefirió la única luna del sistema solar con atmósfera, Titán, que es tan masivo (su tamaño es superior a Mercurio) que si la Voyager 1 pasaba cerca de este mundo la trayectoria de la sonda no podría continuar hasta Plutón. Había que elegir entre Plutón y Titán y, para bien o para mal, el ganador sería Titán. Si la NASA se hubiera decantado por Plutón, el sobrevuelo hubiera tenido lugar en la primavera de 1986, poco después de que la Voyager 2 pasase por Urano. Como es obvio, la tecnología de los instrumentos de la Voyager 1 estaba a años luz de la usada en la New Horizons, así que los datos recabados durante el sobrevuelo habrían sido mucho más limitados de los que nos ofrecerá esta misión. Hoy disponemos de mucha más información sobre Plutón gracias al telescopio espacial Hubble.

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El acercamiento a Plutón ha permitido obtener nuevas imágenes, ¿qué hemos descubierto gracias a ellas durante los últimos meses? New Horizons almacenará unos 60 gigabits (Gbits) de datos durante su encuentro con Plutón. La capacidad de transmisión de la sonda está limitada a 2 kilobits por segundo (la señal tarda 4,5 horas en alcanzar la Tierra) por lo que se requieren casi tres cuartos de hora para enviar una imagen de 3 megabits. Por este motivo, la New Horizons tardará 16 meses, hasta octubre de 2016, en mandar todos los datos científicos a la Tierra. Durante su aproximación a Plutón se están obteniendo imágenes en blanco y negro para permitir correcciones de la trayectoria si fuera necesario. La New Horizons no transmite imágenes de forma continua, porque no tiene energía suficiente para ello. Desde enero se han publicado varias imágenes obtenidas con la cámara LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager). Cada una tarda 45 minutos de media en ser transmitida (2,5 MB cada una). Esta semana se han publicado imágenes en color gracias a la cámara Ralph MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera). Ya sabíamos que la superficie de Plutón tenía un color rojizo, pero las cámaras de New Horizons nos permiten ver muchos detalles en su color verdadero, como si una persona estuviera encima de la nave. El color marrón rojizo de Plutón recuerda a Marte, que es rojo por el óxido de hierro. En el caso de Plutón el color rojizo es causado por las moléculas de hidrocarburos que se forman cuando los rayos cósmicos y la luz ultravioleta del Sol interactúa con el metano en la atmósfera y en la superficie de Plutón. Ocurren reacciones químicas que crean compuestos nitrogenados llamados tolinas con un color rojizo. Además, una gran sorpresa ha sido que Plutón presenta dos hemisferios claramente diferentes en términos de albedo. Una mitad está marcada por una mezcla de zonas claras y oscuras uniformes de gran tamaño que forman una curiosa figura que recuerda al símbolo del yin y el yang, mientras que otra se caracteriza por tener una gran cantidad de manchas oscuras irregulares. El hemisferio manchado posee además una intrigante cadena de cuatro zonas circulares oscuras de unos 450 kilómetros de diámetro situadas cerca del ecuador. No se sabe qué son estas manchas oscuras. Todo un misterio que se debería desvelar en los próximas semanas, aunque por desgracia este hemisferio es justo el que estará en sombra durante el sobrevuelo de la New Horizons. Aún así, gracias a la luz reflejada por Caronte se obtendrán mapas del mismo, aunque de menor resolución que las del otro.

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Plutón tiene una tenue atmósfera que estudiará en detalle la sonda New Horizons. ¿Qué sabemos sobre la atmósfera de Plutón? Plutón posee una atmósfera muy tenue, con una presión superficial que va de los 7 a los 24 microbares. Conforme el planeta se aleja del Sol, durante el invierno plutoniano, la atmósfera se condensa sobre la superficie y se sublima (evapora) durante el verano plutoniano, durante su acercamiento al Sol. Se trata de la cuarta atmósfera más densa de un cuerpo con superficie en el sistema solar después de Venus, la Tierra, Marte y Titán. Está formada principalmente por nitrógeno (como la de la Tierra), metano y monóxido de carbono, actuando el metano como potente gas de efecto invernadero lo que hace que la atmósfera tenga una temperatura unos 40 ºC por encima de la temperatura superficial (cuya media es −230 ºC). La superficie del planeta está formada por hielos de nitrógeno, amoniaco y monóxido de carbono. New Horizons ya ha detectado el metano de la atmósfera gracias al espectrómetro infrarrojo LEISA instalado en la cámara Ralph. La misión New Horizons promete desvelar los mecanismos de la interacción entre la atmósfera de Plutón y su superficie helada.

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Para que los oyentes se hagan una idea aproximada, ¿cómo es la nave New Horizons de la NASA? New Horizons es un pequeña nave, similar a un piano de cola con una antena circular encima. Tiene 70 cm de alto, 2,1 metros de largo y 2,7 metros de ancho, y la antena de comunicaciones tiene 2,1 metros de diámetro. Su peso inicial fue de 478 kg, incluyendo los 76,8 kg de hidrazina que alimentan sus 16 pequeños propulsores. Lanzada en enero de 2006 (hace 9 años y 5 meses), sobrevoló Júpiter en febrero de 2007 para realizar una maniobra de asistencia gravitatoria que le permitió incrementar su velocidad y ahora se acerca a Plutón a 49600 km/h. Tras su paso por Plutón será el quinto artefacto humano que abandonará el sistema solar tras la Pioneer 10, la Pioneer 11, la Voyager 1 y la Voyager 2. New Horizons usa un generador de radioisótopos (RTG) con 9,75 kg de óxido de plutonio-238 para alimentarse de energía y durante su sobrevuelo a Plutón toda la nave consumirá menos que una bombilla de 200 vatios. New Horizons tiene instrumentos muy potentes. Ralph: dos cámaras de alta sensibilidad que levantarán mapas de la superficie de Plutón y sus lunas a todo color (MVIC y LEISA). LORRI (LOng Range Reconnaissance Imager): una cámara en blanco y negro acoplada a un telescopio que permitirá cartografiar Plutón y sus lunas a alta resolución. Alice: un espectrómetro ultravioleta que determinará la composición, densidad y temperatura de la atmósfera de Plutón. REX (Radio Science Experiment): recibirá señales de radio emitidas desde la Tierra para estudiar la atmósfera de Plutón y la temperatura de la superficie. SWAP (Solar Wind at Pluto): estudiará la interacción de Plutón con el viento solar. PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation): un espectrómetro de masas que buscará los átomos neutros que se escapan de la atmósfera de Plutón. Y SDC (Student Dust Counter): diseñado y construido por estudiantes universitarios (Universidad de Colorado en Boulder) medirá las partículas que impacten contra la sonda para determinar la densidad de polvo en el sistema de Plutón. Los datos científicos de todos estos instrumentos serán enviados entre noviembre de 2015 y octubre de 2016, con lo que muchos resultados científicos los iremos conociendo con cuentagotas durante los próximos dos años. Sin lugar a dudas los resultados de New Horizons desvelarán muchos de los misterios que oculta Plutón y los objetos del cinturón de Kuiper.

 



5 Comentarios

  1. «El Sistema solar tenía NUEVE planetas» debería decir y no OCHO…O bien usar el presente…»El Sistema Solar tiene OCHO planetas» y una cantidad dada de planetas enanos, objetos transneptunianos y KBO aún por clarificar. ¿Se esconde un planeta más, no planeta enano, en los confines lejanos del sistema solar? Parece improbable, pero no se puede descartar la hipótesis totalmente…

  2. LEISA funcionará como espectrómetro infrarrojo y el MVIC hará también un mapa en el espectro del metano. La nave tuvo una anomalía que la acaba de dejar un día fuera de servicio, y reportaron recién que fue debido a un error durante la carga de datos final de la misión y que gas estaba arreglado y no volverá a suceder (pues no hay que cargar nada más).
    Luego de Plutón la New Horizons tendrá un KBO (cuerpo del cinturón de Kuiper) como objetivo -lo que será el objeto más lejano visitado por una sonda por lo menos por 30 años o más [lo que equivale a la vida para muchos de nosotros]

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