10 descubrimientos que arrojan luz sobre los misterios de nuestro sistema solar

A veces, estamos tan atrapados en tratar de encontrar alienígenas en exoplanetas que olvidamos cuántos misterios contiene nuestro propio sistema solar. Afortunadamente, nuestros científicos siguen buscando pistas para resolver los enigmas en nuestro pequeño rincón del universo.

10La desconcertante temperatura de la corona del sol

Crédito de la foto: Luc Viatour.

Como hemos discutido anteriormente, los científicos se han preguntado durante décadas por qué la temperatura de la corona solar, o de la atmósfera exterior, es mucho más caliente que su fotosfera o superficie visible. Desafiando toda lógica, la superficie del Sol tiene una temperatura de alrededor de 6,000 Kelvin (alrededor de 6,000 grados Celsius o 10,000 ° F), mientras que la corona a menudo se vuelve 300 veces más caliente. "Eso es un rompecabezas", dijo Jeff Brosius, un científico espacial del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland. “Las cosas generalmente se enfrían más lejos de una fuente caliente. "Cuando asas un malvavisco, lo acercas al fuego para cocinarlo, no más lejos".

Pero los científicos encontraron recientemente pruebas sólidas de que los nanoflares y las partículas energéticas producidas por ellos son al menos parte de la fuente del calor adicional. Aunque los nanoflares son los primos diminutos de las erupciones solares (que pueden calentar el plasma solar a decenas de millones de grados en solo segundos), todavía producen pequeñas y rápidas ráfagas de calor y energía casi constantemente. Aún no podemos verlos directamente, pero ese problema puede resolverse cuando el telescopio espacial NuSTAR de la NASA tome retratos de rayos X de alta energía. Pero los científicos no pueden tomar esas fotos hasta que el Sol esté más tranquilo; De lo contrario, toda la actividad energética puede ocultar la acción de los nanoflares.

Hasta entonces, el espectrógrafo de imágenes de región de interfaz (IRIS, por sus siglas en inglés) nos brinda la mejor manera de detectar nanoflares indirectamente al observar los puntos de referencia del bucle coronal. Un bucle coronal es un bucle de plasma caliente que se extiende desde la superficie del Sol hacia la corona que brilla intensamente en rayos ultravioleta y rayos X. Un punto de pie ocurre donde los bucles magnéticos se encuentran con la superficie del Sol. IRIS no puede ver los eventos reales de calentamiento de la coronal, pero sí ve los pequeños y brillantes indicios en los puntos de los puntas del bucle coronal.

Mientras que otras teorías han sido refutadas, la evidencia creciente apunta a los nanoflares como la solución al misterio del calentamiento coronal. Si es correcto, NuSTAR debería ver al menos un nanoflujo cada pocos minutos. Si no es así, es hora de volver al tablero de dibujo.

9El origen del material oscuro en Protoplanet Vesta

Las rocas nos pueden decir mucho sobre la evolución de un protoplaneta porque solo pueden formarse en condiciones específicas. La nave espacial de la NASA, Dawn, recientemente nos dio información sobre la misteriosa materia oscura que se extiende por toda la superficie de Vesta. Absorbe la luz como el hollín. Pero nuestros científicos tenían curiosidad por saber de qué estaba hecho y de dónde venía. Eso podría darles una idea de por qué Vesta comenzó a convertirse en un planeta hace más de cuatro mil millones de años, pero nunca dio el salto evolutivo más allá del protoplaneta.

Durante más de un año, los científicos han sabido que el material oscuro era alto en carbono. Pero recientemente, descubrieron que la serpentina, un mineral de silicato formador de roca, era un elemento de la materia oscura. La serpentina se llama así por su parecido con la piel de serpiente.

Ese mineral resuelve parte del misterio de la formación de Vesta. La materia oscura no puede haber estado en contacto con altos niveles de calor porque las temperaturas superiores a 400 grados Celsius (700 ° F) destruirían la serpentina. Ya sabemos que Vesta era bastante caliente a la vez, por lo que la materia oscura no podría haber venido de la misma Vesta.

Eso deja un impacto relativamente lento de un asteroide rico en carbono como la única explicación lógica. Si el impacto hubiera sido de alta velocidad, entonces la serpentina habría sido destruida por la alta temperatura resultante. La dispersión de material oscuro en Vesta también es consistente con un impacto a baja velocidad de un asteroide.

8El misterio de la atmósfera de Venus

"Todo este trabajo comenzó con un misterio a partir de 1978", dijo Glyn Collinson, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Maryland. “Cuando Pioneer Venus Orbiter se puso en órbita alrededor de Venus, notó algo muy, muy extraño: un agujero en la ionosfera del planeta. "Fue una región donde la densidad acaba de desaparecer, y nadie ha visto otra de estas cosas durante 30 años".

La ionosfera es una capa de atmósfera en Venus que está cargada eléctricamente. Cuando el Venus Express de la Agencia Espacial Europea comenzó a orbitar a Venus en los últimos años, estaba en una órbita mucho más alta que la de su predecesor. Pero incluso a mayor altitud, Venus Express vio los mismos agujeros. Eso significaba que estos agujeros se habían perforado más en la atmósfera de lo que se creía. Además, Pioneer Venus Orbiter observó los agujeros en el máximo solar, cuando la actividad solar está en su punto máximo. Pero Venus Express vio agujeros durante el mínimo solar, lo que significa que estos agujeros son más frecuentes de lo que creíamos.

Para interpretar lo que le está sucediendo a Venus, es necesario comprender que el lado de su ionosfera que mira al Sol está martillado constantemente por el viento solar, una corriente de partículas cargadas que fluyen desde el Sol. La ionosfera actúa como un delgado límite que se extiende desde el frente de Venus alrededor del planeta hasta que se aleja en la espalda como un cometa. Piense en la ionosfera como el aire que fluye alrededor de una pelota de golf que está en vuelo.

Cuando el viento solar golpea la ionosfera, el plasma se acumula, lo que a su vez crea una magnetosfera delgada alrededor del planeta. Una magnetosfera es un área alrededor de un planeta donde su campo magnético puede repeler el viento solar.

Venus Express puede medir este débil campo magnético alrededor de Venus. Pero sugería que no había dos agujeros detrás de Venus.En cambio, los científicos ahora creen que hay dos cilindros anchos y largos que se extienden desde la superficie de Venus hasta el espacio exterior. Es posible que las partículas cargadas se extraigan de estos cilindros como la pasta de dientes de un tubo.

Pero eso plantea otro misterio convincente. ¿Qué permite que estos campos magnéticos atraviesen la ionosfera, bajen a la superficie del planeta y posiblemente incluso entren en el planeta? Es posible que hayamos arrojado luz sobre un misterio de Venus, pero terminamos con otro.

7La Theta Aurora

Auroras, la luz se muestra en el cielo más comúnmente conocida como las luces del norte o del sur, generalmente se forman cuando el viento solar choca con el campo magnético de la Tierra, también conocido como la magnetosfera. En otras palabras, es una forma visible de ver el efecto del Sol en la Tierra.

Las theta auroras pueden formarse en latitudes más altas, más cercanas a los polos, que las típicas auroras. La theta aurora solo se puede ver desde arriba, donde se parece a la letra griega theta (θ).

La formación de una aurora depende de la alineación entre el campo magnético interplanetario que fluye con el viento solar y el campo magnético de la Tierra. Cuando los dos campos se intersectan, el campo magnético de la Tierra apuntará hacia el norte. Pero si el campo interplanetario está apuntando hacia el sur, entonces las líneas del campo magnético apuntarán en direcciones opuestas. Esto causa un proceso llamado reconexión magnética (que aún no se comprende bien), que realinea las líneas del campo magnético de una manera nueva.

La nueva alineación permite que las partículas del viento solar entren en la magnetosfera de la Tierra, una enorme burbuja magnética alrededor de nuestro planeta. Cuando esas partículas solares fluyen a lo largo de las líneas del campo magnético del planeta y chocan con los átomos en la atmósfera superior de la Tierra, nace la aurora. En este caso, es más probable que la formación tenga lugar a 65-70 grados al norte o al sur del ecuador de la Tierra.

Pero las theta auroras pueden ocurrir en latitudes más altas si el campo magnético interplanetario está apuntando al norte en lugar de al sur. Los científicos descubrieron recientemente que, cuando esto sucedió, la reconexión magnética puede atrapar el plasma (que es un gas ionizado) dentro de la magnetosfera. El plasma atrapado se calienta, y esta vez, puede nacer una theta aurora.

6El rompecabezas de las dunas de arena de Titán

Titán, que orbita a Saturno, es la única luna con una atmósfera densa. Sus lagos y mares están hechos de metano y etano. Esta luna inusual también tiene grandes dunas azotadas por el viento que tienen cientos de millas de largo, más de una milla de ancho y cientos de yardas de altura.

Al principio, la existencia de dunas no tenía sentido porque pensábamos que Titán solo experimentaba brisa ligera sobre su superficie. Pero investigaciones posteriores sugirieron que los vientos deben ser más fuertes de lo que se creía anteriormente. La nave espacial Cassini de la NASA también envió imágenes de las partículas que crearon estas dunas.

"Fue sorprendente que Titán tuviera partículas del tamaño de granos de arena, todavía no entendemos su origen, y que tenía vientos lo suficientemente fuertes como para moverlos", dijo Devon Burr, de la Universidad de Tennessee. "Antes de ver las imágenes, pensábamos que los vientos probablemente eran demasiado ligeros para lograr este movimiento".

Pero los científicos estaban más desconcertados por la forma de las dunas. Según los datos proporcionados por Cassini, los vientos generalmente soplaban de este a oeste. Pero las dunas alrededor de cráteres y montañas parecían haber sido creadas por vientos que soplaban en la otra dirección.

En un túnel de viento de alta presión de la NASA, Burr y su equipo pasaron seis años recreando las condiciones del viento y la arena en Titán. Finalmente, encontraron que el viento tenía que soplar al menos un 50 por ciento más rápido de lo que se creía originalmente para crear las dunas. La densa atmósfera de Titán hizo necesarias las velocidades más rápidas.

Su descubrimiento también explica la forma de las dunas. De acuerdo con su modelo, los vientos en Titán son usualmente ligeros, soplan de este a oeste y, por lo tanto, no pueden crear dunas. Pero dos veces cada año de Saturno, lo que equivale a 30 años terrestres, el viento sopla más rápido en la otra dirección cuando el Sol cruza el ecuador de Titán. Burr cree que esos rápidos cambios en el viento son cuando se crean las dunas, y eso explica su forma. Cassini puede haber perdido estas altas velocidades del viento porque no ocurren con frecuencia.

Los volcanes inesperados de 5Mercury

Otra nave espacial de la NASA, MESSENGER, ha proporcionado nuevos conocimientos sobre la historia planetaria de Mercurio. Originalmente, los científicos creían que Mercurio nunca tenía volcanes activos porque carecía de los compuestos volátiles en su interior que crean las explosiones. Pero las imágenes de MESSENGER tenían investigadores que luchaban por volver a trabajar sus teorías.

Las fotos de MESSENGER mostraban la presencia de depósitos de cenizas piroclásticas, que están hechas de fragmentos de roca voladas de los respiraderos de los volcanes. Entonces, Mercurio obviamente tenía compuestos volátiles. Pero la información también mostró que los volcanes hicieron erupción durante gran parte de la historia de Mercurio.

Eso llevó a otra pregunta. ¿Todos los compuestos volátiles en el interior del planeta explotaron temprano en la historia de Mercurio, o las explosiones ocurrieron en un período de tiempo sustancialmente más largo?

Un equipo de investigación de la Universidad de Brown cree que las erupciones se produjeron en un período de tiempo prolongado. Llegaron a esa conclusión mirando los respiraderos de los volcanes. Si todos los volcanes hubieran explotado al mismo tiempo, entonces todos los respiraderos se degradarían aproximadamente en la misma cantidad. Pero los científicos observaron diferentes cantidades de degradación, lo que es consistente con las erupciones volcánicas durante un período de tiempo mucho más largo.

Usando la cantidad de degradación para determinar la edad de los cráteres de Mercurio, los investigadores creen que la actividad volcánica probablemente ocurrió entre 1 y 3.500 millones de años. Eso puede sonar viejo, pero en realidad es geológicamente joven.Si todos los volcanes hubieran explotado en la época de la formación de Mercurio, los cráteres tendrían alrededor de 4.500 millones de años.

Esta información también nos ayuda a descubrir cómo se formó Mercury. Según dos teorías populares, Mercury solía ser más grande pero perdía sus capas externas cuando eran fritas por el Sol o cuando un gran impacto las arrancaba poco después de que se formó el planeta. Dada la nueva información sobre compuestos volátiles, ninguna de esas teorías parece probable ahora.

Historia del clima de 4Mars

Black Beauty, un antiguo meteorito de Marte encontrado en 2011 en el desierto del Sahara, puede contar una historia intrigante de la historia del clima de Marte. El brillante y oscuro meteorito tiene incrustados circonitas, minerales duraderos que se crean cuando la lava se enfría y puede sobrevivir a casi todos los ataques químicos. Eso significa que pueden ayudarnos a determinar la edad de las rocas y dar pistas sobre el clima de un planeta. "Cuando encuentras un circón, es como encontrar un reloj", dijo el profesor de Florida State Munir Humayun. "Un circón comienza a hacer un seguimiento del tiempo desde el momento en que nace".

Humayun y su equipo se sorprendieron al descubrir que algunos circones en Black Beauty se crearon hace 4.400 millones de años, cuando Marte era un nuevo planeta con un entorno que podría haber tenido la capacidad de sustentar la vida.

Al estudiar las variaciones en los átomos de oxígeno en estos circones, Humayun pudo extraer algo de la historia del clima de Marte como un arqueólogo extraería fragmentos de la historia humana de artefactos y esqueletos humanos. Esto se debe a que los circones actúan como un archivo del cambio climático de Marte al mantener registros de lo que sucedió con el vapor de agua durante la historia del planeta.

Humayun descubrió que el agua era mucho más abundante en Marte hace unos 4.500 millones de años, pero luego se produjo un cambio dramático. El desierto seco que caracteriza a Marte hoy ha existido durante mucho tiempo, al menos 1.700 millones de años. Pero si Marte fue una vez un planeta cálido con abundante agua, eso vuelve a provocar la pregunta: ¿es posible que Marte haya sostenido la vida alguna vez?

Para los estudios climáticos actuales, otros científicos están analizando los demonios de polvo en Marte. Como hemos hablado, los demonios de polvo son como tornados polvorientos. Pero ahí es donde termina la comparación con el clima terrestre. "El aire marciano es tan delgado, el polvo tiene un mayor efecto sobre las transferencias de energía en la atmósfera [de Marte] y en la superficie que en la espesa atmósfera de la Tierra", dijo Udaysankar Nair de la Universidad de Alabama.

Durante el día, el polvo en el aire puede impedir que la luz solar caliente la superficie de Marte. Por la noche, ese mismo tipo de polvo emite radiación de onda larga que calienta la superficie. Por lo tanto, un mayor conocimiento del polvo atmosférico (y de los demonios del polvo) debería ayudarnos a desarrollar una mejor comprensión del clima actual de Marte.

3 rayas de cebra en el cinturón de radiación de van allen

Crédito de la foto: Kristian Birkeland

La Tierra está rodeada por dos cinturones de radiación Van Allen, uno interno y otro externo, cada uno con forma de rosquilla y que contiene electrones y protones de alta energía. Pero a principios de 2014, los científicos anunciaron que el gemelo Van Allen Probes de la NASA había descubierto un extraño pero persistente patrón de rayas de cebra en los electrones de alta energía en el cinturón de radiación interno.

El campo magnético de la Tierra mantiene estos cinturones de radiación en su lugar. Pero la Tierra parecía un improbable culpable en el misterio de la franja de cebra. La mayoría de los científicos asumieron que el aumento del viento solar causaría este tipo de estructura. Pero esa teoría se descartó cuando las franjas seguían siendo visibles a pesar de que la actividad del viento solar era baja.

Los científicos finalmente encontraron la respuesta que antes habían considerado tan poco probable. Resulta que la rotación de la Tierra causa las rayas de cebra. Debido a la inclinación en el eje del campo magnético de nuestro planeta, la rotación de la Tierra produce un campo eléctrico débil y oscilante que afecta a todo el cinturón de radiación interno. Si piensa que los grupos de electrones en el cinturón de radiación son ásperos, las oscilaciones funcionan como una máquina de dulces para estirar y plegar el ostentador, lo que produce el patrón de rayas en el cinturón de radiación interno.

2Las tormentas de lluvia en el sol

El Sol tiene tormentas de lluvia con vientos fuertes que son sorprendentemente similares en algunos aspectos a las tormentas que experimentamos aquí en la Tierra. Pero en el Sol, la lluvia está compuesta de plasma, gas ionizado que cae de la corona a la superficie a 200,000 kilómetros (125,000 mi) por hora. La corona rodea al Sol como una atmósfera exterior. Pero cuando llueve de la corona, realmente se derrama. Cada gota es tan grande como Irlanda, y hay miles de gotas en una lluvia de lluvia coronal.

Los científicos han sabido acerca de esta lluvia de plasma durante aproximadamente 40 años. Pero hasta que recibieron datos detallados de satélites y observatorios modernos, no pudieron explicar por qué sucedió.

Aquí es donde los paralelos con el clima terrestre se vuelven sorprendentes. En las condiciones adecuadas, las nubes del Sol de plasma denso y caliente se enfriarán y se condensarán hasta que caigan a la superficie como gotas de lluvia.

También hay un proceso de rápida evaporación que forma nubes. Pero en el Sol, las poderosas explosiones de las erupciones solares causan la evaporación. Las imágenes telescópicas muestran que las erupciones solares, las explosiones de radiación en la superficie del Sol, preceden a las tormentas solares. Los científicos creen que una caída de temperatura inusualmente rápida hace que el gas coronal se convierta en gotas de lluvia solar.

1Organics On Mars

Además de medir picos de metano, el rover Curiosity de la NASA descubrió moléculas orgánicas en muestras desde el interior de las rocas. El polvo de una roca llamada Cumberland es el primer descubrimiento definitivo de sustancias orgánicas en la superficie de Marte. Los científicos no saben si estos compuestos orgánicos se desarrollaron en Marte o fueron transportados allí por meteoritos ricos en carbono.

Los científicos de la NASA no encontraron sustancias orgánicas en el material expuesto en la superficie del planeta.Pero eso es comprensible porque la radiación cósmica y los percloratos siempre presentes, que producen cloro que cambia las moléculas, tienden a destruir los orgánicos de la superficie con el tiempo.

Las moléculas orgánicas consisten en carbono unido a otros elementos como el hidrógeno. Son esenciales para la vida tal como la conocemos, pero no necesariamente contienen la vida. No sabemos si Marte albergó microbios vivos, pero esto nos dice que el antiguo Marte tenía condiciones que eran hospitalarias para ciertas formas de vida.

Los científicos necesitaban encontrar tres componentes para la vida en Marte: agua, una fuente de energía y sustancias orgánicas. Al encontrar productos orgánicos, ahora tienen una lista completa de ingredientes para la vida en Marte, ya sea pasada o presente.

Las muestras de roca de Cumberland también les dieron información importante sobre la pérdida de agua en el planeta. Al examinar la proporción de deuterio a hidrógeno en la roca y compararla con el vapor de agua en el aire, los científicos creen que gran parte de la pérdida de agua del planeta ocurrió después de que se formó la roca. Pero su análisis también sugirió que Marte perdió una buena parte de su agua original antes de que se formara Cumberland.