Una ilustración que muestra una de las naves espaciales gemelas Voyager de la NASA. Los dos Viajeros entraron en el espacio interestelar, o el espacio fuera de la heliosfera de nuestro Sol. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Mientras la Voyager 1 de la NASA estudia el espacio interestelar, sus mediciones de densidad están haciendo olas
En la escasa colección de átomos que llena el espacio interestelar, la Voyager 1 midió una serie de ondas de larga duración donde antes solo detectaba explosiones esporádicas.
Hasta hace poco, todas las naves espaciales de la historia habían tomado todas sus medidas dentro de nuestra heliosfera, la burbuja magnética inflada por nuestro Sol. Pero el 25 de agosto de 2012, NASALa Voyager 1 cambió eso. Cruzando los límites de la heliosfera, se convirtió en el primer objeto creado por el hombre en entrar y medir el espacio interestelar. Ahora, ocho años después del inicio de su viaje interestelar, escuchar atentamente los datos de la Voyager 1 brinda una nueva perspectiva de cómo se ve esta frontera.
Si nuestra heliosfera es un barco que navega por aguas interestelares, la Voyager 1 es una balsa salvavidas que acaba de caer del puente, decidida a observar las corrientes. Por ahora, todas las aguas agitadas que siente provienen principalmente de la estela de nuestra heliosfera. Pero además, sentirá los remolinos provenientes de fuentes más profundas en el cosmos. Eventualmente, la presencia de nuestra heliosfera desaparecerá por completo de sus mediciones.
Este gráfico de octubre de 20218 muestra la posición de las sondas Voyager 1 y Voyager 2 en relación con la heliosfera, una burbuja protectora creada por el Sol que se extiende mucho más allá de la órbita de Plutón. La Voyager 1 pasó a través de la heliopausa, o el borde de la heliosfera, en 2012. La Voyager 2 todavía se encuentra en la heliopausa, o la parte más externa de la heliosfera. (De la NASA La nave espacial Voyager 2 ingresó al espacio interestelar en noviembre de 2018.) Créditos: NASA / JPL-Caltech
«Tenemos algunas ideas sobre qué tan lejos tendrá que llegar la Voyager para comenzar a ver aguas interestelares más puras, por así decirlo», dijo Stella Ocker, estudiante de doctorado en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, y la última miembro de la Voyager. equipo. «Pero no sabemos exactamente cuándo llegaremos a ese punto».
El nuevo estudio de Ocker, publicado el lunes en Astronomía de la naturaleza, informa sobre lo que puede ser la primera medición continua de la densidad material en el espacio interestelar. «Esta detección nos ofrece una nueva forma de medir la densidad del espacio interestelar y abre una nueva vía para que exploremos la estructura del medio interestelar muy cercano», dijo Ocker.
La nave espacial Voyager 1 de la NASA capturó estos sonidos del espacio interestelar. Viajar 1 plasma El instrumento de ondas detectó vibraciones de plasma interestelar denso, o gas ionizado, de octubre a noviembre de 2012 y de abril a mayo de 2013. Crédito: NASA /JPL-Caltech
Cuando imaginamos la sustancia entre las estrellas (los astrónomos lo llaman el «medio interestelar», una sopa que se extiende de partículas y radiación), podríamos reinventar un entorno tranquilo, silencioso y sereno. Sería un error.
«Usé la frase ‘el medio interestelar silencioso’, pero puedes encontrar muchos lugares que no son particularmente silenciosos», dijo Jim Cordes, físico espacial de Cornell y coautor del artículo.
Como el océano, el medio interestelar está lleno de olas turbulentas. Los más grandes provienen de la rotación de nuestra galaxia, ya que el espacio se frota contra sí mismo y crea ondas a decenas de años luz de distancia. Olas más pequeñas (pero aún gigantes) surgen de las explosiones de supernovas, que abarcan miles de millones de millas de pico a pico. Las ondas más pequeñas generalmente se originan en nuestro propio Sol, ya que las erupciones solares envían ondas de choque a través del espacio que impregnan la pared de nuestra heliosfera.
Estas olas rompientes revelan pistas sobre la densidad del medio interestelar, un valor que afecta nuestra comprensión de la forma de nuestra heliosfera, la formación de estrellas e incluso nuestra propia ubicación en la galaxia. Cuando estas ondas reverberan a través del espacio, hacen vibrar los electrones a su alrededor, que suenan a frecuencias características dependiendo de su grado de apilamiento. Cuanto mayor sea el tono de este timbre, mayor será la densidad de electrones. El subsistema de ondas de plasma de la Voyager 1, que incluye dos antenas de «orejas de conejo» que sobresalen 30 pies (10 metros) detrás de la nave espacial, fue diseñado para escuchar este tono de llamada.
Una ilustración de la nave espacial Voyager de la NASA que muestra las antenas utilizadas por el subsistema de ondas de plasma y otros instrumentos. Crédito: NASA / JPL-Caltech
En noviembre de 2012, tres meses después de dejar la heliosfera, la Voyager 1 escuchó por primera vez sonidos interestelares (ver video arriba). Seis meses después, sonó otro «silbido», esta vez más fuerte y aún más alto. El medio interestelar parecía volverse más grueso y más rápido.
Estos silbidos momentáneos continúan a intervalos irregulares en los datos de la Voyager hoy. Es una excelente manera de estudiar la densidad del medio interestelar, pero requiere un poco de paciencia.
«Solo se veían una vez al año, por lo que confiar en este tipo de eventos fortuitos significaba que nuestro mapa de densidad espacial interestelar era bastante escaso», dijo Ocker.
Ocker se propuso encontrar una medida común de la densidad del medio interestelar para llenar los vacíos, una medida que no depende de ondas de choque ocasionales que se propagan desde el Sol. Después de filtrar los datos de la Voyager 1, buscando señales débiles pero consistentes, encontró un candidato prometedor. Comenzó a recuperarse nuevamente a mediados de 2017, justo en el momento de otro silbido.
«Es prácticamente un tono», dijo Ocker. «Y con el tiempo, lo escuchamos cambiar, pero la forma en que se mueve la frecuencia nos dice cómo cambia la densidad».
Los eventos de oscilación de plasma débiles pero casi continuos, visibles como una delgada línea roja en este gráfico / tk, conectan eventos más fuertes en los datos del subsistema de ondas de plasma de la Voyager 1. La imagen alterna entre gráficos que muestran solo señales fuertes (fondo azul) y datos filtrados que muestran señales más débiles. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker
Ocker llama a la nueva señal una emisión de ondas de plasma, y también parece rastrear la densidad del espacio interestelar. Cuando aparecieron los silbidos agudos en los datos, el tono de la transmisión sube y baja con ellos. La señal también se parece a la que se ve en la atmósfera superior de la Tierra, que se sabe que rastrea la densidad de electrones allí.
“Es realmente emocionante porque podemos muestrear regularmente la densidad en una extensión de espacio muy larga, la extensión de espacio más larga que tenemos hasta ahora”, dijo Ocker. «Esto nos proporciona el mapa más completo de la densidad y el medio interestelar visto por la Voyager».
Según la señal, la densidad de electrones alrededor de la Voyager 1 comenzó a aumentar en 2013 y alcanzó sus niveles actuales a mediados de 2015, un aumento de aproximadamente 40 veces en la densidad. La nave espacial parece estar en un rango de densidad similar, con algunas fluctuaciones, en todo el conjunto de datos que analizaron y que terminó a principios de 2020.
Ocker y sus colegas actualmente están tratando de desarrollar un modelo físico de cómo se produce la emisión de ondas de plasma que será clave para interpretarlo. Mientras tanto, el subsistema de ondas de plasma de la Voyager 1 continúa enviando datos cada vez más lejos de casa, donde cada nuevo descubrimiento tiene el potencial de hacernos reinventar nuestro hogar en el cosmos.
Para obtener más información sobre esta investigación, lea En un vacío del espacio a 14 mil millones de kilómetros de distancia, la Voyager I detecta el «zumbido» de las ondas de plasma.
Referencia: «Ondas de plasma persistentes en el espacio interestelar detectadas por la Voyager 1» por Stella Koch Ocker, James M. Cordes, Shami Chatterjee, Donald A. Gurnett, William S. Kurth y Steven R. Spangler, 10 de mayo de 2021, Astronomía de la naturaleza. DOI: 10.1038 / s41550-021-01363-7
La nave espacial Voyager fue construida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que continúa operando ambos. JPL es una división de Caltech en Pasadena. Las misiones Voyager son parte del Observatorio del Sistema Heliofísico de la NASA, patrocinado por la División de Heliofísica de la Dirección de Misiones Científicas en Washington.
Los picos de temperatura sobre la Antártida en julio representan el calentamiento más temprano de la estratosfera registrado, NASA muestran las observaciones.
Los científicos atmosféricos monitorean de cerca esta región de la atmósfera de la tierraque se extiende desde aproximadamente 6 a 50 kilómetros sobre la superficie terrestre, durante el invierno del hemisferio sur. Lorenzo Coy Y Pablo NewmanAmbos científicos atmosféricos de la NASA. Oficina Global de Modelado y Asimilación (GMAO)crear elaborado Modelos de asimilación y reanálisis de datos. de la atmósfera global y prestó especial atención a los eventos de calentamiento inusuales y «sorprendentes».
Generalmente la temperatura en la estratosfera media, a unos 30 km por encima TierraEn la superficie de la Antártida, la temperatura ronda los -80 grados centígrados, pero el 7 de julio saltó de -3 grados centígrados a -65 grados centígrados. Este pico estableció un nuevo récord para la temperatura más alta de julio detectada en la estratosfera sobre la Antártida.
«El evento de julio fue el calentamiento estratosférico más temprano jamás observado en los 44 años de registros CMMS», dijo Coy en un comunicado. declaración.
La temperatura duró dos semanas, antes de volver a bajar el 22 de julio. Hubo una breve pausa antes de otro aumento a 31°F (-1°C) el 5 de agosto.
En invierno, la estratosfera está dominada por vientos del oeste que rodean el Polo Sur a unos 300 km/h. Comúnmente llamado vórtice polar, el flujo alrededor de los polos es normalmente simétrico. Sin embargo, a veces el flujo se interrumpe y los vientos se debilitan, la forma del flujo cambia. A medida que el vórtice polar se extiende más, los vientos disminuyen, lo que provoca un calentamiento significativo de la estratosfera sobre la región antártica.
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Este mapa muestra la vorticidad potencial (una cantidad que describe la rotación de las masas de aire) en la estratosfera el 5 de agosto de 2024. Las áreas de alta vorticidad potencial aparecen en amarillo y tienen circulación en el sentido de las agujas del reloj; las áreas de bajo potencial de vorticidad aparecen de color púrpura y tienen circulación en sentido antihorario. El vórtice polar se alargó y debilitó, y el flujo de viento tomó la forma de un maní en lugar de su patrón circular habitual. Crédito: Wanmei Liang, utilizando datos de GEOS-FP, cortesía de Lawrence Coy y la Oficina de Asimilación y Modelado Global de NASA GSFC. Temperaturas del aire en la estratosfera media para el 5 de agosto de 2023 (izquierda) y el 5 de agosto de 2024 (derecha). El alargamiento del vórtice polar y el aumento de las temperaturas más cerca del polo son evidentes en el mapa de 2024. (Crédito de la imagen: Wanmei Liang, utilizando datos de GEOS-FP, cortesía de Lawrence Coy y la Oficina de Asimilación y Modelado Global de NASA GSFC)
El vórtice polar del hemisferio sur normalmente permanece menos activo que su homólogo ártico. «Los eventos de calentamiento repentino ocurren en la Antártida aproximadamente una vez cada cinco años, con mucha menos frecuencia que en el Ártico», dijo Coy. Esto probablemente se debe a que el hemisferio norte es más grande, lo que puede alterar el flujo del viento en la troposfera, la capa atmosférica inferior cercana al suelo, dijo. Los sistemas climáticos a gran escala que se desarrollan en la troposfera y avanzan hacia la estratosfera pueden afectar el vórtice polar.
El clima troposférico de julio sobre la Antártida también coincidió con julio de 1991 como el Se observa el quinto mes de julio más cálido. Sin embargo, el calentamiento repentino de la estratosfera no tiene necesariamente un vínculo obvio con el clima, señaló Newman.
«Las variaciones en las temperaturas de la superficie del mar y del hielo marino pueden alterar estos sistemas climáticos a gran escala en la troposfera que se propagan hacia arriba», dijo Newman en el comunicado. “Pero es muy difícil explicar por qué se desarrollan estos sistemas. »
Nota del editor: Este artículo se actualizó a las 12:05 p. m. EDT del 16 de septiembre para corregir algunas conversiones de temperatura entre Fahrenheit y Celsius.
Un equipo de científicos presentó un nuevo mapa de gravedad de Marzo en el Congreso Científico Europlanet 2024 El mapa muestra la presencia de estructuras densas y de gran escala debajo del océano desaparecido hace mucho tiempo de Marte y que los procesos del manto están afectando a Olympus Mons, el volcán más grande del sistema solar.
El nuevo mapa y los análisis incluyen datos de varias misiones, incluida la misión InSIGHT (Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor) de la NASA. También utilizan datos de pequeñas desviaciones de los satélites que orbitan alrededor de Marte.
El artículo «El campo gravitacional global de Marte revela un interior activo» se publicará en el próximo número de JGR: Planets. El autor principal es Bart Root de la Universidad Tecnológica de Delft. Algunos resultados van en contra de un concepto importante en geología.
Los geólogos trabajan con un concepto llamado isostasia de flexión. Describe cómo responde la rígida capa exterior de un planeta a cargas y descargas a gran escala. Esta capa se llama litosfera y está formada por la corteza y la parte superior del manto.
Esta imagen coloreada de la superficie de Marte fue tomada por la sonda Mars Reconnaissance Orbiter. La línea de tres volcanes corresponde a las montañas Tharsis, con Olympus Mons al noroeste. Valles Marineris está al este. (NASA/JPL-Caltech/Universidad Estatal de Arizona)
Cuando algo pesado ejerce presión sobre la litosfera, ésta responde hundiéndose. En la Tierra, Groenlandia es un buen ejemplo: la inmensa capa de hielo ejerce una presión hacia abajo sobre la superficie terrestre. A medida que sus casquetes polares se derritan debido al calentamiento global, Groenlandia crecerá.
Esta curvatura hacia abajo a menudo hace que las áreas circundantes se levanten, aunque el efecto es leve. Cuanto mayor es la carga, más pronunciada es la flexión hacia abajo, aunque también depende de la resistencia y elasticidad de la litosfera. La isostasia de flexión es una idea esencial para comprender el rebote de los glaciares, la formación de montañas y la formación de cuencas sedimentarias.
Los autores del nuevo estudio dicen que los científicos necesitan repensar cómo funciona la isostasia de flexión en Marte. Esto se debe al Olympus Mons, el volcán más grande del sistema solar, y a toda la región volcánica llamada Tharsis Rise, o Tharsis MontesTharsis Montes es una vasta región volcánica que alberga otros tres enormes volcanes en escudo: Arsia Mons, Pavonis Mons y Ascraeus Mons.
La isostasia de flexión indica que esta enorme región debería forzar la superficie del planeta hacia abajo. Pero es todo lo contrario. Tharsis Montes está mucho más alta que el resto de la superficie de Marte. El módulo de aterrizaje InSIGHT de la NASA también ha enseñado mucho a los científicos sobre la gravedad de Marte y juntos están obligando a los investigadores a reconsiderar cómo funciona todo en Marte.
«Esto significa que debemos repensar nuestra comprensión del soporte del gran volcán y sus alrededores», escriben los autores. “La señal gravitacional de su superficie corresponde bien a un modelo que considera al planeta como una capa delgada. »
La investigación muestra que procesos activos en el manto marciano están impulsando a Tharsis Montes hacia arriba. «Parece haber una gran masa (algo ligero) en lo profundo de la capa marciana, que podría surgir del manto», escriben los autores. “Esto muestra que Marte todavía podría estar experimentando movimientos activos internamente, creando nuevos volcanes en la superficie. »
Los investigadores descubrieron una masa subterránea de aproximadamente 1.750 kilómetros de diámetro y a una profundidad de 1.100 kilómetros. Sospechan que es una columna de manto que se eleva debajo de Tharsis Montes y es lo suficientemente fuerte como para contrarrestar la presión descendente ejercida por toda la masa.
«Esto sugiere que una columna de humo está fluyendo actualmente hacia la litosfera para generar vulcanismo activo en el futuro geológico», escriben los autores en su artículo.
Existe debate sobre el grado de actividad volcánica en Marte. Aunque no hay volcanes activos en el planeta, investigación muestra que la región de Tharsis resurgió en el pasado geológico cercano durante las últimas decenas de millones de años.
Si hay una columna de manto debajo de Tharsis Montes, ¿podría llegar a la superficie? Esto es puramente especulativo y se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos.
Los investigadores también descubrieron otras anomalías gravitacionales. Descubrieron estructuras densas y misteriosas debajo de las llanuras polares del norte de Marte. Están enterrados bajo una gruesa capa de sedimentos lisos que probablemente fueron depositados en un antiguo fondo marino.
Las anomalías rondan los 300 a 400 kg/m3 más denso que su entorno. La Luna de la Tierra exhibe anomalías gravitacionales asociadas con cuencas de impacto gigantes. Los científicos creen que los impactadores que crearon las cuencas eran más densos que la lunay su masa pasó a formar parte de la Luna.
Las cuencas de impacto de Marte también presentan anomalías gravitacionales. Por otro lado, las anomalías en el hemisferio norte de Marte no muestran ningún rastro de él en la superficie.
“Estas densas estructuras podrían ser de origen volcánico o estar hechas de material compactado debido a impactos antiguos. Identificamos unas 20 estructuras de diferentes tamaños repartidas por el casquete polar norte, una de las cuales tiene la forma de un perro”, dijo el Dr. Root.
«Parece que no hay rastro de ellos en la superficie. Sin embargo, a través de datos de gravedad«Tenemos una visión fascinante de la historia antigua del hemisferio norte de Marte».
La única manera de comprender estas misteriosas estructuras y la gravedad de Marte en general es obtener más datos. Root y sus colegas proponen una misión que podría recopilar los datos necesarios.
La misión se llamará misión Martian Quantum Gravity (MaQuls). Se basaría en la misma tecnología que la utilizada en las misiones GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) y GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), que cartografiaron la gravedad de la Luna y la Tierra respectivamente. MaQuls estaría compuesto por dos satélites seguidos y unidos por un enlace óptico.
“Las observaciones con MaQuIs nos permitirían explorar mejor el subsuelo de Marte. Esto nos ayudaría a aprender más sobre estas misteriosas características ocultas y a estudiar la convección en curso del manto, así como a comprender los procesos dinámicos de la superficie, como los cambios atmosféricos estacionales y la detección de depósitos de agua subterráneos”, dijo la Dra. Lisa Wörner del DLR, quien presentó la misión MaQuIs en EPSC2024 esta semana.
Si bien a los meteorólogos les gusta llamar otoño a principios de septiembre, la caída astronómica comienza más tarde, en la línea de otoño. equinoccioEste año, cae el domingo 22 de septiembre a las 8:44 a. m. EDT (12:44 p. m. UTC), según el Servicio Meteorológico Nacional.
En este punto, el eje de la Tierra está inclinado hacia el Sol, lo que significa que hay casi la misma cantidad de luz solar y oscuridad en el globo.
Esta geometría celeste marca el cambio de estaciones: del verano al otoño en el hemisferio norte y del invierno a la primavera en el hemisferio sur. La palabra «equinoccio» es una palabra latina que significa «noche igual», uno de los dos días del año en los que la duración del día y la oscuridad son iguales en todas partes del planeta.
El equinoccio de otoño es una ocasión importante para marcar el viaje anual de la Tierra alrededor del Sol. Las horas de oscuridad aumentarán gradualmente al norte del ecuador hasta el solsticio del 21 de diciembre, y viceversa al sur del ecuador.
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Más horas nocturnas también significan más horas para observar las estrellas; algunos de ellos Las mejores lluvias de meteoritos del año están por llegary las siguientes tres lunas llenas, incluida la Luna de cosecha el 17 de septiembreHabrá superlunas, lo que las hará parecer más grandes y brillantes en el cielo. Si no tienes buen par de binoculares para observar las estrellas o un lindo telescopio de patio traseroAhora es el momento perfecto para invertir en un dispositivo de este tipo.
Una vista satelital de la Tierra en los solsticios (izquierda) y equinoccios (derecha). (Crédito de la imagen: NASA Goddard)
Los equinoccios y solsticios se producen cuando el eje de la Tierra está inclinado 23,5 grados, lo que significa que diferentes partes del planeta reciben más o menos luz solar a lo largo del año.
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Para aquellos que se encuentran en el ecuador, el sol del mediodía brillará directamente sobre sus cabezas durante el equinoccio. Para todos los demás, el equinoccio es un evento difícil de ver.
Una de las mejores formas de celebrar su paso este año es observar el amanecer y el atardecer, que tendrán lugar en el este y oeste respectivamente. Esto sólo ocurre en los equinoccios, cuando el sol cruza el ecuador celeste (la línea imaginaria entre los cielos de los hemisferios norte y sur), sin importar en qué parte del planeta te encuentres.
