En un día frío de invierno, el calor del sol es bienvenido. Sin embargo, a medida que la humanidad emite más y más gases de efecto invernadero, la atmósfera de la Tierra atrapa cada vez más la energía del sol y aumenta constantemente la temperatura de la Tierra. Una estrategia para revertir esta tendencia es interceptar una fracción de la luz solar antes de que llegue a nuestro planeta. Durante décadas, los científicos han considerado usar pantallas, objetos o partículas de polvo para bloquear la radiación solar suficiente, entre 1 y 2%, para mitigar los efectos del calentamiento global.

Un estudio dirigido por la Universidad de Utah exploró el potencial de usar polvo para protegerse de la luz solar. Analizaron diferentes propiedades de las partículas de polvo, cantidades de polvo y qué órbitas son las más adecuadas para dar sombra a la Tierra. Los autores descubrieron que lanzar polvo desde la Tierra a una estación de paso en el «punto de Lagrange» entre la Tierra y el Sol (L1) sería lo más eficiente, pero requeriría un costo y un esfuerzo astronómicos. Una alternativa es usar polvo lunar. Los autores argumentan que lanzar polvo lunar desde la luna podría ser una forma económica y efectiva de ensombrecer la Tierra.

Corriente de polvo simulada lanzada entre la Tierra y el Sol. Esta nube de polvo se representa mientras cruza el disco solar, vista desde la Tierra. Corrientes como esta, incluidas las lanzadas desde la superficie de la luna, pueden actuar como una sombrilla temporal. Crédito: Ben Bromley/Universidad de Utah

El equipo de astrónomos aplicó una técnica utilizada para estudiar la formación de planetas alrededor de estrellas distantes, su enfoque habitual de investigación. La formación de planetas es un proceso complicado que levanta una gran cantidad de polvo astronómico que puede formar anillos alrededor de la estrella anfitriona. Estos anillos interceptan la luz de la estrella central y la retransmiten para que podamos detectarla en la Tierra. Una forma de encontrar estrellas que forman nuevos planetas es buscar estos anillos de polvo.

“Esa fue la semilla de la idea; si tomáramos una pequeña cantidad de materia y la pusiéramos en una órbita especial entre la Tierra y el sol y la rompiéramos, podríamos bloquear mucha luz solar con una pequeña cantidad de masa”, dijo Ben Bromley, profesor de física y astronomía y autor principal del estudio.

Una simulación del polvo lanzado desde la estación poligonal en el punto 1 de Lagrange. La sombra proyectada sobre la Tierra está exagerada para mayor claridad. 1 crédito

«Es sorprendente imaginar cómo el polvo lunar, que tardó más de cuatro mil millones de años en generarse, podría ayudar a frenar el aumento de la temperatura de la Tierra, un problema que nos llevó menos de 300 años», dijo Scott Kenyon, coautor del estudio. estudio del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian.

El artículo fue publicado recientemente en la revista PLOS Clima.

Proyectar sombra

La eficacia general de un escudo depende de su capacidad para mantener una órbita que proyecta una sombra sobre la Tierra. Sameer Khan, estudiante de pregrado y coautor del estudio, dirigió la exploración inicial en la que las órbitas podrían retener el polvo en su posición el tiempo suficiente para proporcionar una sombra adecuada. El trabajo de Khan demostró la dificultad de mantener el polvo donde se necesita.

«Debido a que conocemos las posiciones y masas de los principales cuerpos celestes de nuestro sistema solar, simplemente podemos usar las leyes de la gravedad para rastrear la posición de una sombrilla simulada a lo largo del tiempo en varias órbitas diferentes», dijo Khan.

Dos escenarios eran prometedores. En el primer escenario, los autores colocaron una plataforma espacial en el punto de Lagrange L1, el punto más cercano entre la Tierra y el sol donde se equilibran las fuerzas gravitatorias. Los objetos en los puntos de Lagrange tienden a permanecer a lo largo de un camino entre los dos cuerpos celestes, razón por la cual el[{» attribute=»»>James Webb Space Telescope (JWST) is located at L2, a Lagrange point on the opposite side of the Earth.

A simulation of dust launched from the moon’s surface as seen from Earth. Credit: Ben Bromley

In computer simulations, the researchers shot test particles along the L1 orbit, including the position of Earth, the sun, the moon, and other solar system planets, and tracked where the particles scattered. The authors found that when launched precisely, the dust would follow a path between Earth and the sun, effectively creating shade, at least for a while. Unlike the 13,000-pound JWST, the dust was easily blown off course by the solar winds, radiation, and gravity within the solar system. Any L1 platform would need to create an endless supply of new dust batches to blast into orbit every few days after the initial spray dissipates.

“It was rather difficult to get the shield to stay at L1 long enough to cast a meaningful shadow. This shouldn’t come as a surprise, though, since L1 is an unstable equilibrium point. Even the slightest deviation in the sunshield’s orbit can cause it to rapidly drift out of place, so our simulations had to be extremely precise,” Khan said.

In the second scenario, the authors shot lunar dust from the surface of the moon towards the sun. They found that the inherent properties of lunar dust were just right to effectively work as a sun shield. The simulations tested how lunar dust scattered along various courses until they found excellent trajectories aimed toward L1 that served as an effective sun shield. These results are welcome news, because much less energy is needed to launch dust from the moon than from Earth. This is important because the amount of dust in a solar shield is large, comparable to the output of a big mining operation here on Earth. Furthermore, the discovery of the new sun-shielding trajectories means delivering the lunar dust to a separate platform at L1 may not be necessary.

Just a moonshot?

The authors stress that this study only explores the potential impact of this strategy, rather than evaluate whether these scenarios are logistically feasible.

“We aren’t experts in climate change, or the rocket science needed to move mass from one place to the other. We’re just exploring different kinds of dust on a variety of orbits to see how effective this approach might be. We do not want to miss a game changer for such a critical problem,” said Bromley.

One of the biggest logistical challenges—replenishing dust streams every few days—also has an advantage. Eventually, the sun’s radiation disperses the dust particles throughout the solar system; the sun shield is temporary and shield particles do not fall onto Earth. The authors assure that their approach would not create a permanently cold, uninhabitable planet, as in the science fiction story, “Snowpiercer.”

“Our strategy could be an option in addressing climate change,” said Bromley, “if what we need is more time.”

Reference: “Dust as a solar shield” by Benjamin C. Bromley, Sameer H. Khan and Scott J. Kenyon, 8 February 2023, PLOS Climate.
DOI: 10.1371/journal.pclm.0000133

Relativity Space, la ambiciosa empresa que pretende fabricar aditivamente la mayoría de sus cohetes, volverá a intentar realizar el primer lanzamiento de su vehículo Terran 1 el miércoles por la noche desde Florida.

La compañía con sede en California tiene una ventana de lanzamiento de tres horas que se abre a las 22:00 hora local en la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral (02:00 UTC del jueves). EL pronóstico actual porque el intento de lanzamiento es espléndido, con un 95% de posibilidades de condiciones aceptables, según los funcionarios de la Fuerza Espacial de EE. UU. que operan el campo de tiro.

Si la historia reciente sirve de guía, el intento de lanzamiento del miércoles podría consumir la mayor parte de la ventana de tres horas. El primer intento de Relativity de lanzar Terran 1 el 8 de marzo fue descartado cerca del final de la ventana debido a problemas con un sensor de temperatura del combustible en la segunda etapa. Un segundo intento tres días después no pudo despegar debido a una serie de problemas que incluyeron abortos de último segundo, problemas climáticos y un barco en el área protegida alrededor del sitio de lanzamiento.

Ahora la compañía espera que la tercera vez sea la vencida del primer vuelo de su cohete, que se compone de alrededor del 85% de piezas impresas en 3D en masa. Eventualmente, a la compañía le gustaría fabricar aditivamente hasta el 95% de sus cohetes, aunque esto puede ser más ambicioso que factible.

Esto es puramente un vuelo de prueba. Titulado «Buena suerte, diviértete», el lanzamiento no llevará ninguna carga útil del cliente. Como resultado, el éxito general (alcanzar la órbita) es poco probable. Ninguna empresa privada ha lanzado nunca su primer cohete de combustible líquido desarrollado de forma independiente y lo ha puesto en órbita en el primer intento. Y Relativity supera muchos límites con su propulsor alimentado por metano. Probablemente la prueba más importante aquí es si la estructura impresa en 3D de Terran 1 puede soportar la presión dinámica del ascenso a través de la atmósfera inferior.

El propulsor Terran 1 mide aproximadamente 33 metros de altura y se anuncia que es capaz de elevar 1,25 toneladas métricas a la órbita terrestre baja. Sin embargo, hay dudas sobre cuántas veces se lanzará Terran 1. En una entrevista, el director ejecutivo de Relativity Space, Tim Ellis, se comprometió a solo un vuelo más del Terran 1 antes de que la compañía recurra a un vehículo de lanzamiento más grande y de elevación media llamado Terran R. .

Para su crédito, Relativity ofrece una transmisión en vivo de su primer lanzamiento, algo que las nuevas empresas no suelen hacer por temor a fracasar a la vista del público. Y debido a que es posible que no haya demasiados lanzamientos de Terran 1, no me sorprendería si fuera el único, aquellos curiosos sobre los nuevos cohetes probablemente querrán sintonizar el programa.

En septiembre pasado, la prueba de redirección de doble asteroide, o DART, estrelló una nave espacial contra un pequeño asteroide binario llamado Dimorphos, alterando con éxito su órbita alrededor de un compañero más grande. Ahora estamos aprendiendo más sobre las consecuencias de esta colisión, gracias a dos nuevos artículos que informan sobre datos recolectados por el Observatorio Europeo Austral telescopio muy grande. La primera, Publicado en la revista Astronomy and Astrophysics, examinó los escombros de la colisión para aprender más sobre la composición del asteroide. La segunda, Publicado en el Astrophysical Journal Letters, informó cómo el impacto cambió la superficie del asteroide.

Como informamos anteriormente, Dimorphos tiene menos de 200 metros de diámetro y no se puede resolver desde la Tierra. En cambio, el asteroide binario parece un solo objeto cuando se ve desde aquí, con la mayor parte de la luz reflejándose en el mucho más grande Didymos. Lo que podemos ver, sin embargo, es que el sistema Didymos se oscurece esporádicamente. La mayor parte del tiempo, los dos asteroides están dispuestos de manera que la Tierra recibe la luz reflejada por ambos. Pero la órbita de Dimorphos lo coloca esporádicamente detrás de Didymos desde la perspectiva de la Tierra, lo que significa que solo recibimos la luz reflejada de uno de los dos cuerpos, lo que provoca la atenuación. Al medir los períodos de oscurecimiento, podemos determinar cuánto tarda Dimorphos en orbitar y, por lo tanto, qué tan separados están los dos asteroides.

Antes de DART, la órbita de Dimorphos tomaba 11 horas y 55 minutos; después del impacto se redujo a 11 horas y 23 minutos. Para aquellos reacios a las matemáticas, son 32 minutos menos (alrededor del 4%). La NASA estima que la órbita está ahora «decenas de metros» más cerca de Didymos. Este cambio orbital fue confirmado por imágenes de radar. A principios de este mes, Nature publicó cinco artículos que reconstruyeron colectivamente el impacto y sus consecuencias para explicar cómo la colisión DART tuvo un efecto descomunal. Estos resultados indicaron que los impactadores como DART podrían ser un medio viable para proteger el planeta de pequeños asteroides.

Las cámaras más cercanas (llamadas Luke y Leia) a la colisión estaban a bordo de LICIACube, un cubesat que voló al espacio a bordo de DART y luego se separó unas semanas antes del impacto. LICIACube tenía dos cámaras a bordo. El pasado mes de octubre, la Agencia Espacial Italiana, que dirigía la misión LICIACube, publicó varias primeras imágenes, incluida una vista lejana de la colisión, primeros planos tomados poco después y una animación que muestra el brillo repentino tras la colisión de materiales dispersos en el espacio. .

El Proyecto ATLAS y uno de los telescopios del Observatorio Las Cumbres capturaron imágenes del sistema Didymos/Dimorphos moviéndose pacíficamente más allá de las estrellas de fondo desde la perspectiva de la Tierra (la mayor parte de la luz se refleja en el mucho más grande Didymos). En el momento de la colisión, el objeto se iluminó considerablemente y los restos se movieron gradualmente hacia un lado de los asteroides.

¿Por qué es importante el estudio de los escombros? Los asteroides son reliquias de la creación de nuestro sistema solar, por lo que pueden decirles a los astrónomos algo sobre la historia temprana de nuestro rincón del universo. Pero las superficies de los asteroides cercanos a la Tierra son golpeadas por pequeños meteoritos y el viento solar a medida que se mueven a través del sistema solar. Esto causa erosión, o «meteorización espacial», por lo que mirar la superficie de un asteroide no necesariamente nos dice cómo se formó. Se esperaba que el impacto de DART expulsara material prístino debajo de la corteza erosionada de Dimorphos, brindando a los astrónomos una mayor comprensión del pasado del asteroide.

En las imágenes del Telescopio Espacial Hubble, los escombros aparecieron como rayos que se extendían desde el núcleo del sistema y crecieron en tamaño y número durante las siguientes ocho horas. Otra imagen del Hubble mostró la evolución continua de los escombros que fueron empujados lo suficientemente lejos de los asteroides para liberarse de su gravedad y desde entonces han sido empujados lejos de los asteroides (que aún se mueven alrededor del Sol) por la luz solar. Esto mostró una hendidura llamativa en la «cola» formada por estos escombros. El Telescopio Webb también tomó imágenes de la colisión, mostrando distintas columnas de material del asteroide.

Ahora, los científicos armados con datos del VLT también están evaluando. Los autores del artículo sobre astronomía y astrofísica rastrearon la evolución de la nube de escombros a lo largo del tiempo con el Explorador espectroscópico de unidades múltiples (MUSE), un telescopio equipado con un sistema de óptica adaptativa asistido por láser para crear estrellas artificiales en el cielo nocturno. Esto ayuda a corregir la turbulencia atmosférica para obtener imágenes más nítidas.

El equipo descubrió que antes del impacto, la nube de escombros era más azul que el asteroide, lo que sugiere que estaba formada por partículas muy finas. Pero después de la colisión, se formaron mechones, espirales y esta larga cola. Es probable que las espirales y la cola estén formadas por partículas más grandes, ya que ahora son más rojas que la nube de escombros inicial. Aunque estaba lejos, el equipo esperaba que MUSE también les ayudara a detectar huellas químicas de oxígeno o agua del hielo en particular. Pero llegaron vacíos.

«No se espera que los asteroides contengan cantidades significativas de hielo, por lo que detectar cualquier rastro de agua habría sido una verdadera sorpresa», agregó. dijo la coautora Cyrielle Opitom de la Universidad de Edimburgo. En cuanto a no encontrar rastros de propulsores, «sabíamos que estaba lejos, porque la cantidad de gas que quedaría en los tanques del sistema de propulsión no sería enorme. Además, parte de él habría viajado demasiado lejos para detectarlo con MUSE cuando empezamos a observar».

Los autores del artículo de Astrophysical Journal Letters se centraron en estudiar cómo el impacto de DART alteró la superficie del asteroide, utilizando un instrumento espectrográfico (FORS2) diseñado para medir el nivel de polarización de la luz solar dispersa, es decir, cuando las ondas de luz oscilan a lo largo de un camino preferido. dirección en lugar de al azar.

«Cuando observamos objetos en nuestro sistema solar, estamos mirando la luz del sol que se dispersa desde su superficie o desde su atmósfera, que se polariza parcialmente». dijo el coautor Stefano Bagnulo, astrónomo del Observatorio y Planetario de Armagh en el Reino Unido. «El seguimiento de cómo cambia la polarización con la orientación del asteroide en relación con nosotros y el Sol revela la estructura y composición de su superficie.”

Bágnulo y otros. descubrió que los niveles de polarización cayeron repentinamente después del impacto, mientras que el brillo general aumentó. Los autores sugieren que esto podría ser evidencia de que el impacto levantó más material virgen del interior del asteroide, ya que este material no habría estado expuesto al viento solar y la radiación. Alternativamente, el impacto puede haber hecho añicos grandes partículas superficiales y arrojado fragmentos más pequeños a la nube de escombros, ya que los fragmentos más pequeños reflejarían la luz de manera más eficiente pero no polarizarían tanto la luz.

DOI: Astronomía y Astrofísica, 2023. 10.1051/0004-6361/202345960 (Sobre los DOI).

DOI: Cartas de revistas astrofísicas, 2023. 10.3847/2041-8213/acb261 (Sobre los DOI).