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Hubble encuentra la primera evidencia de vapor de agua en la atmósfera de Ganímedes, la luna de Júpiter

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Hubble encuentra la primera evidencia de vapor de agua en la atmósfera de Ganímedes, la luna de Júpiter

Esta imagen muestra la impresión de un artista de la luna de Júpiter Ganímedes. Los astrónomos utilizaron conjuntos de datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA para revelar la primera evidencia de vapor de agua en la atmósfera de la luna de Júpiter Ganímedes, el resultado del escape térmico del vapor de agua de la superficie helada de la luna. Crédito: ESA / Hubble, J. daSilva

El oxígeno que se encuentra en el mundo helado está relacionado con la sublimación del hielo de la superficie

Aunque es más grande que el planeta Mercurio, la luna joviana Ganímedes no es un lugar para tomar el sol. Ubicado a 500 millones de kilómetros del Sol, el hielo de agua en su superficie está congelado a temperaturas bajo cero de menos 300 grados Fahrenheit. Esto hace que el hielo sea tan duro como una roca. Sin embargo, una lluvia de partículas cargadas del Sol es suficiente para transformar el hielo en vapor de agua al mediodía en Ganímedes. Esta es la primera vez que se ha encontrado tal evidencia, gracias a las observaciones espectroscópicas de auroras sobre Ganímedes realizadas por el Telescopio Espacial Hubble que abarcan dos décadas. Las auroras se utilizan para rastrear la presencia de oxígeno, que luego se relaciona con la presencia de moléculas de agua rociadas en la superficie. Ganímedes tiene un océano profundo ubicado a unas 100 millas por debajo de la superficie. Es demasiado profundo para que escape el vapor de agua.


Los astrónomos han utilizado nuevos conjuntos de datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA para descubrir evidencia de vapor de agua en la atmósfera de la luna de Júpiter Ganímedes. El vapor está presente debido a la excitación térmica de las moléculas de agua en la superficie helada de la luna. Investigaciones anteriores han ofrecido evidencia circunstancial de que la luna contiene más agua que todos los océanos de la Tierra. Sin embargo, las temperaturas son tan frías que el agua en la superficie se congela y el océano está a unas 100 millas por debajo de la corteza. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

Por primera vez, los astrónomos han descubierto evidencia de vapor de agua en la atmósfera de la luna de Júpiter Ganímedes. Este vapor de agua se forma cuando el hielo en la superficie de la luna se sublima, es decir, cambia de sólido a gaseoso.

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Los científicos utilizaron conjuntos de datos nuevos y archivados del Telescopio Espacial Hubble de la NASA para hacer el descubrimiento, publicado en la revista. Astronomía de la naturaleza.

Investigaciones anteriores han proporcionado evidencia indirecta de que Ganímedes, la luna más grande del sistema solar, contiene más agua que todos los océanos de la Tierra. Sin embargo, las temperaturas son tan frías que el agua de la superficie se congela. El océano de Ganímedes residiría a unas 100 millas por debajo de la corteza; por lo tanto, el vapor de agua no representaría la evaporación de ese océano.

Los astrónomos han reexaminado las observaciones de Hubble de las últimas dos décadas para encontrar esta evidencia de vapor de agua.

En 1998, el espectrógrafo de imágenes del Telescopio Espacial Hubble tomó las primeras imágenes ultravioleta (UV) de Ganímedes, que revelaron cintas de colores de gas electrificado llamadas bandas aurorales, y proporcionó más evidencia de que Ganímedes tiene un campo magnético débil.

Observaciones ultravioleta del Hubble de Ganímedes en 1998

En 1998, el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble tomó estas primeras imágenes ultravioleta de Ganímedes, que revelaron un patrón particular en las emisiones observadas de la atmósfera de la luna. La luna muestra bandas de auroras que son algo similares a los óvalos de auroras que se ven en la Tierra y otros planetas con campos magnéticos. Fue una prueba ilustrativa de que Ganímedes tiene un campo magnético permanente. Las similitudes en las observaciones ultravioleta se explicaron por la presencia de oxígeno molecular. Las diferencias se explicaron en ese momento por la presencia de oxígeno atómico, que produce una señal que afecta más a un color UV que al otro. Crédito: NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

Las similitudes en estas observaciones UV se explicaron por la presencia de oxígeno molecular (O2). Sin embargo, ciertas características observadas no se correspondían con las emisiones esperadas de una atmósfera de O2 puro. Al mismo tiempo, los científicos concluyeron que esta desviación probablemente estaba relacionada con concentraciones más altas de oxígeno atómico (O).

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Como parte de un gran programa de observación para apoyar la misión Juno de la NASA en 2018, Lorenz Roth del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, Suecia, dirigió el equipo que se propuso medir la cantidad de oxígeno atómico con Hubble. El análisis del equipo combinó datos de dos instrumentos: el Espectrógrafo Hubble Cosmic Origins en 2018 y las imágenes de archivo del Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) de 1998 a 2010.

Para su sorpresa, y contrariamente a las interpretaciones originales de los datos de 1998, descubrieron que prácticamente no había oxígeno atómico en la atmósfera de Ganímedes. Esto significa que debe haber alguna otra explicación para las aparentes diferencias en estas imágenes de auroras UV.

La visión del Hubble de Ganímedes en 1996

Esta imagen muestra la luna de Júpiter, Ganímedes, vista por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA en 1996. Ganímedes se encuentra a 500 millones de millas de distancia (más de 600 millones de km) y el Hubble puede rastrear los cambios en la luna y revelar otras características en el ultravioleta y el infrarrojo cercano. longitudes de onda. Los astrónomos ahora han utilizado nuevos conjuntos de datos de archivo del Hubble para revelar por primera vez evidencia de vapor de agua en la atmósfera de la luna de Júpiter Ganímedes, que está presente debido al escape térmico del vapor de agua de la superficie helada de la luna. Crédito: NASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)

Luego, Roth y su equipo observaron más de cerca la distribución relativa de las auroras en las imágenes UV. La temperatura de la superficie de Ganímedes varía mucho a lo largo del día, y alrededor del mediodía cerca del ecuador, puede calentarse lo suficiente como para que la superficie del hielo libere (o sublime) pequeñas cantidades de moléculas de agua. De hecho, las diferencias observadas en las imágenes ultravioleta se correlacionan directamente con el lugar donde se esperaría agua en la atmósfera lunar.

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«Hasta ahora, solo se ha observado oxígeno molecular», explicó Roth. “Esto se produce cuando las partículas cargadas erosionan la superficie del hielo. El vapor de agua que estamos midiendo ahora proviene de la sublimación del hielo causada por el escape térmico del vapor de agua de las regiones heladas calientes.

Este descubrimiento agrega anticipación a la próxima misión de la ESA (Agencia Espacial Europea), JUICE, que significa JUpiter ICy moons Explorer. JUICE es la primera misión a gran escala del programa Cosmic Vision 2015-2025 de la ESA. Programado para su lanzamiento en 2022 y llegar a Júpiter en 2029, pasará al menos tres años haciendo observaciones detalladas de Júpiter y tres de sus lunas más grandes, con especial énfasis en Ganímedes como cuerpo planetario y hábitat potencial.

Ganímedes ha sido identificado para una investigación detallada, ya que proporciona un laboratorio natural para el análisis de la naturaleza, la evolución y la habitabilidad potencial de los mundos congelados en general, el papel que desempeña en el sistema de satélites galileanos y sus interacciones magnéticas y de plasma únicas con Júpiter y sus alrededores.

“Nuestros resultados pueden proporcionar a los equipos de instrumentos de JUICE información valiosa que se puede utilizar para refinar sus planes de observación para optimizar la utilización de las naves espaciales”, agregó Roth.

En este momento, la misión Juno de la NASA está observando de cerca a Ganímedes y recientemente lanzó nuevas imágenes de la luna helada. Juno ha estado estudiando Júpiter y su entorno, también conocido como sistema joviano, desde 2016.

Comprender el sistema joviano y desentrañar su historia, desde su origen hasta la posible aparición de entornos habitables, nos permitirá comprender mejor cómo se forman y evolucionan los planetas gaseosos gigantes y sus satélites. Además, es de esperar que se encuentre nueva información sobre la habitabilidad de los sistemas exoplanetarios similares a Júpiter.

Referencia: «Una atmósfera acuática sublimada en Ganímedes detectada a partir de observaciones del telescopio espacial Hubble» por Lorenz Roth, Nickolay Ivchenko, G. Randall Gladstone, Joachim Saur, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Philippa M. Molyneux y Kurt D. Retherford, julio 26 de febrero de 2021, Astronomía de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01426-9

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica en Washington, DC

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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Los ingredientes clave para la vida en la Tierra provienen del espacio, sugiere nueva evidencia

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Los ingredientes clave para la vida en la Tierra provienen del espacio, sugiere nueva evidencia

Ha surgido nueva evidencia que sugiere que los componentes básicos de la vida fueron traídos a la Tierra primordial desde el espacio mediante meteoritos, un descubrimiento que podría ayudar a los científicos a buscar vida extraterrestre.

Se cree que estos meteoritos fueron restos fracturados de los primeros «asteroides no fundidos», un tipo de planetesimal. Los planetesimales son pequeños cuerpos rocosos que sirvieron como componentes básicos de los planetas rocosos del Sistema Solar, incluida la Tierra. Se formaron hace unos 4.600 millones de años en el disco de polvo y gas que rodeaba al sol naciente, cuando las partículas alrededor de nuestra joven estrella comenzaron a pegarse, acumulando más masa y formando cuerpos cada vez más grandes.

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El telescopio Hubble captura la gran mancha roja de Júpiter contrayéndose como una bola de estrés

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El telescopio Hubble captura la gran mancha roja de Júpiter contrayéndose como una bola de estrés

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Nuevas observaciones de la Gran Mancha Roja de Júpiter capturadas por el Telescopio Espacial Hubble muestran que la tormenta de 190 años se mueve como gelatina y cambia de forma como una bola de estrés apretada.

Las inesperadas observaciones, realizadas por el Hubble durante 90 días, de diciembre a marzo, muestran que la Gran Mancha Roja no es tan estable como parece, según los astrónomos.

La Gran Mancha Roja, o GRS, es un anticiclón, o gran circulación de vientos en la atmósfera de Júpiter que gira alrededor de un área central de alta presión a lo largo del cinturón de nubes de latitud media sur del planeta. Y la tormenta de larga duración es tan grande (la más grande del sistema solar) que la Tierra podría entrar en ella.

Aunque las tormentas generalmente se consideran inestables, la Gran Mancha Roja ha persistido durante casi dos siglos. Pero los cambios observados en la tormenta parecen estar relacionados con su movimiento y tamaño.

Un lapso de tiempo de las imágenes muestra el vórtice «temblando» como gelatina y expandiéndose y contrayéndose con el tiempo.

Los investigadores describieron la observación en un análisis publicado en La revista de ciencia planetaria y presentado el miércoles en la 56ª Reunión Anual de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Boise, Idaho.

“Aunque sabíamos que su movimiento varía ligeramente en longitud, no esperábamos ver oscilar también su tamaño. Hasta donde sabemos, esto no se ha identificado antes”, dijo en un comunicado la autora principal del estudio, Amy Simon, científica planetaria del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

«Esta es realmente la primera vez que tenemos la cadencia de imágenes adecuada del GRS», dijo Simon. “Con la alta resolución del Hubble, podemos decir que el GRS definitivamente entra y sale al mismo tiempo que se mueve cada vez más lento. Fue muy inesperado.

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Los astrónomos han estado observando la icónica característica carmesí durante al menos 150 años y, a veces, las observaciones resultan en sorpresas, incluida la última revelación de que la forma ovalada de la tormenta puede cambiar de tamaño y, a veces, parecer más delgada o más gorda.

Recientemente, un equipo independiente de astrónomos examinó el corazón de la Gran Mancha Roja utilizando el Telescopio Espacial James Webb para capturar nuevos detalles en luz infrarroja. Las observaciones del Hubble se realizaron en luz visible y ultravioleta.

El estudio, publicado el 27 de septiembre en la Revista de investigación geofísica: planetasreveló que la Gran Mancha Roja está fría en el centro, lo que hace que el amoníaco y el agua dentro del vórtice se condensen y creen nubes espesas. El equipo de investigación también detectó gas fosfina en la tormenta, que podría desempeñar «un papel en la generación de estos misteriosos» colores rojos que hacen que la Gran Mancha Roja sea tan emblemática, dijo Leigh Fletcher, coautora del estudio y profesora de ciencias planetarias. en la Universidad de Londres en el Reino Unido. Leicester, en un comunicado de prensa.

Los científicos de la NASA utilizan el ojo agudo del Hubble para rastrear el comportamiento de la tormenta una vez al año como parte del programa Outer Planet Atmospheres Legacy, u OPAL, dirigido por Simon. Los científicos utilizan este programa para observar los planetas exteriores de nuestro sistema solar y observar cómo cambian con el tiempo.

Pero las nuevas observaciones se tomaron por separado como parte de un programa dedicado a estudiar la Gran Mancha Roja con más detalle, observando la evolución de la tormenta durante unos meses, en lugar de una sola instantánea anual.

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«Para el ojo inexperto, las nubes rayadas de Júpiter y su famosa tormenta roja pueden parecer estáticas, estables y durar muchos años», dijo Fletcher. “Pero una inspección más cercana revela una variabilidad increíble, con patrones climáticos caóticos tan complejos como cualquier cosa que tengamos aquí en la Tierra. Los científicos planetarios han estado luchando durante años para detectar patrones en esta variación, cualquier cosa que pueda darnos una idea de la física detrás de este complejo sistema.

Fletcher no participó en el nuevo estudio.

La información obtenida de las observaciones del programa de las tormentas más grandes de nuestro sistema solar puede ayudar a los científicos a comprender cómo puede ser el clima en los exoplanetas que orbitan otras estrellas. Este conocimiento puede ampliar su comprensión de los procesos climáticos más allá de los que conocemos en la Tierra.

El equipo de Simon utilizó imágenes de alta resolución del Hubble para examinar en detalle los cambios de tamaño, forma y color de la Gran Mancha Roja.

«Cuando miramos más de cerca, vemos que muchas cosas cambian día a día», dijo Simon.

Los cambios incluyeron un brillo del núcleo de la tormenta a medida que la Gran Mancha Roja alcanza su mayor tamaño a medida que oscila.

«A medida que acelera y desacelera, el GRS empuja contra las ventosas corrientes en chorro al norte y al sur», dijo el coautor del estudio Mike Wong, científico planetario de la Universidad de California en Berkeley, en un comunicado de prensa. «Es como un sándwich en el que las rebanadas de pan se ven obligadas a expandirse cuando hay demasiado relleno en el medio».

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En Neptuno, las manchas oscuras pueden desplazarse por el planeta ya que no hay fuertes corrientes en chorro que las mantengan en su lugar, dijo Wong, mientras que la Gran Mancha Roja está atrapada entre corrientes en chorro en una latitud sur en Júpiter.

Los astrónomos han notado una reducción de la Gran Mancha Roja desde que comenzó el programa OPAL hace una década y predicen que continuará reduciéndose hasta que alcance una forma estable y menos alargada, lo que podría reducir el tamaño de la oscilación de la Gran Mancha Roja.

«En este momento, está demasiado lleno su banda de latitud relativa al campo de viento. Una vez que se estreche dentro de esa banda, los vientos realmente lo mantendrán en su lugar”, dijo Simon.

El seguimiento de los cambios en la tormenta puede ayudar a los científicos a comprender mejor los procesos que tienen lugar en la atmósfera de Júpiter.

El nuevo estudio del Hubble completa aún más las piezas del rompecabezas de la Gran Mancha Roja, dijo Fletcher. Si bien los científicos saben que la deriva de la tormenta hacia el oeste tiene una oscilación inexplicable durante 90 días, el patrón de aceleración y desaceleración no parece cambiar incluso cuando la tormenta amaina, dijo.

«Al observar el GRS durante unos meses, el Hubble demostró que el propio anticiclón cambia de forma junto con esta oscilación», dijo Fletcher. “El cambio de forma es importante porque puede afectar la forma en que el borde del vórtice interactúa con otras tormentas que pasan. Además de las magníficas imágenes del Hubble, este estudio muestra el poder de observar sistemas atmosféricos durante largos períodos de tiempo. Se necesita este tipo de seguimiento para detectar estas tendencias, y está claro que cuanto más se mira, más estructura se ve en esta época caótica.

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Los científicos descubren un misterioso 'sexto sentido' escondido en los geckos: ScienceAlert

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Los científicos descubren un misterioso 'sexto sentido' escondido en los geckos: ScienceAlert

Los animales han desarrollado una variedad de sentidos extraordinarios, dignos de los superhéroes. Los científicos ahora han descubierto que los geckos tienen un «sexto sentido» oculto que les permite captar vibraciones profundas y débiles.

Como otros lagartos, los gecos tokay (gecko gecko) tienen una audición especializada para sonidos de frecuencias más altas: son el mas sensible entre 1.600 y 2.000 Hertz, pero puede oír por encima de 5.000 Hertz.

Sin embargo, es sólo cuestión de usar sus viejos oídos normales. Dos investigadores de la Universidad de Maryland en EE.UU. han descubierto que los geckos tokay también pueden utilizar una estructura diferente, normalmente no asociada a la audición, para detectar vibraciones a frecuencias mucho más bajas, entre 50 y 200 Hercios.

El sáculo es una parte del oído interno que desempeña un papel clave en el equilibrio y en el seguimiento de la posición de la cabeza y el cuerpo. Esta estructura se conserva en peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos, pero sólo los dos primeros la utilizaban para oír. Ahora parece que al menos algunos reptiles también pueden hacerlo.

“El oído, tal como lo conocemos, escucha sonidos en el aire” explica catherine carrbiólogo y coautor del nuevo estudio. “Pero este antiguo camino interno, generalmente relacionado con el equilibrio, ayuda a los geckos a detectar vibraciones que pasan a través de medios como el suelo o el agua.

Esta vía existe en anfibios y peces, y ahora hay evidencia de que también se conserva en lagartos. Nuestros hallazgos arrojan luz sobre cómo evolucionó el sistema auditivo desde lo que se ve en los peces hasta lo que se ve en los animales terrestres, incluidos los humanos. »

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Carr y el primer autor, el biólogo Dawei Han, estudiado de cerca los cerebros de los geckos tokay y descubrieron que el sáculo está directamente conectado a un grupo de neuronas, llamadas vestibularis ovalis (VeO), en el rombencéfalo.

Estas neuronas VeO no reciben información de otras estructuras del oído interno. Luego, la información se transmite al mesencéfalo auditivo, donde el animal percibiría las vibraciones simultáneamente con el sonido.

Para confirmar el papel del sáculo en la audición, los investigadores utilizaron electrodos de tungsteno para controlar la respuesta de las unidades VeO a las vibraciones a través de una plataforma. Aumentaron lentamente las vibraciones de 10 a 1000 Hertz y descubrieron que las neuronas eran más sensibles a frecuencias entre 50 y 200 Hertz, alcanzando un máximo alrededor de 100 Hertz.

Finalmente, probaron si las unidades VeO simplemente “escuchaban” los sonidos profundos y retumbantes producidos por el dispositivo de vibración a través de los canales auditivos típicos. El equipo entregó estímulos sonoros a los oídos de los animales, en las mismas frecuencias pero a un volumen más alto y, efectivamente, no detectaron respuesta de las unidades VeO.

Ilustración de la configuración experimental y los resultados. (Han y Carr, Informes celulares2024)

Esto convierte al gecko tokay en el primer amniota (el clado que comprende todos los reptiles, aves y mamíferos) que se sabe que utiliza el sáculo para este propósito.

Dicho esto, todavía tienen que encontrar una razón conductual obvia por la cual estos lagartos tienen receptores de vibración específicos en sus cabezas. Los geckos Tokay son criaturas notoriamente ruidosas y sus fuertes llamadas están dentro del rango de frecuencia de su audición habitual. Pero Han y Carr plantean la hipótesis de que podrían utilizarlo para detectar los débiles ruidos del viento, la lluvia y los depredadores.

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Y puede que no sea el único: un estudio rápido reveló estructuras que se parecen al VeO en algunas otras especies de lagartos y serpientes, lo que sugiere que este superpoder podría ser relativamente común entre los reptiles. Según el equipo, se necesitarán más estudios para confirmar esto.

Pero no hay amor por nosotros, los mamíferos. Nuestras conexiones sáculo/rombencéfalo son mucho más débiles y se cree que desempeñan un papel principalmente en la supresión de sonidos autogenerados y el seguimiento de la posición de nuestra cabeza. Pero a los reptiles, este sexto sentido les podría ayudar de varias maneras.

«Se pensaba que muchas serpientes y lagartos eran 'mudos' o 'sordos' en el sentido de que no emitían sonidos o no podían oírlos bien». Dijo Han..

«Pero resulta que potencialmente podrían comunicarse a través de señales vibratorias utilizando esta vía sensorial, lo que realmente cambia la forma en que los científicos piensan sobre la percepción animal en general».

La investigación fue publicada en la revista. Informes celulares.

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