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Soluciones innovadoras de la NASA para limpiar eficazmente los desechos espaciales

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Soluciones innovadoras de la NASA para limpiar eficazmente los desechos espaciales

El nuevo informe OTPS de la NASA identifica métodos rentables para gestionar los desechos orbitales, centrándose en evaluaciones directas de riesgos y costos durante 30 años. Crédito: SciTechDaily.com

Un nuevo análisis de datos sugiere que NASA y sus socios pueden haber descubierto formas más rentables de lo que se pensaba anteriormente para resolver el creciente problema de los desechos orbitales.

La Oficina de Tecnología, Política y Estrategia de la NASA ha publicado un nuevo informe que proporciona a los líderes de la agencia nuevos conocimientos sobre cómo medir los riesgos que presentan los desechos orbitales.

«La creciente actividad en la órbita de la Tierra nos ha traído de todo, desde comunicaciones terrestres más rápidas hasta una mejor comprensión de nuestro clima cambiante», dijo Charity Weeden, quien dirige la OTPS de la NASA. “Estas prósperas oportunidades están dando como resultado un entorno espacial más concurrido. Este estudio es parte del trabajo de la NASA para mejorar rápidamente nuestra comprensión de este entorno, como se describe en la Estrategia de Sostenibilidad Espacial recientemente publicada por la NASA, aplicando una perspectiva económica a este tema crítico.

El informe, Análisis de costo-beneficio de la mitigación, vigilancia y remediación de desechos orbitalesconstituye la fase 2 del trabajo de la OTPS destinado a responder a las incertidumbres técnicas y económicas asociadas con los desechos orbitales.

Simulación de desechos espaciales orbitales

Simulación de desechos orbitales alrededor de la Tierra que demuestran la población de objetos en la región geosincrónica. Crédito: NASA ODPO

Progreso en comparación con informes anteriores

OTP Informe de la fase 1, publicado en 2023, proporcionó los primeros conocimientos para los responsables de la formulación de políticas que buscan análisis de costo-beneficio de las medidas de remediación de desechos orbitales, incluido el movimiento, la eliminación o la reutilización de objetos. El nuevo informe mejoró la calidad de las estimaciones de los riesgos que representan los desechos orbitales para las naves espaciales. Estas nuevas estimaciones cubren todo, desde los desechos espaciales más grandes hasta fragmentos de tamaño milimétrico. El informe también amplía el alcance de los equipos de la OTPS para incluir acciones que puedan mitigar la creación de nuevos escombros y rastrear los existentes.

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“Este estudio nos permite comenzar a responder la pregunta: ¿Cuáles son las acciones más rentables que podemos tomar para resolver el creciente problema de los desechos orbitales? dijo el analista de la NASA Jericho Locke, autor principal del informe. «Al medir todo en dólares, podemos comparar directamente las naves espaciales de protección con el seguimiento de escombros pequeños o la eliminación de 50 fragmentos grandes de escombros con la eliminación de 50.000 más pequeños».

Enfoques innovadores para medir el riesgo

El nuevo informe de la OTPS difiere de estudios anteriores sobre desechos orbitales en que estima directamente el riesgo que representan los desechos espaciales, en lugar de indicadores de riesgo como el número de fragmentos de desechos en órbita. Además, mide el riesgo en dólares: modela los costos en los que incurrirían los operadores al maniobrar la nave espacial para evitar escombros, lidiar con aproximaciones cercanas y daños o pérdidas por el impacto de escombros. El estudio simula la evolución del entorno de desechos orbitales a lo largo de 30 años.

Evaluación de estrategias rentables

En total, el estudio compara la rentabilidad de más de 10 acciones diferentes que se pueden tomar para reducir el riesgo de los desechos orbitales, como proteger, rastrear desechos pequeños o remediar desechos grandes. En última instancia, el equipo espera evaluar la rentabilidad de combinaciones de diferentes acciones, llamadas carteras.

El análisis del informe reexamina las acciones de sabiduría común que la comunidad espacial históricamente ha considerado métodos rentables para apoyar la sostenibilidad espacial. Por ejemplo, el informe cree que algunos métodos de descontaminación de desechos podrían ser tan útiles como la mitigación de desechos. También cree que la rápida salida de órbita de naves espaciales extintas es un método rentable de reducción de riesgos. Estos hallazgos podrían brindar nuevas consideraciones a los líderes de la NASA y a la comunidad espacial al abordar la cuestión de los desechos orbitales.

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Planes de futuro y accesibilidad pública

La OTPS planea hacer público el código de investigación utilizado para producir el estudio. El equipo de investigación planea continuar su trabajo para comprender los desechos orbitales y sus diferentes enfoques y se esforzará por compartir sus conocimientos con las partes interesadas.

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

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¿Cómo se destruyen las galaxias?  |  Espacio

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Los termiteros más antiguos del mundo tienen 34.000 años y son magníficos

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Los termiteros más antiguos del mundo tienen 34.000 años y son magníficos

El paisaje de Sudáfrica está marcado por magníficas salpicaduras de flores silvestres. Crecen de esta manera particular porque prefieren acampar en termiteros que son más ricos en nutrientes que el suelo circundante y que también son los termiteros más antiguos del mundo.

Los montículos de termitas se conocen como «heuweltjies» en afrikáans, que significa «pequeñas colinas», y todavía hoy están habitados por la termita recolectora del sur (Viador de microhodotermos). Se encuentran a lo largo del río Buffels en Namaqualand, visibles en primavera gracias a las flores de color púrpura que florecen en la superficie de los montículos de termitas ricos en nutrientes.

«La reciente datación por radiocarbono ha revelado que estos montículos son mucho más antiguos que cualquier otro conocido anteriormente, y algunos datan de 34.000 años», dijo la autora principal del estudio, la Dra. Michele Francis, profesora titular (extraordinaria) del Departamento de Investigación. Ciencias del Suelo en la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Stellenbosch, en un declaración.

«Es más antiguo que las icónicas pinturas rupestres de Europa e incluso más antiguo que el Último Máximo Glacial, cuando vastas capas de hielo cubrieron gran parte del hemisferio norte».

El estudio de radiocarbono reveló que el carbono orgánico de los heuweltjies tenía entre 13.000 y 19.000 años, mientras que el carbonato databa de 34.000 años. El récord anterior de Brasil tenía sólo 4.000 años, lo que convierte a los montículos del río Buffels en los montículos de termitas activos más antiguos del planeta desde hace 30.000 años, al menos hasta que datamos por radiocarbono algunos que son incluso más antiguos.

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“Para poner las cosas en perspectiva, estos termiteros ya eran antiguos cuando los mamuts lanudos todavía vagaban por la Tierra”, continuó Francisco. “Durante el último máximo glacial, hace unos 20.000 años, enormes capas de hielo cubrieron partes de América del Norte, Europa y Asia. Estos montículos ya tenían miles de años de antigüedad y proporcionaban un archivo vivo de las condiciones ambientales que dieron forma a nuestro mundo.

“El descubrimiento de estos montículos es como poder leer un manuscrito antiguo que cambia todo lo que creíamos saber sobre la historia”.

Crédito de la imagen: Teneille Nel.

Hoy habitan en un ambiente mucho menos gélido, pero constituyen un raro testimonio de las condiciones climáticas prehistóricas. Al estudiar su composición, el equipo pudo establecer que la región experimentó significativamente más precipitación cuando se formaron, introduciendo minerales como la calcita y el yeso en las aguas subterráneas como un proceso natural de secuestro de carbono.

Puede que sus creadores solo sean minis, pero estos antiguos montículos tienen un gran potencial para enseñarnos sobre el clima del pasado y cómo podemos mitigar el cambio climático en el futuro.

«El descubrimiento de estos montículos es similar a poder leer un manuscrito antiguo que cambia todo lo que creíamos saber sobre la historia», dijo Francis. «Su edad y la información que proporcionan sobre ecosistemas antiguos los convierten en candidatos para el reconocimiento mundial como una maravilla natural».

“Al estudiar estos montículos, los científicos pueden comprender mejor cómo combatir el cambio climático, utilizando procesos naturales de secuestro de carbono. También resaltan la importancia de preservar nuestro mundo natural, ya que estos pequeños ingenieros han estado dando forma a nuestro medio ambiente durante decenas de miles de años.

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El estudio se publica en Ciencia ambiental total.

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Un viaje de 200 millones de años hacia la oxigenación

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Un viaje de 200 millones de años hacia la oxigenación

Los estudios de esquistos marinos y datos isotópicos del período del Gran Evento de Oxidación revelan fluctuaciones dinámicas de oxígeno en la atmósfera y los océanos de la Tierra, destacando la naturaleza prolongada y compleja de esta etapa evolutiva crítica. Crédito: SciTechDaily.com

El «gran evento de oxidación» de la Tierra duró 200 millones de años, según descubrimientos recientes.

Una nueva investigación destaca la complejidad del Gran Evento de Oxidación y revela que el aumento del oxígeno atmosférico y oceánico fue un proceso dinámico que duró más de 200 millones de años, influenciado por factores geológicos y biológicos clave para la evolución de la vida.

El gran evento de oxidación

Hace unos 2.500 millones de años, el oxígeno libre u O2han comenzado a acumularse en niveles significativos en la atmósfera de la Tierra, allanando el camino para que florezca vida compleja en nuestro planeta en evolución.

Los científicos llaman a este fenómeno el Gran Evento de Oxidación, o GOE para abreviar. Pero la acumulación inicial de O2 en la Tierra no fue tan simple como sugiere ese apodo, según una nueva investigación dirigida por un geoquímico de la Universidad de Utah.

Este «evento» duró al menos 200 millones de años. Y sigue la acumulación de O2 En los océanos ha sido muy difícil hasta ahora, afirmó Chadlin Ostrander, profesor asistente del Departamento de Geología y Geofísica.

«Los datos emergentes sugieren que el aumento inicial de O2 en la atmósfera de la Tierra fue dinámico, desarrollándose a trompicones hasta quizás 2.2. hace mil millones de años», afirmó Ostrander, autor principal del estudio publicado el 12 de junio en la revista Naturaleza. “Nuestros datos validan esta hipótesis y van aún más allá al extender esta dinámica al océano. »

Barco Chadlin Ostrander

Chadlin Ostrander. Crédito: Chad Ostrander, Universidad de Utah

Descripción general de las lutitas marinas

Su equipo de investigación internacional, apoyado por la NASA Programa de exobiología, centrado en las lutitas marinas del supergrupo Transvaal en Sudáfrica, que proporciona información sobre la dinámica de la oxigenación de los océanos durante este período crucial de la historia de la Tierra. Al analizar las proporciones de isótopos estables de talio (Tl) y elementos sensibles al redox, encontraron evidencia de fluctuaciones en el O marino.2 niveles que coincidieron con cambios en el oxígeno atmosférico.

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Estos descubrimientos ayudan a avanzar en la comprensión de los complejos procesos que dieron forma al O de la Tierra.2 niveles durante un período crítico en la historia del planeta que allanó el camino para la evolución de la vida tal como la conocemos.

Comprender las condiciones tempranas del océano

«Realmente no sabemos qué estaba sucediendo en los océanos, donde probablemente aparecieron y evolucionaron las primeras formas de vida en la Tierra», dijo Ostrander, quien se unió al cuerpo docente de la Universidad el año pasado procedente del Instituto Oceanográfico Woods Hole en Massachusetts. «Entonces, conociendo la O2 El contenido de los océanos y cómo han cambiado con el tiempo son probablemente más importantes para el comienzo de la vida que la atmósfera.

La investigación se basa en el trabajo de los coautores de Ostrander, Simon Poulton de la Universidad de Leeds en el Reino Unido y Andrey Bekker de la Universidad de California en Riverside. En un Estudio 2021su equipo de científicos descubrió que O2 no se convirtió en parte permanente de la atmósfera hasta unos 200 millones de años después de que comenzara el proceso de oxigenación global, mucho más tarde de lo que se pensaba anteriormente.

Fluctuaciones de oxígeno atmosférico y oceánico.

La evidencia convincente de una atmósfera anóxica es la presencia de firmas de isótopos de azufre poco comunes e independientes de la masa en los registros sedimentarios presentados al GOE. Muy pocos procesos en la Tierra pueden generar estas firmas de isótopos de azufre y, por lo que se sabe, su preservación en el registro de rocas casi con certeza requiere una ausencia de O atmosférico.2.

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Durante la primera mitad de la existencia de la Tierra, su atmósfera y océanos estuvieron en gran medida desprovistos de O.2. Al parecer, este gas fue producido por cianobacterias en el océano antes del GOE, pero en aquellos primeros días, O2 fue rápidamente destruido por reacciones con minerales expuestos y gases volcánicos. Poulton, Bekker y sus colegas descubrieron que las raras firmas de isótopos de azufre desaparecen y luego reaparecen, lo que sugiere múltiples O2 sube y baja en la atmósfera durante el GOE. Este no fue un “evento” único.

Los desafíos de oxigenar la Tierra

“La Tierra no estaba preparada para ser oxigenada cuando se empezó a producir oxígeno. La Tierra necesitó tiempo para evolucionar biológica, geológica y químicamente y ser propicia para la oxigenación”, dijo Ostrander. “Es como un balancín. Tienes producción de oxígeno, pero hay tanta destrucción de oxígeno que no pasa nada. Todavía estamos tratando de determinar cuándo habremos inclinado completamente la balanza y la Tierra ya no podrá volver a caer en una atmósfera anóxica.

hoy, oh2 Representa el 21% de la atmósfera, en peso, justo detrás del nitrógeno. Pero después del GOE, el oxígeno siguió siendo un componente muy pequeño de la atmósfera durante cientos de millones de años.

Técnicas avanzadas de análisis de isótopos.

Para rastrear la presencia de O2 en el océano durante el GOE, el equipo de investigación confió en la experiencia de Ostrander en isótopos estables de talio.

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen un número desigual de neutrones, lo que les confiere pesos ligeramente diferentes. Las proporciones isotópicas de un elemento particular han impulsado descubrimientos en arqueología, geoquímica y muchos otros campos.

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Isótopos de talio e indicadores de oxígeno.

Los avances en espectrometría de masas han permitido a los científicos analizar con precisión las proporciones isotópicas de elementos cada vez más bajos en la tabla periódica, como el talio. Afortunadamente para Ostrander y su equipo, las proporciones de isótopos de talio son sensibles al entierro de óxido de manganeso en el fondo marino, un proceso que requiere O2 en agua de mar El equipo examinó los isótopos de talio en las mismas lutitas marinas que recientemente demostraron rastrear el O atmosférico.2 fluctuaciones durante GOE con isótopos de azufre raros.

En las lutitas, Ostrander y su equipo descubrieron notables enriquecimientos en el isótopo de masa más ligera del talio (203Tl), un patrón que se explica mejor por el entierro de óxido de manganeso en el fondo marino y, por lo tanto, la acumulación de O2 en agua de mar Estos enriquecimientos se encontraron en las mismas muestras que carecían de las raras firmas isotópicas del azufre y, por lo tanto, cuando la atmósfera ya no era anóxica. La guinda del pastel: el 203Los enriquecimientos de Tl desaparecen cuando regresan las raras firmas isotópicas de azufre. Estos resultados fueron corroborados por enriquecimientos de elementos sensibles a redox, una herramienta más tradicional para rastrear cambios en O.2.

“Cuando los isótopos de azufre dicen que la atmósfera se ha oxigenado, los isótopos de talio dicen que los océanos se han oxigenado. Y mientras que los isótopos de azufre dicen que la atmósfera se ha vuelto anóxica nuevamente, los isótopos de talio dicen lo mismo para el océano”, dijo Ostrander. “Así que la atmósfera y el océano se estaban oxigenando y desoxigenando juntos. Esta es información nueva e interesante para aquellos interesados ​​en la Tierra antigua.

Referencia: “Inicio de la oxigenación acoplada atmósfera-océano hace 2.300 millones de años” por Chadlin M. Ostrander, Andy W. Heard, Yunchao Shu, Andrey Bekker, Simon W. Poulton, Kasper P. Olesen y Sune G. Nielsen, 12 de junio de 2024, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07551-5

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