7 de noviembre de 2017

Orbitadores artificiales de Marte - MAVEN

ACTUALIZACION ( Octubre 2017 – Agosto 2016)

 MAVEN descubre que Marte tiene una “cola” magnética retorcida.
Las observaciones de MAVEN han revelado una configuración de campo magnético inesperadamente compleja en la cola magnética de Marte. Esta magnetotail planetaria se forma a medida que el viento solar interactúa con la atmósfera superior marciana y el campo magnético interplanetario (IMF) cubre todo el planeta. En esta representación, las líneas amarillas representan las líneas del campo magnético del Sol transportadas por el viento solar, las líneas azules representan los campos magnéticos de la superficie marciana, las chispas blancas son la actividad de reconexión y las líneas rojas son campos magnéticos que conectan la superficie con el espacio a través del anillo magnético marciano . (Cortesía NASA / GSFC).

Marte tiene una "cola" magnética invisible que se retuerce por la interacción con el viento solar, según una nueva investigación que utiliza datos de MAVEN.
MAVEN está en órbita alrededor de Marte recopilando datos sobre cómo el Planeta Rojo perdió gran parte de su atmósfera y agua, transformándose de un mundo que podría haber soportado la vida hace miles de millones de años en un lugar frío e inhóspito hoy. El proceso que crea la cola torcida también podría permitir que parte de la ya delgada atmósfera de Marte escapara al espacio, según el equipo de investigación.
"Encontramos que la cola magnética de Marte, o cola magnética, es única en el sistema solar", dijo Gina DiBraccio del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. "No es como la magnetocola encontrada en Venus, un planeta sin campo magnético propio, ni es como la de la Tierra, que está rodeada por su propio campo magnético generado internamente. En cambio, esta es un híbrido entre los dos. DiBraccio es científico de proyecto para MAVEN y presentó esta investigación en una conferencia de prensa el jueves 19 de octubre durante la 49ª reunión anual de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Provo, Utah.
El equipo descubrió que un proceso llamado "reconexión magnética" debe tener un papel importante en la creación de la cola magnética marciana porque, si se produjera la reconexión, pondría el giro en la cola.

"Nuestro modelo predijo que la reconexión magnética hará que la cola magnética marciana gire 45 grados con respecto a lo esperado según la dirección del campo magnético transportado por el viento solar", dijo DiBraccio. "Cuando comparamos esas predicciones con datos de MAVEN sobre las direcciones de los campos magnéticos marcianos y del viento solar, estuvieron muy de acuerdo".

Marte perdió su campo magnético global hace miles de millones de años y ahora solo tiene restos de campos magnéticos "fósiles" incrustados en ciertas regiones de su superficie. Según el nuevo trabajo, la magnetocola de Marte se forma cuando los campos magnéticos transportados por el viento solar se unen con los campos magnéticos incrustados en la superficie marciana en un proceso llamado reconexión magnética. El viento solar es una corriente de gas eléctricamente conductora que sopla continuamente desde la superficie del Sol hacia el espacio a aproximadamente un millón de millas (1,6 millones de kilómetros) por hora. Lleva consigo campos magnéticos del Sol. Si el campo de viento solar está orientado en la dirección opuesta a un campo en la superficie marciana, los dos campos se unen en la reconexión magnética.

El proceso de reconexión magnética también puede impulsar parte de la atmósfera de Marte al espacio. La atmósfera superior de Marte tiene partículas cargadas eléctricamente (iones). Los iones responden a las fuerzas eléctricas y magnéticas y fluyen a lo largo de las líneas del campo magnético. Como la magnetocola de Marte se forma al unir los campos magnéticos de la superficie con los campos de viento solar, los iones de la atmósfera superior marciana tienen un camino al espacio si fluyen hacia abajo por la cola magnética. Al igual que una banda de goma estirada que se ajusta repentinamente a una nueva forma, la reconexión magnética también libera energía, que podría impulsar activamente los iones en la atmósfera marciana hacia el espacio magnético.

Dado que Marte tiene un mosaico de campos magnéticos superficiales, los científicos habían sospechado que la magnetocola marciana sería un complejo híbrido entre el de un planeta sin ningún campo magnético y el que se encuentra detrás de un planeta con un campo magnético global. Los extensos datos de MAVEN sobre el campo magnético marciano permitieron al equipo ser el primero en confirmarlo. La órbita de MAVEN cambia continuamente su orientación con respecto al Sol, lo que permite realizar mediciones que cubren todas las regiones que rodean a Marte y la construcción de un mapa de la cola magnética y su interacción con el viento solar.
Los campos magnéticos son invisibles, pero su dirección y fuerza se pueden medir con el instrumento magnetométrico en MAVEN, que el equipo utilizó para realizar las observaciones. Esta rotación, junto con un campo magnético de viento solar en constante cambio, crea una magnetotail marciana extremadamente dinámica.
"Marte es realmente complicado, pero realmente interesante al mismo tiempo", dijo DiBraccio.

Fuente
The University of Colorado’s Laboratory for Atmospheric and Space Physics, Boulder.
NASA Goddard manages the MAVEN
Lockheed Martin built the spacecraft and is responsible for mission operations.
The University of California at Berkeley’s Space Sciences
NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California.

Gran tormenta solar provoca niveles globales de radiación Auroras simples y dobles en la superficie marciana.
Estas imágenes de MAVEN (Imaging Ultraviolet Spectrograph) muestran la aparición de una aurora brillante en Marte durante una tormenta solar en septiembre de 2017. Los colores blanco púrpura muestran la intensidad de la luz ultravioleta en el lado nocturno de Marte (izquierda) antes y durante (derecha) el evento. (Cortesía NASA / Universidad de Colorado Boulder-LASP).

Hechos:
- Cuando las partículas cargadas de una tormenta solar llegaron a Marte este mes, activaron una aurora 25 veces más brillante y lecturas de radiación a nivel de superficie dos veces más altas que cualquier medición anterior.
- MAVEN ha estado estudiando los efectos de los eventos solares en la atmósfera marciana desde 2014, y el rover Curiosity de la NASA ha estado monitoreando los niveles de radiación en la superficie marciana desde 2012.
- Estas observaciones ayudan tanto a la planificación de la seguridad de los futuros astronautas en Marte como a la comprensión del cambio ambiental drástico en los primeros Marte.

Una explosión inesperadamente fuerte del Sol golpeó a Marte ese mes, observada por las misiones de la NASA en órbita y en la superficie.
"El conjunto distribuido de misiones científicas de la NASA está en el lugar correcto para detectar actividad en el Sol y examinar los efectos de tales eventos solares en Marte como nunca antes", dijo Elsayed Talaat, científico del programa MAVEN en la sede de la NASA en Washington, DC
El evento solar del 11 de septiembre de 2017 provocó una aurora global en Marte más de 25 veces más brillante que cualquiera que haya visto previamente el orbitador MAVEN, que ha estado estudiando la interacción de la atmósfera marciana con el viento solar desde 2014.
Produjo niveles de radiación en la superficie más del doble de los medidos anteriormente por el detector de evaluación de la radiación del rover Curiosity, o RAD, desde el aterrizaje de esa misión en 2012. Las lecturas altas duraron más de dos días.
Extrañamente, ocurrió junto con una gran cantidad de actividad solar durante lo que generalmente es un período de silencio en el ciclo de 11 años de la zona solar y actividad de la tormenta del Sol. Este evento fue lo suficientemente grande como para ser detectado también en la Tierra, a pesar de que la Tierra estaba en el lado opuesto al Sol de Marte.
"El ciclo solar actual ha sido extraño, con menos actividad de lo habitual durante el pico, y ahora tenemos este gran evento a medida que nos acercamos al mínimo solar", dijo Sonal Jain, del Laboratorio de Atmósfera y Espacio de la Universidad de Colorado Boulder Física, miembro del equipo de instrumentos de Espectrógrafo Ultravioleta de Imágenes de MAVEN.
"Este es exactamente el tipo de evento que ambas misiones fueron diseñadas para estudiar, y es el más grande que hemos visto en la superficie hasta ahora", dijo el investigador principal de RAD, Don Hassler, de la oficina de Boulder, Colorado, del Southwest Research Institute. "Mejorará nuestra comprensión de cómo estos eventos solares afectan el medio ambiente marciano, desde la parte superior de la atmósfera hasta la superficie".

RAD monitoreó los niveles de radiación dentro de la nave espacial encapsulada que llevó a Curiosity de la Tierra a Marte en 2011 y 2012 y ha estado monitoreando constantemente el ambiente de radiación en la superficie de Marte durante más de cinco años.
Los hallazgos de RAD fortalecen la comprensión del impacto de la radiación en la habitabilidad de Marte, un objetivo clave de la misión Curiosity. La NASA también está utilizando los hallazgos de RAD para planificar la seguridad de las misiones tripuladas por humanos a Marte. Los eventos solares altamente energéticos pueden aumentar significativamente la radiación que penetra a través de la atmósfera a la superficie de Marte. El aumento de la radiación también interactúa con la atmósfera para producir partículas secundarias adicionales, que deben ser comprendidas y protegidas para garantizar la seguridad de los futuros exploradores humanos.
"Si estabas al aire libre en una caminata a Marte y sabías que un evento como este era inminente, definitivamente querrías refugiarte, tal como lo harías si estuvieras en una caminata espacial fuera de la Estación Espacial Internacional", dijo Hassler. "Para proteger a nuestros astronautas en Marte en el futuro, tenemos que seguir proporcionando este tipo de monitoreo del clima espacial allí".
El Sol siempre está emitiendo una corriente continua de partículas cargadas, principalmente electrones y protones. Ocasionalmente, ocurren erupciones llamadas eyecciones de masa coronal, con mayor densidad, energía y velocidad de las partículas eyectadas. Estos eventos varían en fuerza. Los fuertes causan dramáticas exhibiciones de aurora en la Tierra, y los muy fuertes pueden interrumpir las comunicaciones. Algunas eyecciones de masa coronal, como el evento de este mes, son lo suficientemente amplias como para afectar a los planetas en direcciones bastante diferentes del Sol.
Jain dijo: "Cuando una tormenta solar golpea la atmósfera marciana, puede activar auroras que iluminan todo el planeta con luz ultravioleta. El reciente iluminó a Marte como una bombilla. Una aurora en Marte puede envolver todo el planeta porque Marte no tiene un campo magnético fuerte como el de la Tierra para concentrar la aurora cerca de las regiones polares. Las partículas energéticas del Sol también pueden ser absorbidas por la atmósfera superior, lo que aumenta su temperatura y hace que se hinche".
El análisis de los datos recién comienza. "Esperamos obtener una mejor comprensión de cómo funciona el proceso en la atmósfera superior de Marte hoy, y una mejor comprensión de cómo las tormentas como esta pueden haber eliminado gran parte de la atmósfera marciana en el pasado", dijo el investigador principal MAVEN Bruce Jakosky de la Universidad de Colorado Boulder. La pérdida de la mayor parte de la atmósfera original de Marte al espacio está relacionada con el cambio del planeta de húmedo a seco, hace mucho tiempo.
Además de las observaciones por instrumentos en MAVEN y Curiosity, los efectos del evento del 11 de septiembre de 2017 también fueron detectados por instrumentos en el orbitador Mars Odyssey de la NASA y Mars Reconnaissance Orbiter y por el orbitador Mars Express de la Agencia Espacial Europea.

Fuente
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, manages the MAVEN mission for the principal investigator at the University of Colorado. NASA’s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, manages the Curiosity mission for NASA’s Science Mission Directorate, Washington. RAD is supported by NASA’s Human Exploration and Operations Mission Directorate, Washington, under JPL subcontract to Southwest Research Institute, San Antonio, and by Germany’s national space agency (DLR) under contract with Christian-Albrechts-Universitat, Kiel, Germany.

1000 días en órbita: los 10 descubrimientos más importantes de MAVEN en Marte.

La misión MAVEN es la primera misión dedicada a la comprensión de la atmósfera superior de Marte, completó 1.000 días terrestres en órbita alrededor del planeta rojo el 17 de junio de 2017. (Cortesía de Lockheed Martin)
Desde su lanzamiento en noviembre de 2013 y su inserción en órbita en septiembre de 2014, MAVEN ha estado explorando la atmósfera superior de Marte y ha aportado información sobre cómo el sol despojó a Marte de la mayor parte de su atmósfera, convirtiéndolo en un planeta, que alguna vez fue habitable en forma microbiana, en un árido mundo desértico.
"MAVEN ha hecho descubrimientos tremendos sobre la atmósfera superior de Marte y cómo interactúa con el sol y el viento solar", dijo Bruce Jakosky, investigador principal de MAVEN de la Universidad de Colorado en Boulder. "Esto nos permite comprender no solo el comportamiento de la atmósfera de hoy, sino cómo ha cambiado la atmósfera a través del tiempo".
Durante sus 1,000 días en órbita, MAVEN ha hecho una multitud de descubrimientos emocionantes. Aquí hay una cuenta regresiva de los 10 descubrimientos principales de la misión:
10. Las imágenes de la distribución de óxido nítrico gaseoso y ozono en la atmósfera muestran un comportamiento complejo que no se esperaba, lo que indica que hay procesos dinámicos de intercambio de gas entre la atmósfera inferior y superior que no se comprenden en la actualidad.
9. Algunas partículas del viento solar son capaces de penetrar inesperadamente en las profundidades de la atmósfera superior, en lugar de ser desviadas alrededor del planeta por la ionosfera marciana; esta penetración está permitida por las reacciones químicas en la ionosfera que convierten las partículas cargadas del viento solar en átomos neutros que luego pueden penetrar profundamente.
8. MAVEN hizo las primeras observaciones directas de una capa de iones metálicos en la ionosfera marciana, como resultado de la entrada de polvo interplanetario en la atmósfera. Esta capa siempre está presente, pero fue mejorada dramáticamente por el estrecho paso a Marte del Cometa Siding Spring en octubre de 2014.
7. MAVEN ha identificado dos nuevos tipos de aurora, denominados aurora "difusa" y "protónica"; a diferencia de cómo pensamos en la mayoría de las auroras en la Tierra, estas auroras no están relacionadas ni con un campo magnético global ni local.
6. Estas auroras son causadas por una afluencia de partículas del sol expulsadas por diferentes tipos de tormentas solares. Cuando las partículas de estas tormentas golpean la atmósfera marciana, también pueden aumentar la tasa de pérdida de gas al espacio, en un factor de diez o más.
5. Las interacciones entre el viento solar y el planeta son inesperadamente complejas. Esto se debe a la falta de un campo magnético marciano intrínseco y la aparición de pequeñas regiones de corteza magnetizada que pueden afectar el viento solar entrante a escala local y regional. La magnetosfera que resulta de las interacciones varía en escalas de tiempo cortas y es notablemente "abultada" como resultado.
4. MAVEN observó la variación estacional completa de hidrógeno en la atmósfera superior, confirmando que varía en un factor de 10 durante todo el año. La fuente del hidrógeno en última instancia es el agua en la atmósfera inferior, dividida en hidrógeno y oxígeno por la luz del sol. Esta variación es inesperada y, hasta ahora, no se entiende bien.
3. MAVEN ha utilizado mediciones de los isótopos en la atmósfera superior (átomos de la misma composición pero con diferente masa) para determinar cuánto gas se ha perdido a lo largo del tiempo. Estas mediciones sugieren que 2/3 o más del gas se ha perdido en el espacio.
2. MAVEN ha medido la velocidad a la que el sol y el viento solar están extrayendo el gas de la parte superior de la atmósfera hacia el espacio hoy en día, junto con los detalles de los procesos de eliminación. La extrapolación de las tasas de pérdida en el pasado antiguo, cuando la luz ultravioleta solar y el viento solar eran más intensas, indica que se han perdido grandes cantidades de gas en el espacio a través del tiempo.
1. La atmósfera de Marte ha sido arrastrada por el sol y el viento solar con el tiempo, cambiando el clima de un ambiente más cálido y húmedo hacia los inicios de la historia al clima frío y seco que vemos hoy.
"Estamos entusiasmados de que MAVEN continúe sus observaciones", dijo Gina DiBraccio, científica del proyecto MAVEN del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Ahora está observando un segundo año marciano y mirando las formas en que los ciclos estacionales y el ciclo solar afectan el sistema".
El investigador principal de MAVEN tiene su base en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado. La universidad proporcionó dos instrumentos científicos y dirige operaciones científicas, así como también educación y divulgación pública, para la misión. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el proyecto MAVEN y proporcionó dos instrumentos científicos para la misión. Lockheed Martin construyó la nave espacial y es responsable de las operaciones de la misión. El laboratorio de ciencias espaciales de la Universidad de California en Berkeley también proporcionó cuatro instrumentos científicos para la misión. El JPL de la NASA en Pasadena, California, brinda soporte para la navegación y la Red de Espacio Profundo, así como también el hardware y las operaciones del relé de telecomunicaciones de Electra.

Fuente
Nancy Neal Jones
Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, Greenbelt, Maryland

Rastreando la Pérdida de Atmósfera de Marte a través del Tiempo: los Tres Demonios.

¿Por qué la superficie de Marte ya no es habitable?
Suena como una pregunta directa, ¿verdad? Sin embargo, esas nueve palabras constituyen una de las preguntas más irritantes en la ciencia planetaria. Ahora hay una evidencia abrumadora de que Marte fue una vez un lugar donde el agua líquida fluía en la superficie y, así, la vida tal como la conocemos podría haber prosperado.
Los orbitadores han identificado redes de valles ramificadas que muy probablemente fueron talladas por el agua de lluvia o el deshielo. Los vehículos todo terreno han conducido a través de antiguos lechos de ríos y encontrado minerales que solo pueden formarse durante muchos años bajo el agua. Sin embargo, dicha superficie de agua estable requiere una presión atmosférica en la superficie muy superior a los 7 milibares (<1% de la presión de la Tierra) de hoy en día para evitar la evaporación y provocar el calentamiento del invernadero.
¿A dónde fue esta atmósfera antigua? Si todo hubiera sido absorbido en la corteza, abundantes minerales de carbonato deberían existir en la superficie o cerca de ella. Sin embargo, estudios exhaustivos de Marte desde la órbita han revelado muy poco carbonato, no lo suficiente como para dar cuenta de todo el dióxido de carbono que se ha perdido.
La única otra explicación: la atmósfera escapó al espacio durante miles de millones de años. ¿Pero cómo sucedió esto? ¿Qué procesos físicos condujeron al escape? ¿Cómo variaron con el tiempo a medida que la radiación solar y el viento solar azotaban la atmósfera de Marte, que carecía de la protección de un campo magnético global? Y, lo que es más importante, ¿cuánta atmósfera total escapó de la historia de Marte?
Estas son las preguntas que motivan los esfuerzos científicos del equipo MAVEN, día tras día, a medida que analizamos e interpretamos los datos de nuestros nueve instrumentos científicos. Nuestra estrategia global es utilizar las observaciones de MAVEN para comprender los procesos que hacen que la atmósfera escape al espacio, ya que operan bajo las condiciones experimentadas por el Marte actual. Luego combinaremos eso con el conocimiento de cómo esas condiciones han variado a lo largo del tiempo para estimar la pérdida total de la atmósfera. Suena simple, ¿verdad? Pero como siempre, y como probablemente has adivinado, el diablo está en los detalles. ¿O debería decir demonios?
El primer demonio es que MAVEN mide directamente los iones que escapan, es decir, las partículas con una carga eléctrica positiva, pero aún no existe ningún instrumento para detectar directamente las partículas neutrales que escapan (sin carga). Por lo tanto, debemos inferir sus tasas de escape indirectamente, y lo hacemos de dos formas complementarias.
a) La primera forma es midiendo densidades y temperaturas de electrones e iones, a medida que MAVEN desciende a través de la atmósfera superior en cada órbita, así como también iones energéticos que viajan hacia abajo (estos pueden "salpicar" átomos neutros, como un niño saltando en un pozo de bolas, en un proceso conocido como pulverización catódica). Estas cantidades nos permiten calcular la velocidad a la que se producen los átomos energéticos que viajan hacia arriba y sus tasas de escape.
b) La segunda forma es observar el débil brillo ultravioleta del oxígeno y el hidrógeno muy por encima de Marte y usar simulaciones por computadora de estas mismas reacciones y pasajes ascendentes para estimar la fracción de estas partículas que están unidas gravitacionalmente a Marte versus aquellas que tienen suficiente energía para escapar.
En general, estos enfoques nos permiten caracterizar las tasas de escape neutro y iónico de Marte bajo una variedad de condiciones climáticas estacionales y espaciales experimentadas por Marte en la época actual.

El segundo demonio es que MAVEN no puede estar en todas partes a la vez. A medida que la órbita de MAVEN en torno a Marte cambia gradualmente con el tiempo y Marte gira bajo esa órbita, medimos e inferimos las tasas de escape en un rango de ubicaciones discretas bajo diferentes conductores. En otras palabras, necesitamos una forma de "llenar los espacios vacíos" en nuestras observaciones para estimar las tasas globales de escape y su variabilidad. Para hacer esto, empleamos sofisticadas simulaciones tridimensionales de la atmósfera marciana y su interacción con el viento solar. Al comparar las tasas de escape simuladas con las realmente medidas en la ubicación de MAVEN bajo los mismos controladores, podemos estar seguros de que las tasas de escape globales predichas por estas simulaciones reflejan la realidad del actual Marte.

(Arriba) Los átomos de oxígeno ionizado en la atmósfera superior se alejan de las fuerzas electromagnéticas en el viento solar acelerado (los colores representan su energía: el azul es bajo, el rojo es alto). (Cortesía de NASA / GSFC).
(Abajo) Las antiguas características talladas en agua en la superficie marciana cuentan una historia de un pasado más húmedo y, por lo tanto, una atmósfera más espesa. (Cortesía de ESA / DLR / FU Berlin).

Esto nos lleva a nuestro tercer demonio. Estas tasas de escape globales validadas serán más confiables para la atmósfera actual de Marte, bajo el rango de controladores solares que MAVEN ha caracterizado. A medida que retrocedemos el reloj, tres cuestiones nos confunden.
Primero, la radiación ultravioleta extrema solar (EUV) y la intensidad del viento solar varían a lo largo del ciclo de actividad solar de 11 años y desafortunadamente el ciclo más reciente fue mucho más débil de lo normal. Por lo tanto, todavía no hemos caracterizado su rango completo que es relevante para el pasado "reciente" (es decir, varios millones de años).
En segundo lugar, estas mismas cantidades han disminuido gradualmente a lo largo de la historia del sol. En el pasado "distante" (es decir, miles de millones de años) estaban en niveles mucho más altos que MAVEN no podrá observar.
En tercer lugar, la presión de la atmósfera era más alta y su composición ha cambiado con el tiempo debido a este escape.
Para estimar de manera confiable las tasas de escape en estas condiciones tan diferentes, necesitaremos más simulaciones tridimensionales que aprovechen nuestra comprensión física, que con tanto esfuerzo se ganó, de los procesos de escape de iones y neutros que ocurren en el presente. El resultado será una imagen sólida de las tasas de escape bajo la amplia gama de condiciones que probablemente existieron en la historia del sistema solar.
Debería quedar claro que este enfoque está "turbado" con suposiciones e incertidumbres. Afortunadamente, MAVEN tiene una carta más para jugar para determinar la pérdida atmosférica: su capacidad para medir isótopos, es decir, "versiones" del mismo elemento con diferentes pesos atómicos. Los procesos de escape suelen favorecer a los isótopos más livianos, por lo que al medir las proporciones de ligeros a pesados en la atmósfera de Marte hoy, podemos limitar la cantidad total de ese elemento que ha escapado con el tiempo.
Con este enfoque multifacético, el equipo científico de MAVEN continúa trabajando para lograr una mejor comprensión progresiva de la historia de las tasas de escape de la atmósfera marciana y, por lo tanto, de la atmósfera en sí misma, de hace casi cuatro mil millones de años, cuando la superficie de Marte era adecuado para la vida tal como la conocemos.

Fuente
Rob Lillis es Físico Asociado de Investigación en el Laboratorio de Ciencias Espaciales de Berkeley de la Universidad de California, miembro del equipo de MAVEN Science y subdirector del instrumento Solar Energetic Particle.







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