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Astronomía

Una travesía hasta Plutón

Exitosa en la tarea de observar el planeta enano, la sonda New Horizons tuvo que resistir a las amenazas de que se cancelara su misión

Plutão_nh_01_stern_05_pluto_hazenewNASA /JHUAPL/SWRILa conclusión exitosa de la primera misión a Plutón fue abundantemente noticiada, pero casi nada se dijo del trabajo que dio llegar hasta allá, tanto en lo que hace a los retos tecnológicos como a los desafíos políticos. La sonda New Horizons fue uno de los proyectos más intrépidos –y amenazados– que haya llevado a cabo la Nasa, la agencia espacial estadounidense. La tarea de escrutar ese planeta (o explaneta, de acuerdo con la decisión de la Unión Astronómica Internacional), sobre el cual se sabía muy poco, reveló rasgos de una geografía y una composición sorprendentes, y promete mucho más para los próximos tiempos. Los resultados tendrán a los científicos de todo el mundo bastante ocupados al menos durante una década.

El desafío técnico, por sí sólo, fue extraordinario. Al partir de la Tierra, la sonda debía ser conducida por el espacio de manera tal de atravesar un rectángulo imaginario de 150 por 100 kilómetros (km) ubicado a casi cinco mil millones de km de aquí. En una comparación ilustrativa propuesta por Glen Fountain, gerente de proyecto de la sonda New Horizons, era como golpear con el palo una pelota de golf en Nueva York y acertarle a un hoyo situado en Los Angeles, y en el primer intento.

¿Y qué sucedería si la sonda no pasase por esa área imaginaria, en su aproximación final a Plutón? Básicamente, apuntaría sus instrumentos hacia el espacio vacío, toda vez que sus objetos de estudio no estarían en los lugares previstos. Toda la programación de las observaciones debía automatizarse y almacenarse en las computadoras de la sonda días antes del acercamiento máximo, sin margen para efectuar correcciones de última hora.

En un cierto sentido, la New Horizons reprodujo el éxito de las sondas Voyager 1 y 2, que en los años 1970 y 1980 visitaron los cuatro mayores planetas del Sistema Solar –Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno–, antes de dejar para siempre el Sistema Solar. Sucede que el nivel de precisión que se requiere para una misión a Plutón es mayor. No sólo porque está más lejos que cualquiera de los blancos que visitaron las Voyager, sino también porque se mueve más despacio, lo que vuelve más difícil determinar con precisión su órbita alrededor del Sol, y así, su posición en cada momento. El sistema plutoniano era tan desconocido que, cuando se empezó a preparar la sonda, en 2001, sólo se conocía Caronte, la mayor de sus lunas. En 2005, con ocasión de observaciones de reconocimiento realizadas con el Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos encontraron otras dos: Nix e Hidra. Y recién en 2011 y 2012, casi en la recta de llegada de la New Horizons, se hallaron las dos últimas conocidas, Cerbero y Estigia. Es muy posible que las imágenes tomadas desde la New Horizons revelen más objetos situados en sus alrededores. “Estimo que, con las imágenes que aún enviará, existen grandes posibilidades de descubrir nuevos satélites”, dice la experta en dinámica orbital Silvia Giuliatti Winter, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de la localidad de Guaratinguetá.

Modelos computacionales que elaboró Giuliatti Winter  ayudaron al equipo de la New Horizons a planificar la travesía más segura de la región durante el sobrevuelo, a medida sonda se iba acercando a sólo 12.500 km de la superficie del planeta enano (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 210).

Con todo, durante los años que precedieron al lanzamiento, la mayor amenaza de la misión fue mucho más prosaica: los recortes presupuestarios en la agencia ejecutados por el gobierno estadounidense. En 2000, la Nasa decidió cancelar el proyecto entonces en marcha, llamado Pluto Kuiper Express, conducido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). Pero los legisladores del país, que históricamente se movilizan a favor de expediciones de ciencia planetaria, restituyeron la misión y la Nasa emitió un anuncio de ocasión solicitando ideas a un costo más bajo. De allí nació New Horizons, operada por el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos. Fue la chance para que Alan Stern, científico en jefe de la misión, pusiera en práctica los planes que había estado elaborando desde 1989.

Retrato oficial: el área en forma de corazón recibió el nombre de Tombaugh Regio

NASA/JHUAPL/SwRIRetrato oficial: el área en forma de corazón recibió el nombre de Tombaugh RegioNASA/JHUAPL/SwRI

Aunque la etiqueta de precio quedó más barata que la de la antigua Pluto Kuiper Express, se gastaron respetables 720 millones de dólares. Y aun después de la oficialización de la misión, en 2001, la misma pasó por aprietos. En 2002, la Casa Branca (en ese entonces ocupada por George W. Bush) intentó una vez más cancelar la misión. El Congreso nuevamente lo impidió. Los resultados científicos, y por qué no decir mediáticos, observados a partir de julio de 2014, fueron fruto directo de aquellas providenciales intervenciones de los legisladores estadounidenses.

La tercera zona
La exploración de Plutón constituye la primera visita de una nave espacial a un territorio hasta ese momento inexplorado del Sistema Solar. En las regiones más internas se ubican los planetas rocosos, de los cuales la Tierra es el mayor representante. Más lejos están los planetas gigantes gaseosos, de los cuales Júpiter es el más grande. Y cruzando la órbita de Neptuno se ubica una congregación de centenas de miles de objetos: es el llamado cinturón de Kuiper, del cual Plutón es el mayor representante.

“El paso de la sonda constituye un hito en el conocimiento de la llamada Tercera Zona del Sistema Solar”, dice Giuliatti Winter. “Creo que los datos enviados por la sonda New Horizons nos aportarán sorpresas de Plutón y del propio cinturón de Kuiper. Probablemente tengamos que revisar y adecuar los modelos dinámicos de la formación y la evolución de los objetos del Sistema Solar.”

En un trabajo reciente, publicado a comienzos de 2015, la investigadora de la Unesp y sus colegas sugirieron que Plutón podría haberse formado en una zona más interna del Sistema Solar y recién después habría migrado hacia el cinturón de Kuiper, sin que eso acarrease la pérdida de sus satélites. Existen razones para sospechar que el planeta enano efectivamente no haya nacido en el cinturón de Kuiper, pues habría faltado masa allí como para producir un objeto de esos hace 4,5 mil millones de años. La cuestión aún es controvertida.

Y controversias y sorpresas no faltaron desde las primeras imágenes tomadas durante la aproximación final. Las mismas revelaron un escenario geológico bastante inesperado. Cadenas de montañas de hielo de agua y terrenos geológicamente jóvenes, con menos de 100 millones de años, contrastan con zonas más oscuras y llenas de cráteres que representan terrenos inamovibles durante miles de millones de años. Todo indica que aún hay procesos movidos por calor interno en Plutón, algo difícil de explicar según los actuales modelos geofísicos. Lo que se ve en la superficie de ese pequeño mundo con 2.372 km de diámetro, que debería estar muerto geológicamente, puede incluso apuntar la existencia de un océano de agua líquida en las profundidades de su enorme corteza de hielo. “Parece que el Sistema Solar resolvió guardarse lo mejor para el final”, bromeó Alan Stern en una de las muchas ruedas de prensa concedidas para presentar los primeros resultados científicos de la New Horizons.

Clyde Tombaugh en el observatorio Lowell, donde descubrió en 1930  el planeta

Archivos Observatorio Lowell Clyde Tombaugh en el observatorio Lowell, donde descubrió en 1930 el planetaArchivos Observatorio Lowell

En cuanto a la superficie, parece contener hielos de diversas sustancias: agua en el caso de las montañas, pero sobre todo metano y otros compuestos orgánicos, tales como nitrógeno y monóxido de carbono. Aparentemente, este último es un componente importante del área más brillante y llana de Plutón, bautizada por el equipo de la sonda con el nombre de Tombaugh Regio, en homenaje al descubridor del planeta enano, el astrónomo estadounidense Clyde Tombaugh.

Los científicos también encontraron algunas sorpresas en la atmósfera de Plutón. Algunos de los modelos atmosféricos sugieren que el aire plutoniano podría ser un fenómeno tan sólo temporal, que se congela y colapsa cuando se acerca al afelio (el punto más alejado del Sol), y vuelve a vaporizarse en el perihelio (el punto más cercano al Sol). La verificación de esta hipótesis fue uno de los argumentos que salvaron la misión de su cancelación en 2002. Ahora, 25 años después del último perihelio, es un buen momento para analizar la atmósfera y testear los modelos. Con los datos recabados aún no ha sido posible determinar si eso efectivamente ocurre. Pero ya se sabe que es un poco más fría y menos densa de lo que se imaginaba.

Uno de los científicos brasileños más interesados en estos resultados en particular es Felipe Braga-Ribas, de la Universidad Tecnológica Federal de Paraná (UTFPR), con sede en la ciudad de Curitiba. Braga-Ribas estudia fenómenos conocidos como ocultaciones estelares, momentos en que objetos del cinturón de Kuiper como Plutón pasan delante de una estrella más lejana con relación al campo de visión desde acá en la Tierra. Al observar el patrón de oscurecimiento de la estrella a medida que ésta se esconde, primero detrás de la atmósfera, y después detrás de la superficie de Plutón, es posible inferir propiedades atmosféricas tales como la presión o la temperatura.

“Los datos de las ocultaciones estelares complementan los obtenidos con el instrumento de ultravioleta Alice, de la New Horizons,”, dice Braga-Ribas. “El Alice logra medir la atmósfera hasta unos 170 km de altura, y con ocultaciones conseguimos hacer el resto del camino hasta cerca de la superficie.”

El brasileño espera que la increíble fuente de datos que será la New Horizons sirva para descifrar el estado actual de la atmósfera de Plutón. A partir de allí, con nuevas ocultaciones estelares, será posible investigar cómo evoluciona con el paso del tiempo, para luego verificar procesos tales como el hipotético colapso temporal de la atmósfera.

Caronte, la mayor de las lunas, también se mostró especialmente intrigante. La superficie no está tan renovada como la de Plutón, pero de todos modos es más joven que lo esperable, y una zona oscura del polo constituye un completo misterio para los científicos.

El futuro
El nivel de entusiasmo de los científicos con los datos producidos por la sonda se asemeja al de una hinchada en una final de campeonato. Literalmente. “Durante la semana del sobrevuelo, tras la última conferencia de la Nasa, con la gente del equipo que integro fuimos con todos los miembros del equipo de la New Horizons a ver un partido de beisbol del Nationals, en Washington”, comenta André Amarante, investigador del grupo de la Unesp de Guaratinguetá, quien en este momento realiza una parte de su doctorado en la Universidad de Maryland, en Laurel (la misma ciudad que es sede del APL).

...bautizado por sugerencia de Venetia Burney, de 11 años, transmitida por telegrama del astrónomo H. H. Turner

Archivos Observatorio Lowell …bautizado por sugerencia de Venetia Burney, de 11 años, transmitida por telegrama del astrónomo H. H. TurnerArchivos Observatorio Lowell

“El partido tuvo que detenerse algunas veces por falta de luz y, mientras tanto, Alan Stern empezó a mostrarle a la gente imágenes de Plutón, directamente desde su celular. ¡Fue fantástico! Ahora sabemos adónde llega la señal de la New Horizons”, bromea Amarante.

El interés específico de Amarante radica en encontrar objetos en zonas estables alrededor de las lunas conocidas. “En las simulaciones computacionales que hicimos descubrimos que existe una posibilidad real de que en algunas de esas zonas estables pueda existir una población de objetos denominados troyanos, que comparten la misma órbita de una determinada luna”, dice. “Por eso estamos bastante ansiosos por ver los datos de la New Horizons.”

La ansiedad aún debe perdurar por un buen tiempo. Transmitiendo desde los confines del Sistema Solar, la tasa de envío de datos es inferior a la de las antiguas conexiones de internet conmutadas. Hasta bajar completamente los cinco gigabytes producidos durante el paso por Plutón, será necesario esperar 16 meses. A juzgar por lo que ha llegado hasta ahora, vale la pena.

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