| La NASA encuentra vastas regiones del oeste antártico derretidas hace poco tiempo
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Un equipo de científicos de la NASA y diversas universidades ha encontrado claras evidencias de que extensas áreas de nieve del oeste antártico se han derretido en enero de 2005 en respuesta a altas temperaturas. Este fue el deshielo más extenso detectado
por el satélite QuikScat, de la NASA, y el más importante observado usando satélites en las tres últimas décadas. Combinadas, las regiones afectadas abarcaron un área tan grande como California.
Son Nghiem, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California, y Konrad Steffen, director del Instituto Cooperativo para la Investigación en Ciencias Ambientales de la Universidad de Colorado, Boulder, conducen el equipo. Usando
datos del QuikScat, midieron la acumulación de nieve y el derretimiento en la Antártida y Groenlandia desde julio de 1999 hasta julio de 2005.
Izquierda: El satélite QuikScat de la NASA detectó extensas áreas de deshielo, mostradas en amarillo y rojo, en el oeste de la Antártida en enero de 2005. Crédito: NASA/JPL
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El derretimiento ha ocurrido en distintas y múltiples regiones, incluyendo tierras interiores, en latitudes y elevaciones altas, donde el derretimiento había sido considerado inverosímil. La evidencia del derretimiento fue encontrada hasta una distancia
de 900 kilómetros (560 millas) desde el océano abierto, tan lejos como 85 grados al sur (cerca de 500 kilómetros, o 310 millas, desde el Polo Sur) y a más de 2.000 metros (6.600 pies) sobre el nivel del mar. Las máximas temperaturas del aire en el momento
del derretimiento eran inusualmente altas, alcanzando más de 5°C (41°F) en una de las áreas afectadas. Estas temperaturas se mantuvieron por aproximadamente una semana.
"La Antártida ha demostrado poco o ningún calentamiento en el pasado reciente, con la excepción de la península antártica, pero ahora grandes regiones están mostrando los primeros signos del impacto del calentamiento, como ha podido ser interpretado a
través de las observaciones satelitales," dijo Steffen. "Incrementos del derretimiento, tal como el del 2005, definitivamente podrían tener un impacto a gran escala sobre el derretimiento de los grandes bloques de hielo de la Antártida si fuesen muy severos
o sostenidos en el tiempo."
Desde el dispersómetro, o escaterómetro, del QuikScat se envían pulsos de radar hacia la superficie de los bloques de hielo, midiendo los pulsos reflejados de nuevo hacia el satélite. Cuando la nieve se derrite y luego se recongela el hielo cambia su estructura,
de la misma forma que la crema helada se cristaliza cuando ha estado fuera del refrigerador durante mucho tiempo y se la vuelve a congelar. El QuikScat puede distinguir esta huella digital helada en la nieve superficial para mapear a escala continental
la extensión del deshielo más severo y la capa de hielo que se ha formado sobre él posteriormente. Las medidas disponibles en las estaciones terrenas validan los resultados obtenidos con el satélite.
El derretimiento del 2005 fue lo bastante intenso como para crear una extensa capa de hielo cuando el agua de la nieve derretida se recongeló después. Sin embargo, el derretimiento no fue tan prolongado como para que el agua del deshielo fluyera hasta
el mar.
"El agua proveniente de la nieve derretida puede penetrar en los bloques de hielo a través de grietas y pequeños orificios tubulares," dijo Steffen. "Si suficiente agua del derretimiento está disponible, ésta puede alcanzar el fondo de los bloques de hielo.
Esta agua puede actuar de lubricante entre la superficie inferior de la capa de hielo y la roca del fondo, causando que la masa de hielo se deslice más rápidamente al océano; incrementando de esta forma el nivel del mar."
Los cambios en los bloques de hielo de la Antártida, las reservas de agua dulce más grandes de la Tierra, son importantes para entender el aumento global del nivel del mar. Grandes cantidades de agua dulce fluyendo hacia el mar también podrían afectar
a la salinidad del océano, a sus corrientes y al clima global.
Nghiem asegura que es necesaria más supervisión en el área. "La dispersometría satelital es como una radiografía que puede 'ver' a través de la nieve para encontrar capas de hielo escondidas lo más pronto posible," dijo Nghiem. "Es vital que sigamos monitoreando
esta región para determinar cuál es la tendencia a largo plazo que se está desarrollando."
Los datos del QuikScat están ayudando a los científicos a entender mejor cómo los bloques de hielo de la Antártida y Groenlandia ganan o pierden masa. "Necesitamos saber qué llega a los grandes bloques de hielo, y qué sale de ellos," dijo Nghiem "Los datos
del QuikScat combinados con los datos de los satélites IceSat y Gravity Recovery and Climate Experiment, de la NASA, junto a las medidas proporcionadas por aviones y estaciones terrenas, contribuyen a obtener estimaciones más exactas de cómo los bloques
de hielo están cambiando."
El estudio, la "Acumulación de nieve y Monitoreo de Derretimiento en Groenlandia y la Antártida," aparece en el libro recientemente publicado "Dinamic Planet."
Para más información sobre QuikScat, visite: http://winds.jpl.nasa.gov/index.cfm
Traducido al español por Leonardo Montero Flores
Fuente: http://www.nasa.gov
| El Principio de Equivalencia y la Teoría de Cuerdas
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Parado sobre la superficie lunar en 1971, el astronauta Dave Scott, del Apolo 15, sostuvo en una mano un martillo y en la otra una pluma; ambas a la altura de sus hombros. Y mientras el mundo veía esto a través de la televisión en vivo, soltó ambas cosas.
Fue una visión singular: La pluma no descendió suavemente hasta el suelo, cayó como plomo, tan rápido como el martillo. Sin la resistencia del aire para retardar la caída de la pluma, los dos objetos golpearon el polvo lunar al mismo instante.
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El astronauta Dave Scott deja caer una pluma y un martillo en la Luna.
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En ese momento Scott exclamó: "El señor Galileo tenía razón."
Scott se refería a un famoso experimento del siglo XVI. Dependiendo de quién cuente la historia, se dice que Galileo Galilei soltó varias bolas desde la cúspide de la torre de Pisa o que, por el contrario, las hizo rodar por un plano inclinado en su hogar.
De cualquier modo, el resultado fue el mismo: Aunque las bolas estaban hechas de distintos materiales, todas llegaban al final de su recorrido al mismo tiempo.
Hoy en día, esto se conoce como "el Principio de Equivalencia." La gravedad acelera a todos los objetos en la misma medida, sin importar sus masas o los materiales con los cuales se hacen. Esto constituye una piedra angular en la física moderna.
Pero... ¿qué pasa si el Principio de Equivalencia (EP, por sus siglas en inglés) es incorrecto?
Los experimentos de Galileo eran exactos solamente con un margen de error cercano al 1%, dejando un lugar para la duda, y los físicos escépticos han "puesto a prueba el EP" desde entonces. Los mejores límites modernos, basados en, por ejemplo, rayos láser
que llegan hasta la Luna, para medir la velocidad a la que la misma gira alrededor de la Tierra (debido a la aceleración de la gravedad), indican que el Principio de Equivalencia sigue siendo válido en rangos tan limitados como algunas partes por billón
(1012) [Recordar que en nuestro idioma, español, corresponde: 1 millón = 1 uno y 6 ceros; 1 billón = 1 uno y 12 ceros; 1 trillón = 1 uno y 18 ceros]. Esta es una fantástica exactitud, sin embargo, aún subsiste la posibilidad de que el EP falle en un nivel de precisión más sutil.
"Es una posibilidad que debemos investigar," dice el físico Clifford Will, de la Universidad Washington, en St. Louis, Missouri."Descubrir incluso la más mínima diferencia en cómo la gravedad actúa sobre objetos de distintos materiales tendría enormes
implicancias."
De hecho, podría proporcionar la primera evidencia real para la Teoría de Cuerdas. La Teoría de Cuerdas explica elegantemente que las partículas fundamentales serían infinitesimales cuerdas vibrando de diversas formas, y al hacer eso soluciona muchos problemas
persistentes de la física moderna. Pero la Teoría de Cuerdas es muy polémica, en parte porque la mayoría de sus predicciones son imposibles de verificar experimentalmente. Y si no se puede probar, no es ciencia.
El Principio de Equivalencia podría ofrecer una manera de probar la Teoría de Cuerdas.
"Algunas variantes de la Teoría de Cuerdas predicen la existencia de una fuerza muy débil que haría ligeramente diferente la fuerza de gravedad que actúa sobre un objeto dependiendo de su composición," dice Will. "Encontrar una variación en la gravedad
para diferentes materiales no probaría inmediatamente que la Teoría de Cuerdas es correcta, pero le daría a la Teoría una dosis de soporte experimental."
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Modernas pruebas de el Principio de Equivalencia. Figura basada en un diagrama similar extraído de un artículo aparecido en Physics World.
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Esta nueva faceta de la gravedad, si existe, sería tan asombrosamente débil que su detección es un enorme desafío. La gravedad es en sí misma una fuerza relativamente débil, es un billón de billones de billones (1036) de veces más débil que
el electromagnetismo. Los teóricos creen que la nueva fuerza sería por lo menos diez billones (1013) de veces más débil que la gravedad.
Del mismo modo en que el electromagnetismo actúa en los objetos hechos de hierro pero no en los de plástico, la nueva fuerza no afectaría a toda la materia de la misma manera. El tirón o intensidad de la fuerza variaría dependiendo de la materia con la
que esté hecho el objeto.
Por ejemplo, algunas versiones de la Teoría de Cuerdas sugieren que esta nueva fuerza obraría en forma recíproca con la energía electromagnética contenida en un material. Dos átomos que tienen la misma masa pueden contener distintas cantidades de energía
electromagnética si, por ejemplo, uno tiene más protones, que tienen carga eléctrica, mientras que el otro tiene más neutrones, que no tienen ninguna carga. La gravedad tradicional actuaría en ambos átomos de manera idéntica, pero si la gravedad incluye
a esta nueva fuerza, la intensidad de la fuerza ejercida en los átomos variaría levemente.
Ningún experimento hasta la fecha ha detectado esta diferencia minúscula. Pero ahora tres grupos de científicos están proponiendo misiones espaciales sostenidas en el tiempo que busquen este efecto con la mayor sensibilidad jamás usada.
"Lo que se desea hacer es tomar dos masas de prueba hechas de diferentes materiales y medir las pequeñas diferencias de tiempo que tardan en caer," dice Will. "En la Tierra, un objeto puede caer sólo por un pequeño período de tiempo antes de chocar con
el suelo. Pero un objeto en órbita literalmente está cayendo alrededor de la Tierra, de esta manera puede caer continuamente durante mucho tiempo." Las pequeñas diferencias en la fuerza de la gravedad se acumularían en un cierto plazo, quizás lo bastante
como para poder ser detectadas con instrumentos.
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Una concepción artística del STEP en órbita.
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Una misión de prueba, llamada Satélite de Prueba de el Principio de Equivalencia (STEP, por sus siglas en inglés), está siendo desarrollada por la Universidad de Stanford y un grupo internacional de colaboradores. El STEP podría detectar
una desviación en el Principio de Equivalencia tan pequeño como una parte en un trillón (1018). Esta exactitud es 100.000 veces más sensible que la mejor medida actual.
El diseño del STEP utiliza cuatro pares de masas de prueba en vez de sólo un par. Esta redundancia se utiliza para asegurar que cualquier diferencia considerada en la velocidad de caída de las masas es causada realmente por una violación del Principio
de Equivalencia, y no por alguna otra perturbación o imperfección del hardware utilizado.
"Al intentar medir un efecto tan minúsculo, hay que eliminar tantos disturbios externos como sea posible," explica Will. El diseño del STEP coloca las masas de prueba dentro de un gran tanque de helio líquido para aislarlas de fluctuaciones externas de
la temperatura, y rodea las masas con una capa superconductora de la electricidad para blindarlas frente a interferencias magnéticas y eléctricas. Micropropulsores contrarrestando los efectos de la fricción atmosférica sobre la órbita del satélite, hacen
a la caída libre de las masas de prueba casi perfecta.
En este ambiente prístino, cada par de masas de prueba debe permanecer perfectamente alineado con todos los otros, mientras caen alrededor de la Tierra, si es que el Principio de Equivalencia se mantiene. Pero si existe este nuevo componente de la gravedad,
una masa de prueba caerá a una velocidad ligeramente diferente con respecto a su compañera, de esta forma los pares de masa estarán desalineados luego de cierto plazo de tiempo.
Actualmente, el STEP se encuentra en la fase de diseño. Otro experimento basado en satélites, el Micro-Satellite ŕ traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence (MICROSCOPE), desarrollado por Francia, está programado para ser lanzado en
el 2010. MICROSCOPE tendrá dos pares de masas de prueba, en vez de cuatro, y podrá detectar una violación al Principio de Equivalencia tan pequeña como una parte en mil billones (1015).
El tercer experimento es el satélite italiano Galileo Galilei ("GG" para abreviar), que funcionará en forma similar a STEP y MICROSCOPE, salvo que utilizará solamente un par de masas de prueba. Para mejorar su exactitud, el satélite Galileo Galilei girará
sobre su eje central a una frecuencia de 2 rotaciones por segundo. De esta manera, cualquier perturbación en la nave espacial ejercerá su influencia de igual modo en todas las direcciones, cancelándose sus efectos. El experimento alcanzaría una exactitud
de una parte en cien mil billones (1017).
Si alguna de estas misiones tiene chances de detectar una violación al Principio de Equivalencia es difícil de conjeturar. Will dice que no espera encontrar ninguna desviación, en parte porque encontrar una sería una de las mayores revoluciones en la Física
moderna. Y la Teoría de Cuerdas ha hecho predicciones de la intensidad de esta nueva fuerza de tal modo que es posible que sea demasiado pequeña para que los instrumentos de la misión espacial puedan detectarla.
No encontrar ninguna desviación aún sería provechoso: podría eliminar algunas variantes de la Teoría de Cuerdas, haciendo avanzar a la Física hacia la correcta "Teoría del TODO". Pero encontrar una desviación, por más pequeña que sea, sería un salto gigante.
Autor: Patrick Barry
Traducido al español por Leonardo Montero Flores
Fuente: http://science.nasa.gov
| El Hubble encuentra un fantasmal anillo de materia oscura
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La sustancia más común en el universo se llama materia oscura. No brilla ni refleja la luz. Ni siquiera podemos verla.
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| Esta imagen compuesta, proveniente del telescopio espacial Hubble, muestra un "anillo fantasmal" de materia oscura
en el cúmulo galáctico CI 0024+17. La estructura en forma de anillo es evidente en el mapa azul que corresponde a la distribución de materia oscura en el cúmulo. El mapa ha sido superpuesto a una imagen del cúmulo obtenida con el Hubble. El anillo es,
hasta la fecha, una de las evidencias más fuertes a favor de la existencia de la materia oscura, una sustancia desconocida que impregna el universo. Crédito: NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford (Universidad Johns Hopkins) |
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Es una sustancia invisible compuesta por átomos que poco se parecen a aquellos que constituyen la materia normal del universo, esa que compone estrellas y galaxias.
De hecho, si condujeras a través de una pared hecha de materia oscura no romperías los faroles del automóvil, ni se inflaría la bolsa de aire. Incluso no sabrías que sucedió el choque. Pero, ¿qué le sucede a la materia oscura durante una colisión?
Astrónomos usando el Telescopio Espacial Hubble han obtenido una vista del comportamiento de la materia oscura durante una titánica colisión entre dos cúmulos galácticos. La destrucción creó una ondulación en la materia oscura, similar a las ondas formadas
en una laguna cuando una roca golpea el agua.
El descubrimiento del anillo está entre las evidencias más fuertes de que la materia oscura realmente existe. Los astrónomos han sospechado desde hace mucho la existencia de una materia invisible como la fuente adicional de gravedad que liga los cúmulos
galácticos. Tales cúmulos se alejarían unos de otros, si se tuviera en cuenta sólo la gravedad de sus estrellas visibles. Aunque los astrónomos no saben de qué está compuesta la materia oscura, presumen que se trataría de una partícula elemental que impregna
el universo.
Los astrónomos del Hubble dicen que es la primera vez que han detectado la materia oscura como una estructura diferenciada del gas y las galaxias que componen el cúmulo. Los investigadores encontraron el anillo inesperadamente, mientras mapeaban la distribución
de materia oscura dentro del cúmulo galáctico CI 0024+17 (ZwCI 0024+1652), localizado a 5 mil millones de años luz de la Tierra. El anillo mide 2,6 millones de años luz de diámetro.
| Este cúmulo galáctico, catalogado como CI 0024+17, está permitiendo que los astrónomos sondeen la distribución de materia oscura en el espacio. Las rayas azules cerca del centro de la imagen
representan las galaxias distantes que no forman parte del cúmulo estudiado. Estas galaxias lejanas aparecen distorsionadas porque su luz está siendo torcida y magnificada por la poderosa gravedad del CI 0024+17. Este efecto se denomina gravitational lensing,
lo que podría traducirse como "lente gravitacional". Crédito: NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford (Universidad Johns Hopkins) |
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Aunque los astrónomos no pueden ver la materia oscura, pueden deducir su existencia en cúmulos galácticos observando cómo su gravedad tuerce la luz de galaxias más lejanas que el cúmulo en cuestión. Este es un efecto llamado
lensing gravitacional o lente gravitacional. Las rayas azules cerca del centro de otra imagen del cúmulo tomada por el Hubble son las formas distorsionadas de galaxias más distantes, cuya luz fue torcida y magnificada por la intensa gravedad del CI 0024+17.
La colisión entre los dos cúmulos galácticos, explican los astrónomos, creó una ondulación de la materia oscura que dejó distintivas huellas en las formas de las galaxias de fondo. Es como mirar las piedras del fondo de una laguna con una ondulación en
su superficie. Las formas de las piedras parecen cambiar cuando la ondulación pasa sobre ellas. Así, pues, también las galaxias de fondo del anillo demuestran cambios coherentes en sus formas, debido a la presencia del anillo denso. Aunque la materia invisible
se ha encontrado antes en otros cúmulos galácticos, los astrónomos dicen que nunca ha sido detectada en forma tan separada del gas caliente y las galaxias que componen el cúmulo galáctico.
Traducido al español por Leonardo Montero Flores
Fuente: http://www.nasa.gov
