25/Abr/08

Revista Axxón Axxón en facebook Lectores de Axxón en facebook

Desde Marte a la Tierra: estudiando el hielo bajo la superficie

Una técnica utilizada por la Agencia Espacial Europea en Marte podría resultar inestimable para estudiar la estabilidad de las placas de hielo antártico aquí, sobre la Tierra. En preparativos, un nuevo estudio de la ESA está tratando de ajustar el método de radar para usarlo en nuestro planeta

Esta técnica de radar podría resultar inestimable para estudiar la estabilidad de las placas de hielo antártico.

Financiado por el Programa de Estudios Generales de la ESA, el nuevo estudio se denomina Advanced Concept for RAdar Sounder (ACRAS) [concepto avanzado para el radar sónico]. Ayudará tanto en la observación de la Tierra como en la exploración planetaria, al desarrollar una técnica que utiliza al radar en órbita en una longitud de onda extendida para ver por debajo de la superficie de un cuerpo planetario y devolver información sobre la composición subterránea.

Evidentemente, es un método para obtener información sobre el interior de un cuerpo planetario desde el espacio, y evita la necesidad de los costos de un aterrizaje y de un equipo de perforación. También obtiene observaciones globales, más que los datos limitados que se obtienen al taladrar en algunos puntos dispersos en el planeta. Sin embargo, existen dos complicaciones.

Imagen institucional del nuevo estudio con el radar sónico (ACRAS).

El primero es que las partes más altas de una atmósfera están saturadas con partículas cargadas de electricidad. Llamada ionosfera, esta capa distorsiona la señal de baja frecuencia mientras la cruza. La segunda complicación es que el tamaño del rayo del radar cubre una zona más grande que el objetivo justo debajo de la sonda. Los reflejos dispersos del terreno circundante pueden entonces rebotar, y sobrecargar la señal del radar que regresa desde la región subterránea. A esto se denomina "trastos".

A finales de los '90, se propuso a la ESA una misión para monitorear el hielo antártico utilizando un radar. Sin embargo, mientras se investigaba el concepto, ESA descubrió que era imposible eliminar los reflejos confusos desde la superficie de la Tierra, y que estaban enmascarando las verdaderas señales legítimas que provenían desde las características bajo tierra. Por fortuna, el estudio ACRAS podría haber encontrado la solución ahora.

La clave es tratar el problema de dos maneras diferentes. En la dirección en que el satélite se mueve, la respuesta del radar recibe su frecuencia sutilmente modificada por el efecto Doppler. Es el mismo efecto de la sirena de una ambulancia que parece cambiar de tono mientras pasa. El efecto Doppler en el rayo del radar puede ser analizado para determinar desde dónde vienen las señales reflejadas, y rechazar las no deseadas. En la "dirección cruzada", en ángulo recto con la dirección del movimiento, el estudio ha determinado que en vez de enviar un rayo de radar deben enviar tres, con propiedades ligeramente diferentes, que pueden ser utilizadas para determinar cuáles señales reflejadas deben conservar.

El Mars Express de la ESA lleva un innovador experimento de radar que actualmente investiga al planeta rojo y busca cualquier evidencia de reservas subterráneas de agua y hielo. El Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS) es un instrumento que funciona entre 1,3 y 5 MHz. Sin embargo, esta frecuencia no puede ser utilizada en la Tierra; por eso el estudio ACRAS investiga un cambio para trabajar con una frecuencia de 435 MHz.

Este nuevo estudio está logrando sus objetivos y prepara el terreno para instrumentos aun más precisos, y que podrían trabajar alrededor de la Tierra. Un radar para sondear el hielo y ubicado en el espacio podía calcular con exactitud el espesor de la capa de hielo antártico y en otras ubicaciones polares. Daría información en tres dimensiones sobre la estructura interna de las placas de hielo, de la forma del terreno subyacente y de la configuración del lecho rocoso. Las observaciones repetidas podrían permitir a los científicos seguir la manera en la que evolucionan las placas de hielo con el tiempo. A medida que el hielo se derrite y se descarga en el océano, tiene un impacto profundo sobre el clima global.

En las esferas de la exploración planetaria una de las mayores preguntas sin respuesta es que si hay un océano global de agua por debajo de la corteza helada de Europa, la luna de Júpiter. Un similar sistema de radar en una misión futura podría hacer un mapa del espesor de la corteza de hielo y develar el océano por debajo.

Titán, la luna de Saturno, es otro objetivo natural. Como descubrió la sonda Cassini apenas unas semanas atrás, es posible que esta luna también esconda un océano de agua líquida debajo de las planicies heladas y los extraños lagos de hidrocarburo fluido. La combinación de estos químicos y una fuente de calor que mantenga el agua en estado líquido proveen las condiciones básicas para la aparición de la vida. La confirmación del descubrimiento de la Cassini por una misión que use un sistema similar al ACRAS tendría profundas implicancias en nuestra búsqueda de vida más allá de nuestro planeta.

Los científicos de la Cassini especulan que puede haber una capa de agua líquida mezclada con amoníaco a unos 100 km por debajo de su superficie.

La suposición de que Titán contiene un océano interior se genera en los datos recogidos por el radar de abertura sintética de la Cassini durante 19 pasadas diferentes sobre esa luna entre octubre de 2005 y mayo de 2007.

Usando los datos de las anteriores observaciones del radar, los científicos y los ingenieros establecieron la localización de 50 marcas únicas en la superficie de Titán. Entonces buscaron estos mismos lagos, cañones y montañas en los innumerables datos enviados por la Cassini en sus posteriores sobrevuelos sobre Titán. Encontraron que esas características notables de la superficie parecían haber cambiado de la posición esperada hasta en 31 km.

Ya que las características en realidad no podían haberse movido, el movimiento aparente significó para los científicos y los ingenieros que Titán estaba girando sobre su eje de una manera antes insospechada. El modelo previo a la Cassini de la rotación de Titán tenía en cuenta los campos gravitatorios de Saturno y los otros planetas cercanos y lunas, pero omitía otros efectos más pequeños y menos comprendidos. Ya que la rotación observada de Titán no se ajusta a este modelo, otras influencias -como los cambios estacionales en el movimiento de su atmósfera- también pueden ser importantes.

Es difícil explicar cómo un fenómeno de una energía relativamente baja podría tener esa pronunciada influencia en la rotación de Titán, a menos que la corteza helada de la luna estuviera despegada de su núcleo principal por un océano interior. Si la corteza estuviera despegada del núcleo principal, la sola fluctuación atmosférica podía explicar la rotación observada.

Se prevé que el estudio ACRAS concluya en octubre este año. Aunque para comience una completa misión satelital falta mucho tiempo aún, dice Florence Hélière, oficial del estudio de la ESA. "Esperamos llevar a cabo una prueba aérea de la técnica".

El estudio ACRAS es una colaboración entre ESA, eOsphere Ltd, British Antarctic Survey, EADS Astrium, la Agencia Espacial Alemana (DLR), el Instituto Max Planck (MPI), y el Laboratorio de Planetología de Grenoble (LPG), además de varios otros consultores.

Fuente: ESA. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard