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Revista Axxón

 

Cuando todavía no ha enviado todos sus datos, la sonda New Horizons tiene un nuevo objetivo. Se trata del objeto del Cinturón de Kuiper denominado 2014 MU69

Para poder alcanzar este objetivo los técnicos de la NASA encenderán los motores de la sonda en una serie de operaciones que se darán en octubre. Esta maniobra se tiene que hacer tan pronto porque de otro modo seria demasiado tarde para alcanzar el objetivo. Con ello se gastarán 12 de los 35 kilogramos de combustible que todavía posee la New Horizons. Se espera que esta extensión de la misión sea aprobada por la NASA.

Aunque había otros posibles objetivos, 2014 MU69 es el más fácil de alcanzar. 2014 MU69 es un objeto del Cinturón de Kuiper del tipo clásico frío y se estima que tiene un tamaño de entre 25 y 55 km. Estos cuerpos del Cinturón de Kuiper son el tipo de ladrillos primordiales que dieron origen por acreación a los planetas del Sistema Solar. Al ser este objeto pequeño, él y los materiales que lo componen no habrá sufrido muchos cambios geológicos desde que se formó en los inicios del Sistema Solar, al contrario que les ha sucedido a Plutón y Caronte.

La sonda pasará a no más de 12.000 km del objeto, una distancia similar a la que mantuvo de Plutón en julio pasado. El encuentro tendrá lugar el 1 de enero de 2019.

Para poder saber bien la posición de este cuerpo se han usados varios días de observación con el Hubble.

La New Horizons fue lanzada sin conocerse qué objetos del Cinturón de Kuiper visitaría después de Plutón. Durante este tiempo se han ido descubriendo objetos allí, pero que estuvieran a tiro sólo se descubrieron tres a los que se denominó PT1, PT2 y PT3 (PT viene de Potential Target = Blanco Potencial). Al poco la lista se redujo a PT1 y PT3. Finalmente ha sido PT1, que es precisamente 2014 MU69. La elección de este objetivo se debe al menor consumo de combustible que representa su alcance. La New Horizons sólo puede cambiar su rumbo en 0,5 grados con el combustible de hidracina que posee, por lo que PT1 era la elección menos costosa.

Aunque en un principio se pensó que New Horizons visitaría al menos dos objetos del Cinturón de Kuiper, al final este cinturón ha resultado estar menos poblado de objetos de lo que se creía, al menos de cuerpos que se puedan ser vistos con nuestros telescopios a esa distancia.

Antes y después del nuevo encuentro la New Horizons intentará fotografiar una docena de objetos del Cinturón de Kuiper, pero sin detalle alguno. Se espera que al menos resuelva si son simples o si algunos de ellos forman un sistema binario de dos cuerpos orbitando uno alrededor del otro.

El encuentro no será tan espectacular como el de Plutón, pero sí será interesante desde el punto de vista científico. Se espera que las fotos y análisis de la superficie de 2014 MU69 proporcionen datos sobre el origen del Sistema Solar y sobre la historia del Cinturón de Kuiper. Aunque el Cinturón de Kuiper es la fuente de los cometas de periodo corto, estos sufren una sublimación de sus materiales según pasan por el Sistema Solar interior, por lo que están alterados cuando son observados por los científicos.

 


 

La visita a 2014 MU69 será el sobrevuelo más distante jamás realizado por un artefacto creado por la raza humana, a 8.000 millones de km del Sol.

Después de este encuentro se espera que la New Horizons siga abandonando el Sistema Solar hasta que en los años treinta su termopila de plutonio deje de proporcionar la potencia necesaria.

Fuente: Neofronteras. Aportado por Eduardo J. Carletti

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La generación y almacenamiento de energía renovable, como la solar o la eólica, es una tema clave para lograr una economía basada en una producción de energía limpia, como lo es la lograda por la división del agua en hidrógeno y oxígeno utilizando la energía de los rayos solares

Cuando se estableció en Caltech y sus instituciones asociadas el Centro Conjunto para Fotosíntesis Artificial (JCAP) en el año 2010, el Centro de Innovación de Energía del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) tenía un objetivo principal: un método rentable de producción de combustibles utilizando sólo la luz del sol, agua y dióxido de carbono, imitando el proceso natural de fotosíntesis en las plantas y almacenar energía en forma de combustibles químicos para utilizarlos bajo demanda. En los últimos cinco años, los investigadores de JCAP han hecho importantes avances hacia este objetivo, y ahora informan el desarrollo del primer sistema de energía solar completo, eficiente, seguro e integrado para dividir el agua y crear hidrógeno combustible.

“Este resultado fue un hito del proyecto en los cinco años de JCAP en su conjunto, y no sólo hemos logrado este objetivo, también lo alcanzamos a tiempo y dentro del presupuesto”, dice Nate Lewis de Caltech, profesor de química y director científico de JCAP.

El nuevo sistema de generación de combustible solar, u hoja artificial, se describe en la edición del 24 de agosto en línea de la revista Energía y Ciencias Ambientales (Energy and Environmental Science). El trabajo fue realizado por investigadores en los laboratorios de Lewis y Harry Atwater, director de JCAP y catedrático Howard Hughes de Física Aplicada y Ciencias de los Materiales.

“Este logro se basó en los conocimientos, las ideas y las capacidades de JCAP, que ilustra lo que se puede en un esfuerzo de escala central por un equipo integrado”, dice Atwater. “El dispositivo informado aquí surgió de un esfuerzo a gran escala de varios años para definir los componentes del diseño y los materiales necesarios para un generador integrado de combustibles solares.”

El nuevo sistema consta de tres componentes principales: dos electrodos —un fotoánodo y un fotocátodo— y una membrana. El fotoánodo utiliza la luz solar para oxidar las moléculas de agua, generando protones y electrones, así como oxígeno. El fotocátodo recombina los protones y los electrones para formar hidrógeno. Una parte clave del diseño de JCAP es la membrana de plástico, que mantiene los gases oxígeno e hidrógeno separados. Si se permite que los dos gases se mezclen y se encienden por accidente, puede ocurrir una explosión; la membrana permite que el combustible de hidrógeno se recoja por separado bajo presión y con seguridad, empujado hacia una tubería.

Los semiconductores como el silicio o el arseniuro de galio absorben la luz de manera eficiente, y por lo tanto se utilizan en los paneles solares. Sin embargo, estos materiales también se oxidan en la superficie cuando se exponen al agua, por lo que no pueden utilizarse para generar combustible directamente. Un gran avance que permitió el desarrollo del sistema integrado fue el trabajo previo en el laboratorio de Lewis, que mostró que agregando una capa de nanómetros de espesor de dióxido de titanio (TiO2) —un material que se encuentra en la pintura blanca y muchas pastas de dientes y protectores solares— en los electrodos podrían evitar la corrosión, al tiempo que permite que la luz y los electrones pasen a través. El nuevo sistema completo de generación de combustible solar desarrollado por Lewis y sus colegas utiliza una capa de TiO2 de 62,5 nanómetros de espesor para prevenir eficazmente la corrosión y mejorar la estabilidad de un fotoelectrodo basado arseniuro de galio.

Otro avance importante es el uso de catalizadores activos económicos para la producción de combustible. El fotoánodo requiere un catalizador para impulsar la reacción esencial de la división del agua. Metales raros y caros como el platino pueden servir como catalizadores eficaces, pero en su trabajo el equipo descubrió que podía crear un catalizador activo mucho más barato agregando una capa de níquel de 2 nanómetros de espesor a la superficie del TiO2. Este catalizador es uno de los catalizadores más activos conocidos para dividir moléculas de agua en oxígeno, protones y electrones, y es clave para la alta eficiencia mostrada por el dispositivo.

El fotoánodo se creó sobre un fotocátodo, que también contiene un catalizador de níquel-molibdeno de bajo costo altamente activo, para crear un material único plenamente integrado que sirve como un completo sistema de división de agua con energía solar.

Un componente crítico que contribuye a la eficiencia y seguridad del nuevo sistema es la membrana de plástico especial que separa los gases y evita la posibilidad de una explosión, Si bien permite que los iones fluyan a la perfección para completar el circuito eléctrico en la célula. Todos los componentes son estables bajo las mismas condiciones y trabajan juntos para producir un sistema totalmente integrado de alto rendimiento. El sistema de demostración tiene aproximadamente un centímetro cuadrado de superficie, convierte 10 por ciento de la energía de la luz solar en energía almacenada en combustible químico, y puede funcionar durante más de 40 horas en forma continua.

“Este nuevo sistema rompe todos los récords de seguridad, rendimiento y estabilidad combinados en la tecnología de hoja artificial por factores de 5 a 10 o más”, dice Lewis.

“Nuestro trabajo demuestra que sí es posible producir combustibles a partir de la luz solar de manera segura y eficiente en un sistema integrado con componentes de bajo costo”, añade Lewis. “Por supuesto, aún tenemos trabajo por hacer para extender la vida útil del sistema y desarrollar métodos para fabricar sistemas completos en forma rentable, el cual está en curso”.

Debido a que el trabajo ensambla diversos componentes que fueron desarrollados por varios equipos dentro del JCAP, el coautor Chengxiang Xiang, quien es co-líder de la creación de prototipos en JCAP y la ampliación del proyecto, dice que el resultado final exitoso fue un esfuerzo de colaboración. “La investigación y el desarrollo de JCAP en el diseño de dispositivos, la simulación y el descubrimiento de materiales, y la integración de todo llevaron a este nuevo dispositivo”, afirma Xiang.

 


 

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Estos resultados se han publicado en un artículo titulado “A monolithically integrated, intrinsically safe, 10% efficient, solar-driven water-splitting system based on active, stable earth-abundant electrocatalysts in conjunction with tandem III-V light absorbers protected by amorphous TiO2 films“. Además de Lewis, Atwater y Xiang, otros coautores de Caltech son el estudiante graduado Erik Verlage, los académicos posdoctorales Shu y Hu Ke Sun, el ingeniero de investigación Rui Liu de procesamiento e integración de materiales, y el ingeniero mecánico Ryan Jones de JCAP. El financiamiento fue proporcionado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos y la Fundación Gordon y Betty Moore.

Fuente: EurekAlert. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Las galaxias como la Vía Láctea pueden no ser las mejores cunas de la vida en el universo. Las galaxias gigantes desprovistas de estrellas recién nacidas y por lo menos dos veces más masivas que la Vía Láctea podrían albergar 10.000 veces más planetas habitables, dicen los investigadores

En los últimos 20 años, los astrónomos han confirmado la existencia de cerca de 1.900 planetas que orbitan estrellas que no son nuestro sol. Estos hallazgos han llevado a los investigadores a especular qué lunas, planetas y estrellas podrían ser mejores en sostener formas reconocibles de la vida. Los científicos incluso han investigado si podría haber una zona galáctica habitable en la Vía Láctea; una región de la galaxia favorable a la formación y evolución de mundos habitables.

Los investigadores han analizado recientemente más de 140.000 galaxias vecinas para responder a la pregunta, “¿Qué tipo de galaxia podría ser la más habitable en términos de la vida compleja en el cosmos?”.

¿Una conclusión potencialmente sorprendente? La cantidad de planetas habitables no es mayor en las galaxias espirales como la nuestra , dice el coautor del estudio, Anupam Mazumdar, un cosmólogo de partículas en la Universidad de Lancaster en Inglaterra.

Los investigadores sugirieron tres criterios que podrían ser importantes para determinar la habitabilidad de una galaxia. El primero es la masa total de sus estrellas, que representan potenciales hogares a los planetas. El siguiente es la cantidad de masa que tienen en “metales”, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, ya que se necesita este tipo de materia para construir mundos, y también la vida como se la conoce en la Tierra. Lo último es su ritmo actual de formación de estrellas, ya que las galaxias con altas tasas de formación estelar tienen las estrellas más cerca entre sí, aumentando la posibilidad de que una estrella con mundos habitables podría estar cerca de estrellas masivas que finalmente culminarán su vida como supernovas, lo que puede desencadenar extinciones en masa.

“Este es el primera vez que estamos discutiendo en un cálculo la vida a escalas cosmológicas, y no dentro de nuestra propia galaxia”, dijo Mazumdar. “Es justo decir que nuestro trabajo es el primer artículo de ‘cosmobiología’, que tal vez ha abierto una nueva vía para entender la habitabilidad en el cosmos”.

Los científicos investigaron las galaxias que han observado los astrónomos usando el Observatorio Apache Point en Nuevo México como parte del Sloan Digital Sky Survey. Alrededor de 1.800 de estas 140.000 galaxias son comparables con la Vía Láctea, en términos de masa total de estrellas y el ritmo de formación estelar en curso, dijo Mazumdar.

Encontraron que el tipo más habitable de galaxia es el tipo rico en metales, al menos dos veces más masiva que la Vía Láctea y con menos de una décima parte de su tasa de formación estelar. De hecho, los investigadores dijeron que este tipo de galaxia puede albergar 10.000 veces más planetas similares a la Tierra que la Vía Láctea. Estas galaxias también podrían albergar 1 millón de veces más gigantes gaseosos, que pueden, a su vez, tener lunas potencialmente habitables, agregaron los investigadores.

“La implicación más importante de nuestro análisis es que nuestros cosmos en realidad está lleno de vida”, dijo Mazumdar.

Sin embargo, no espere que los astronautas visiten de estas galaxias en algún momento cercano. La galaxia como esa más cercana es Maffei I, descubierta en 1968, que se encuentra a más de 9,5 millones de años luz de la Tierra.

 


 

Alredor de 200 de las 140.000 galaxias analizadas resultaron ser del tipo potencialmente rico en vida que definen los científicos. Relativamente, no hay una forma especial que defina a estas galaxias. “Tal vez ellas no son llamativas mirando sus fotos, pero son la clave para entender la vida extragaláctica en nuestro universo”, dijo Mazumdar.

En el futuro, con simulaciones por computadora de estas galaxias se podría investigar dónde se encuentran sus planetas habitables, dijo Mazumdar. Él y sus colegas detallaron sus hallazgos en un artículo aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters.

Fuente: Space. Aportado por Eduardo J. Carletti

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