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Un dúo dinámico: las auroras de pulsos de rayos X de Júpiter son independientes

Las intensas luces del norte y sur de Júpiter, o auroras, se comportan independientemente una de la otra, según un nuevo estudio

El nuevo estudio utiliza el observatorio Chandra de rayos X de la NASA y el observatorio XMM-Newton de la ESA.

Usando observaciones de marzo de 2007 y mayo y junio de 2016 del XMM-Newton y del Chandra, un equipo de investigadores creó mapas de las emisiones de rayos X de Júpiter (que se muestran en el recuadro) e identificó un punto caliente de rayos X en cada polo. Cada punto caliente puede cubrir un área igual a aproximadamente la mitad de la superficie de la Tierra.

El equipo descubrió que los puntos calientes tenían características muy diferentes. La emisión de rayos X en el polo sur de Júpiter latía constantemente cada 11 minutos, pero los rayos X que se ven desde el polo norte eran erráticos, aumentando y disminuyendo su brillo, de forma que parece independiente de la emisión del polo sur.


Esto hace que Júpiter resulte particularmente desconcertante. Nunca se han detectado auroras de rayos X de otros gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar, incluido Saturno. Júpiter también es diferente a la Tierra, donde las auroras en los polos norte y sur de nuestro planeta por lo general se reflejan entre sí porque los campos magnéticos son similares.

Para entender cómo Júpiter produce sus auroras de rayos X, el equipo de investigadores planea combinar datos de rayos X nuevos y futuros del Chandra y el XMM-Newton con información de la misión Juno de la NASA, que en la actualidad se encuentra en órbita alrededor del planeta. Si los científicos pueden conectar la actividad de rayos X con cambios físicos que se observen simultáneamente con Juno, pueden determinar el proceso que genera las auroras de Júpiter, y asociar las auroras de rayos X en otros planetas.

Los rayos X y las observaciones de Juno pueden ayudar a probar o refutar una teoría que propone que las auroras de rayos X de Júpiter son causadas por la interacción en el límite entre el campo magnético de Júpiter, que se genera por las corrientes eléctricas en el interior del planeta, y el viento solar, un flujo de partículas de alta velocidad que fluye desde el Sol. Las interacciones entre el viento solar y el campo magnético de Júpiter pueden hacer que éste vibre y produzca ondas magnéticas. Las partículas cargadas pueden surfear estas ondas y ganar energía. Las colisiones de estas partículas con la atmósfera de Júpiter producen los brillantes destellos de rayos X observados por Chandra y XMM. Dentro de esta teoría, el intervalo de 11 minutos representaría el tiempo para que una onda viaje a lo largo de una de las líneas del campo magnético de Júpiter.





La diferencia en el comportamiento entre los polos norte y sur jovianos puede ser causada por la diferencia en la visibilidad de los dos polos. Debido a que el campo magnético de Júpiter está inclinado, podemos ver mucho más de la aurora del norte que de la aurora del sur. Por lo tanto, para el polo norte podemos observar regiones donde el campo magnético se conecta a más de una ubicación, con varios tiempos de viaje diferentes, mientras que para el polo sur solo podemos observar regiones donde el campo magnético se conecta a una ubicación. Esto haría que el comportamiento del polo norte parezca errático en comparación con el polo sur.

Una pregunta más amplia es ¿cómo le aporta Júpiter las enormes energías necesarias para producir rayos X a las partículas en su magnetosfera (el reino controlado por el campo magnético de Júpiter)? Algunas de las emisiones de rayos X observadas con el Chandra solo pueden producirse si Júpiter acelera los iones de oxígeno a energías tan altas que cuando colisionan violentamente con la atmósfera, ocho de sus electrones son arrancados. Los científicos esperan determinar qué impacto tienen estas partículas, que chocan contra los polos del planeta a miles de kilómetros por segundo, en el planeta mismo. ¿Estas partículas de alta energía afectan el clima joviano y la composición química de su atmósfera? ¿Pueden explicar las temperaturas anormalmente altas que se encuentran en ciertos lugares de la atmósfera de Júpiter?

Estas son las preguntas que Chandra, XMM-Newton y Juno pueden ayudar a responder en el futuro.

Un artículo que describe estos resultados apareció en la edición del 30 de octubre de Nature Astronomy, dirigido por William Dunn del University College de Londres. El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian de Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Crédito de la imagen: Rayos X: NASA / CXC / UCL / W.Dunn y otros. Óptica: Polo Sur: Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran. Polo Norte: Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS.

Fuente: NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Habitabilidad no implica vida

El descubrimiento de siete planetas del tamaño de la Tierra orbitando alrededor de la estrella TRAPPIST-1 –tres de ellos situados en la zona de habitabilidad– nos confirma, una vez más, que la astrobiología tiene conexiones con la habitabilidad planetaria. El hallazgo ha abierto todas las puertas a la imaginación y a la especulación sobre la existencia de vida. Como expertos en astrobiología tenemos que ser cautos y no conjeturar hasta que no tengamos evidencias palpables de que alguno de los planetas tiene vida


Planetas y zonas térmicas en el sistema Trappist-1 (Dibujo)

Uno de los aspectos fundamentales que debemos tener en cuenta ante este tipo de hallazgos, aunque parezca paradójico, es determinar exactamente qué es un planeta. Esto no parece tan claro. Hace unos años, la Unión Astronómica Internacional decidió, en una declaración muy controvertida, cambiar el concepto de planeta. La decisión ha sido muy contestada en el ámbito de las ciencias planetarias ya que restringe la definición a la dinámica del cuerpo más que a sus características específicas.





Desde la geología planetaria pensamos que un objeto, un planeta o cualquier otro, debe estar definido por sus propias características más que por las relaciones dinámicas que los conectan con otros objetos, sobre todo teniendo en cuenta que existen objetos aparentemente pequeños como Plutón con una geología, dinámica y características mucho más propias de un planeta que otros que sí están definidos como tales.


Comparación de tamaños (Dibujo)

Lo que nos está diciendo este descubrimiento constante –recordemos que ya llevamos miles de planetas hallados fuera de nuestro sistema solar– es que la diversidad planetaria es enorme y no podemos clasificar o realizar tipologías en base a lo que nosotros encontramos en nuestro sistema.

Tal vez no necesitemos una definición de planeta porque la variedad de objetos con estas características es tal que se saldría de lo que sería nuestro concepto

Tenemos que tener una mente mucho más abierta y ser capaces de decir que, tal vez, simplemente no necesitemos una definición de planeta porque la variedad de objetos con estas características es tal que se saldría de lo que sería nuestro concepto. Alan Stern y otros colegas han propuesto que dentro de nuestro sistema solar este concepto se base en aspectos geofísicos más que en aspectos dinámicos u orbitales. Evitemos especular sobre la presencia de vida Respecto a los siete exoplanetas, se han abierto todas las puertas a la imaginación y a la especulación sobre la posible existencia de vida. Nosotros tenemos que ser especialmente cautos, sobre todo los que trabajamos en astrobiología ya que no debemos especular hasta que no tengamos evidencias palpables de que el planeta tiene vida.

Obviamente somos los primeros que deseamos encontrar vida fuera de la Tierra. El universo, como decía Carl Sagan, es inmenso y sería absurdo pensar que estamos solos pero es cierto que no tenemos ninguna evidencia de la existencia de vida en ningún otro lugar de nuestro sistema solar ni más allá. Al menos hasta el momento.

"No tenemos ninguna evidencia de la existencia de vida en ningún otro lugar de nuestro sistema solar ni más allá"

Por el momento, los únicos que somos capaces de trasladarnos de un planeta a otro –aunque todavía no hemos ido a Marte pero sí a la Luna– somos nosotros, los que vivimos en la Tierra. En este sentido es muy importante en el estudio de los planetas extrasolares diferenciar lo que es vida de lo que es habitabilidad, algo que estamos viendo con la exploración de Marte en la que, desde España estamos teniendo una implicación y una responsabilidad importantes. No se deben confundir ambos conceptos porque son distintos.

Esta ilustración nos permite imaginar lo que sería (supuestamente) estar en la superficie del exoplaneta TRAPPIST-1f, uno de los siete hallados en el sistema TRAPPIST-1. / NASA/JPL-Caltech.

La habitabilidad es lo que hace que un planeta tenga las características para ser habitable, en su concepto más amplio, desde los microorganismos extremófilos más singulares e inusuales hasta seres parecidos a nosotros o, tal vez, incluso más complejos. No lo sabemos todavía.

Que un planeta tenga características de habitabilidad no significa que por eso vaya a tener vida. Aquí en la Tierra sabemos que la habitabilidad y la vida están relacionadas con la presencia de agua líquida y la química del carbono. Probablemente en otros sitios sea igual. Hasta el momento, las únicas directrices para la búsqueda de vida son estas: el carbono y el agua.

Diferencia entre biomarcadores y geomarcadores

Relacionado con la habitabilidad y con la vida debemos tener presente la conexión entre biomarcardores y geomarcadores. El concepto de biomarcador hay que tenerlo muy en cuenta en la búsqueda de vida en cualquier planeta extrasolar porque, al igual que hablábamos antes de manera genérica con respecto a la vida, tenemos que ser especialmente restrictivos al usar el término biomarcador para únicamente aquello que esté clara e inequívocamente relacionado con la vida.

"Para que un planeta pueda tener vida o la vida pueda haberse desarrollado es importante que esté vivo desde el punto de vista geológico"

Como indica Simoneit –quien propuso el concepto– solamente deben llamarse así aquellos compuestos orgánicos que procedan inequívocamente de la actividad biológica de un organismo. Todo lo demás serían geomarcadores, un concepto que yo mismo propuse hace unos años para hablar de marcadores ambientales y de habitabilidad.

De esta manera, una relación isotópica probablemente relacionada con la actividad biológica sería un geomarcador geoquímico. El agua sería también un geomarcador, ambiental, pero de ninguna manera serían biomarcadores porque no serían compuestos orgánicos. Un cristal de magnetita sería también un geomarcador pero no un biomarcador.

Los descubrimientos que están ocurriendo abren las puertas a nuevos estudios en los que, desde la geología planetaria, tenemos mucho que decir. Se está viendo que para que un planeta pueda tener vida o la vida pueda haberse desarrollado es importante que esté vivo desde el punto de vista geológico ya que la geología, la actividad, la vitalidad geológica de un cuerpo planetario hacen que se estén continuamente creando, destruyendo y modificando sitios donde la vida puede emerger y desarrollarse.





Desde la geología pensamos que este nuevo y sorprendente hallazgo profundiza mucho más en lo que nosotros debemos estudiar, en ampliar el contexto de las geociencias hacia temas aparentemente más lejanos, aunque continuamente estamos viendo que los descubrimientos se están produciendo en nuestro día a día. También nos ayuda a fortalecer las investigaciones que estamos llevando al demostrar que lo que estamos planteando sobre la relevancia de este tipo de estudios es algo real y los geólogos tenemos mucho que decir.

Jesús Martínez Frías es investigador científico del Instituto de Geociencias (Universidad Complutense de Madrid-CSIC) y Director de la Red Española de Planetología y Astrobiología (REDESPA).

Fuente: Agencia Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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El planeta enano Ceres alberga compuestos precursores de la vida

La sonda Dawn de la NASA ha detectado por primera vez material orgánico en Ceres que, junto al amoníaco, agua helada, carbonatos y sales de su superficie, ofrecen los ingredientes para el nacimiento de la vida. Además los científicos piensan que estos compuestos prebióticos son nativos, es decir, que no los trajo ningún objeto externo

Entre las órbitas de Marte y Júpiter se mueve el planeta enano Ceres, el mayor de los objetos del cinturón de asteroides. Esta semana, científicos italianos y estadounidenses informan en la revista Science que han encontrado en su superficie un material orgánico alifático, formado por compuestos de carbono de cadena abierta implicados en la química que genera la vida.





Para realizar el estudio, los autores han utilizado los datos del espectrómetro cartográfico de luz visible e infrarrojo de la nave Dawn de la NASA, mientras sobrevolaba un territorio, de unos 1.000 km2, en el entorno del cráter Ernutet del planeta enano.


Los datos de la nave espacial Dawn muestran las zonas alrededor del cráter Ernutet donde se ha descubierto material orgánico (etiquetadas de la ‘a’ a la ‘f’). La intensidad de la banda de absorción orgánica se representa con colores, donde los más cálidos indican las concentraciones más altas. / NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF/MPS/DLR/IDA

En esa zona se ha detectado un material con longitudes de onda características de los grupos metilo (­CH3) y metileno (CH2), propios de la materia orgánica. Aunque todavía no se dispone de información suficiente para determinar exactamente de qué compuestos se trata, se sabe su parecido a minerales orgánicos tipo alquitrán, como la asfaltita o el kerite.

Los investigadores consideran que el material orgánico es nativo de Ceres. Como este cuerpo planetario contiene gran cantidad de agua y puede haber retenido calor interno desde su etapa de formación, es muy probable que los compuestos orgánicos se generaran en su interior. Después se pudieron unir a otros componentes esenciales para la vida.

“La presencia combinada en Ceres de este material orgánico, junto a minerales hidratados con amoníaco, el hielo de agua, carbonatos y sales, supone un entorno químico muy complejo, lo que sugiere un ambiente favorable para la química prebiótica”, destaca la autora principal, María Cristina De Sanctis, del Instituto Nacional de Astrofísica de Roma.


Ilustración de Ceres a partir de las imágenes captadas por la sonda Dawn de la NASA. Destacan los puntos brillantes (sulfatos de magnesio hidratados) del cráter Occator, muy alejado del cráter Ernutet (situado al otro lado del planeta enano), donde ahora se han encontrado los compuestos orgánicos. / ESO/L.Calçada/NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/Steve Albers/N. Risinger.

Respecto a la posibilidad de que los compuestos orgánicos detectados pudieran haber llegado a Ceres a bordo de un asteroide u otro objeto con el que impactara, los autores lo descartan: “Es poco probable que este material se haya depositado ahí desde una fuente externa mediante un impacto, porque el calor extremo los habría destruido, y porque su distribución en la superficie no se corresponde con ese tipo de colisión”.

Un hallazgo intrigante de importancia astrobiológica

Ceres se posiciona en la lista de lugares del sistema solar que pueden albergar vida. «Descubrir una concentración localmente alta de materia orgánica en Ceres es realmente intrigante, con amplias implicaciones en Astrobiología», señala Simone Marchi, del Instituto de Investigación del Suroeste (Texas, EE UU) y coautora del trabajo.

En este contexto, el investigador Michael Küppers, que trabaja en el centro ESAC que tiene la Agencia Espacial Europea cerca de Madrid, destaca en otro artículo de Science la importancia del descubrimiento de moléculas complejas y agua en Ceres.

“De Sanctis y el resto del equipo proporcionan las primeras observaciones de material orgánico en Ceres, confirmando su presencia en el cinturón de asteroides –subraya–. Este planeta enano se une así a Marte y varias lunas de planetas gigantes (como Europa, Encelado o Titán) en la lista de lugares del sistema solar que pueden albergar vida”.

Referencia bibliográfica: M.C. De Sanctis et al. «Localized aliphatic organic material on the surface of Ceres«. Science, 17 feb 2017

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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