Revisando Datos de la Voyager 2, Científicos Descubren Un Nuevo Secreto de Urano

Sondas Espaciales
26/3/2020
Revisando Datos de la Voyager 2, Científicos Descubren Un Nuevo Secreto de Urano
La Voyager 2 tomó esta imagen cuando se acercó al planeta Urano el 14 de Enero de 1986. El color azulado y nebuloso del planeta se debe al metano en su atmósfera, que absorbe las ondas de luz rojas. Image Credit: NASA/JPL-Caltech

Ocho años y medio después de su gran recorrido por el sistema solar, la nave espacial Voyager 2 de la NASA estaba lista para otro encuentro. Era el 24 de Enero de 1986, y pronto se encontraría con el misterioso séptimo planeta,  el helado Urano.

Durante las siguientes horas, la Voyager 2 voló a 81.433 kilómetros de las cimas de las nubes de Urano, recopilando datos que revelaron dos nuevos anillos, 11 lunas nuevas y temperaturas inferiores a menos 214 ºC. El conjunto de datos sigue siendo la única medida de cerca que hemos hecho del planeta.

Tres décadas después, los científicos que volvieron a inspeccionar esos datos encontraron un secreto más.

Sin el conocimiento de toda la comunidad de física espacial, hace 34 años, la Voyager 2 voló a través de un plasmoide, una burbuja magnética gigante que pudo haber estado llevando la atmósfera de Urano al espacio. El hallazgo plantea nuevas preguntas sobre el entorno magnético único del planeta.

Atmósferas planetarias en todo el sistema solar se están escapando al espacio. El hidrógeno brota de Venus para unirse al viento solar, la corriente continua de partículas que escapa del Sol. Júpiter y Saturno expulsan burbujas de su aire cargado eléctricamente. Incluso la atmósfera de la Tierra tiene fugas. (No se preocupe, se quedará por otros mil millones de años más o menos).

Los efectos son pequeños en las escalas de tiempo humanas, pero pasado el tiempo suficiente, el escape atmosférico puede alterar fundamentalmente el destino de un planeta. Un caso en concreto es Marte.

"Marte solía ser un planeta húmedo con una atmósfera espesa", dijo Gina DiBraccio, física espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y científica de la misión MAVEN. "Evolucionó con el tiempo" - 4 mil millones de años de fuga al espacio - "para convertirse en el planeta seco que vemos hoy".

El escape atmosférico es impulsado por el campo magnético de un planeta, que puede ayudar y dificultar el proceso. Los científicos creen que los campos magnéticos pueden proteger un planeta, evitando las explosiones del viento solar que destruyen la atmósfera. Pero también pueden crear oportunidades para escapar, como las burbujas gigantes que se desprenden de Saturno y Júpiter cuando las líneas del campo magnético se enredan. De cualquier manera, para comprender cómo cambian las atmósferas, los científicos prestan mucha atención al magnetismo.

Esa es una razón más por la que Urano es un misterio. El sobrevuelo de la Voyager 2 de 1986 reveló lo magnéticamente extraño es el planeta.

"La estructura, la forma en que se mueve ...", dijo DiBraccio, "Urano está realmente solo".

A diferencia de cualquier otro planeta en nuestro sistema solar, Urano gira casi perfectamente de lado, como una brocheta asada, completando una vuelta una vez cada 17 horas. Su eje de campo magnético apunta a 60 grados de distancia de ese eje de giro, por lo que a medida que el planeta gira, su magnetosfera, el espacio tallado por su campo magnético, se tambalea como un balón de fútbol mal lanzado. Los científicos aún no saben cómo modelarlo.

Esta rareza atrajo a DiBraccio y su coautor Dan Gershman, un compañero físico espacial de Goddard, al proyecto. Ambos formaban parte de un equipo que elaboraba planes para una nueva misión a los 'gigantes de hielo' Urano y Neptuno, y buscaban misterios que resolver. El extraño campo magnético de Urano, medido por última vez hace más de 30 años, parecía un buen lugar para comenzar.

Entonces descargaron las lecturas del magnetómetro de la Voyager 2, que monitorearon la fuerza y la dirección de los campos magnéticos cerca de Urano mientras la nave espacial pasaba volando. Sin tener idea de lo que encontrarían, se acercaron más que los estudios anteriores, trazando un nuevo punto de datos cada 1.92 segundos. Las líneas suaves dieron paso a puntas y salientes irregulares. Y fue entonces cuando lo vieron: un pequeño zigzag con una gran historia.

"¿Crees que podría ser ... un plasmoide?" Gershman le preguntó a DiBraccio, al ver al garabato.

Poco conocido en el momento del sobrevuelo de la Voyager 2, los plasmoides han sido reconocidos como una forma importante en la que los planetas pierden masa. Estas burbujas gigantes de plasma, o gas electrificado, se desprenden del extremo de la cola magnética de un planeta, la parte de su campo magnético expulsado por el Sol como una manga de viento. Con suficiente tiempo, los plasmoides que escapan pueden drenar los iones de la atmósfera de un planeta, cambiando fundamentalmente su composición. Habían sido observados en la Tierra y en otros planetas, pero nadie había detectado plasmoides en Urano, todavía.

DiBraccio ejecutó los datos a través de su canal de procesamiento y los resultados volvieron a estar limpios. "Creo que definitivamente lo es", dijo.

Los plasmoides que DiBraccio y Gershman encontraron ocuparon apenas 60 segundos del vuelo de 45 horas de duración de la Voyager 2 a Urano. Apareció como una señal rápida de arriba a abajo en los datos del magnetómetro. "Pero si lo trazaras en 3D, se vería como un cilindro", dijo Gershman.

Al comparar sus resultados con los plasmoides observados en Júpiter, Saturno y Mercurio, estimaron una forma cilíndrica de al menos 204.000 kilómetros de largo, y hasta aproximadamente 400.000 kilómetros de ancho. Al igual que todos los plasmoides planetarios, los autores creen que estaba lleno de partículas cargadas, principalmente hidrógeno ionizado.

Las lecturas del interior del plasmoide, cuando la Voyager 2 voló a través de él, apuntaron a sus orígenes. Mientras que algunos plasmoides tienen un campo magnético interno retorcido, DiBraccio y Gershman observaron bucles magnéticos suaves y cerrados. Tales plasmoides en forma de bucle se forman típicamente a medida que un planeta giratorio arroja fragmentos de su atmósfera al espacio. “Las fuerzas centrífugas se hacen cargo, y el plasmoide se comprime”, dijo Gershman. Según sus estimaciones, los plasmoides como ese podrían representar entre el 15 y el 55% de la pérdida de masa atmosférica en Urano, una proporción mayor que Júpiter o Saturno. Bien puede ser la forma dominante en que Urano arroja su atmósfera al espacio.

¿Cómo ha cambiado el escape de plasmoides de Urano con el tiempo? Con solo un conjunto de observaciones, es difícil de decir.

“Imagínese si una nave espacial volase a través de esta habitación y tratase de caracterizar a toda la Tierra”, dijo DiBraccio. “Obviamente no le mostraría nada sobre cómo es el Sahara o la Antártida”.

Pero los hallazgos ayudan a enfocar nuevas preguntas sobre el planeta. El misterio restante es parte del estudio. “Es por eso que amo la ciencia planetaria”, dijo DiBraccio. “Siempre vas a un lugar que realmente no conoces”.

Actualizado: 26/3/2020