Pols d'estels

L’exploració del sistema solar no s’atura. Però si tenim actualment sondes i robots a Mart, Júpiter, la Lluna, diversos asteroides, al Sol i, fins fa poc, en teníem a Saturn i les seues llunes, Plutó i fins i tot orbitant cometes, sembla que ens hem oblidat de Venus, un planeta ben prop i tan gran com la Terra. És veritat que fa uns anys l’Agència Espacial Europea (ESA) hi va enviar la sonda Venus Express i l’Agència Espacial Japonesa (JAXA) la missió Akatsuki però aquestes només estudien la densa atmosfera venusiana. Sembla ben poc l’interés que suscita Venus als científics planetaris.

Tanmateix Venus amaga una gran quantitat d’informació que ens podria ajudar a comprendre millor la Terra i el canvi climàtic així com la formació i evolució dels planetes al voltant d’altres estrelles, els exoplanetes. Ara bé l’exploració de Venus no és fàcil. La densa atmosfera del planeta amb una pressió atmosfèrica a la superfície de 93 bars (93 atmosferes) i una temperatura d’uns 470 graus, suficient per fondre el plom, fan inviable missions com les que diverses agències estan conduint a Mart. Cal dissenyar noves tecnologies per sobreviure a les temperatures extremes del planeta i a la seua pressió atmosfèrica.

Dins del Programa Discovery, especific per a missions petites i de baix cost, la NASA acaba de seleccionar la missió DAVINCI + i la VERITAS per a resoldre aquest buit. Cadascuna d’aquests rebrà uns 500 milions de dòlars per al seu disseny i construcció. D’aquesta manera es tractarà de resoldre aquest buit exploratori amb la missió fonamental d’esbrinar la raó per la qual un planeta que potser era molt semblant a la Terra en el seu origen, amb mars i potser un inici de vida, va acabar essent un infern, un planeta inhabitable.

Aquestes dues missions són complementàries. DAVINCI + constarà d’un orbitador i d’una sonda que s’endinsarà en l’atmosfera venusiana fins a depositar-se en la superfície. VERITAS serà una nau en òrbita al planeta que farà un mapa en alta resolució.

DAVINCI + (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gasos, Chemistry, and Imaging)

La missió estarà formada per un orbitador i una sonda. La nau que es quede en òrbita servirà primerament d’enllaç ràdio amb la sonda per posteriorment fer un seguiment dels moviments dels núvols i la cartografia de la posició i composició dels minerals mesurant l’emissió de calor des de la superfície de Venus que s’escapa a l’espai a través de l’atmosfera.

La sonda de DAVINCI+ serà la part més espectacular de la missió. Una esfera ben resistent per aguantar la pressió i temperatura, se submergirà suaument frenada per uns paracaigudes a través de l’espessa atmosfera del planeta, Durant la caiguda d’uns 60 minuts de durada realitzarà mesuraments precisos de la temperatura, la pressió i els vents a totes les altures així com de la proporció i composició isotòpica de diversos gasos nobles i d’altres elements per a comprendre per què l’atmosfera de Venus és actualment un hivernacle desbocat, un veritable infern, en comparació a com és actualment la Terra. Finalment l’esfera es depositarà suaument en la superfície on s’espera que sobrevisca uns 20 minuts abans de fondre’s finalment. L’objectiu científic és comprendre com es va formar i va evolucionar, així com determinar si el planeta va tindre un oceà en un passat llunyà.

A més, la sonda DAVINCI+ enviarà les primeres imatges en alta resolució de les característiques geològiques de Venus conegudes com “tessel·les” (que poden ser comparables als continents de la Terra), el que ens permetria esbrinar si Venus té plaques tectòniques i, per tant si l’interior és actiu com ho és la Terra. La sonda també prendrà les primeres imatges en alta resolució d’Alpha Regio, un altiplà antic que té dues vegades la mida de la Península Ibèrica amb muntanyes escarpades, a la recerca de proves per esbrinar si fa mil·lennis l’aigua superficial va influir en els materials. Per exemple, es podrien descobrir barrancs o llits d’antics rius, o simplement roques esculpides o modificades per la presència de l’aigua com hi ha a Mart, cosa que revolucionaria el nostre coneixement sobre el planeta bessó de la Terra.

Hi ha molt d’interés en aquesta missió ja que el descobriment de planetes semblants a la Terra al voltant d’altres estrelles, les exoTerres, de massa i òrbita situada dins de la zona habitable, podrien ser realment exoVenus, de massa semblant a la terrestre però un veritable infern. Aquesta missió a Venus pot ajudar a distingir-los.

James Garvin del Goddard Space Flight Center a Greenbelt, Maryland, és l’investigador principal.

VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy)

VERITAS cartografiarà la superfície de Venus per determinar la història geològica del planeta i entendre per què es va desenvolupar de manera tan diferent a la Terra. Des d’una òrbita entre 175 i 250 quilòmetres al voltant de Venus, utilitzarà un radar d’obertura sintètica, per traçar les elevacions superficials de pràcticament tot el planeta per crear un mapa global amb resolucions d’uns 30 metres o fins i tot menor i aconseguir reconstruccions 3D de topografia. Amb aquests mapes detallats es podrà confirmar si processos com la tectònica de plaques i el vulcanisme encara estan actius a Venus.

VERITAS també cartografiarà les emissions d’infrarojos de la superfície de Venus per determinar el tipus de roca de la superfície, que és en gran part desconeguda, i determinarà si els volcans actius alliberen vapor d’aigua a l’atmosfera. Suzanne Smrekar, del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, és la investigadora principal. JPL proporciona la gestió de projectes. El Centre Aeroespacial Alemany proporcionarà la càmera d’infrarojos mentre que l’Agència Espacial Italiana i el Centre Nacional d’Etudes Spatiales de França contribuiran al radar i a altres parts de la missió.

Una bona notícia per als planetòlegs ja que podrem conèixer un planeta pròxim però ben diferent als altres. La part negativa és que haurem d’esperar quasi una dècada per a poder veure-ho. Les sondes han d’eixir de la Terra entre 2028 i 2030.

Més informació:

Aprobadas las misiones VERITAS y DAVINCI+: la NASA vuelve a Venus, Eureka, Daniel Marin, 3 juny 2021

NASA to Explore Divergent Fate of Earth’s Mysterious Twin with Goddard’s DAVINCI+, By William Steigerwald, Nancy Neal Jones. Goddard Space Flight Center, NASA,

Imatges

1.- Imatge de la superfície de Venus amb dades de la sonda espacial Magellan  i el Pioneer Venus Orbiter de la NASA. NASA / JPL-Caltech

El passat dia 1 de setembre, l’asteroide 3122 Florence passà per les proximitats de la Terra. Aquest encontre còsmic, tal com informà Vilaweb, no era cap perill per al nostre planeta malgrat que alguns mitjans van forçar el titular per fer fregar Florence pràcticament amb l’atmosfera terrestre.

Molts observatoris professionals i amateurs així com antenes de ràdio van estar captant imatges del pas de l’asteroide des de finals del mes d’agost i ho continuaran fent els pròxims dies mentre aquest va allunyant-se de la Terra. I ha hagut premi.

L’observació amb l’antena de 70 m del complex Goldstone Deep Space Communications de la NASA, a Califòrnia, ha descobert que 3122 Florence té dues llunes.

L’asteroide 3122 Florence va ser descobert per l’astrònom S. J. Bus des de l’Observatori de Siding Spring (Austràlia) el març de 1981. Rep el nom en honor de Florence Nightingale (1820-1910), fundadora de la infermeria moderna. Amb un diàmetre d’uns 4,3 km, Florence es troba en la llista dels asteroides que passen més prop a la Terra i és un dels més grans.

Encara que fa uns dies 3122 Florence va passar bastant lluny de la Terra (7 milions de quilòmetres, unes 18 vegades la distància Terra-Lluna) l’interés dels astrònoms planetaris era molt gran ja que, com comentava Paul Chodas, director del Centre d’Estudis d’Objectes Pròxims a la Terra de la NASA (CNEOS) del Jet Propulsion Laboratory a Pasadena, Califòrnia, “Tot i que molts asteroides coneguts han passat més a prop de la Terra que no ho farà Florence l’1 de setembre, tots són més petits. Florence és l’asteroide més gran que passarà tan a prop del nostre planeta  des que el  programa de la NASA per detectar i seguir asteroides va començar“.

Entre el 29 d’agost i l’1 de setembre l’antena de 70 m de diàmetre de Golstone del complex de Comunicació d’Espai Profund de la NASA va estar actuant com un radar de gran potència i abast enviant fluxos de ràdio a la zona on es trobava Florence. Del flux ràdio reflectit per l’objecte i recollit per la mateixa antena uns 23 segons després, es va poder reconstruir les formes, textura i període de rotació de l’asteroide. De l’anàlisi de les dades es confirma que Florence té un diàmetre d’uns 4,5 km, és aproximadament esfèric, té una cresta rocosa tot al llarg del seu equador, disposa d’almenys un gran cràter, dues grans regions planes i moltes altres característiques topogràfiques de petita escala. Les imatges també confirmen que Florence gira sobre si mateixa una vegada cada 2,4 hores, un resultat que ja es va determinar prèviament a partir de mesures òptiques de les variacions de brillantor de l’asteroide.

La sorpresa, però, ha estat veure que l’asteroide té orbitant al seu voltant dos petits satèl·lits. D’aquesta manera Florence seria el tercer asteroide triple conegut en la població d’asteroides pròxims a la Terra dels més de 16400 descoberts fins ara.

Els diàmetres de les dues llunes encara no són ben coneguts, però segurament estaran entre 100 i 300 metres. Els períodes orbitals de cada lluna tampoc són coneguts amb exactitud, però sembla que la lluna interior (més pròxima a Florence) orbita en 8 hores al voltant de l’asteroide mentre que l’exterior ho fa en un temps entre 22 i 27 hores.  Les imatges obtingudes per l’antena de Goldstone tenen una resolució de 75 metres i, per tant, les llunes només ocupen uns pocs píxels en les imatges i no poden revelar cap detall.

La seqüència animada que es pot veure a l’esquerra està construïda a partir d’una sèrie contínua d’imatges de radar de l’objecte. La seqüència dura unes poques hores i mostra més de dues rotacions completes de Florence, el cos gran i primari. Les llunes es poden veure clarament quan orbiten el cos principal. La lluna interna desapareix breument quan passa per darrere del cos central i les ones de ràdio del radar no li arriben. Les imatges de radar són diferents de les imatges preses amb una càmera digital però són similars a les imatges d’ultrasons. La geometria en imatges de radar és anàloga a veure un objecte des de dalt del pol nord amb la il·luminació que ve de la part superior. Els efectes de la projecció poden fer veure que les posicions de Florència i les seues llunes semblen superposades encara que no s’estiguen tocant.

L’antena de 70 m amb les que s’han fet les mesures de l’asteroide es troba al complex Goldstone Deep Space Communications, ubicat al desert de Mojave a Califòrnia,  i és un dels tres complexos que comprèn la Deep Space Network (DSN) de la NASA. El DSN proporciona comunicacions de ràdio per a totes les naus interplanetàries de la NASA (Viking, New Horizons, Juno, Cassini, …) però també s’utilitza per a la radioastronomia i les observacions de radar del Sistema Solar. La Deep Space Network de la NASA és gestionada per la Jet Propulsion Laboratory (JPL), una divisió de l’Institut de Tecnologia de Califòrnia a Pasadena.

Imatges:

1.- Imatge radar del sistema de 3122 Florence captat per l’antena de Goldstone entre el 29 d’agost i l’1 de setembre de 2017. NASA/JPL-Caltech
2.- L’asteroide Florence, un gran objecte pròxim a la Terra va passar de manera segura prop de la Terra l’1 de setembre de 2017 a una distància de 7 milions de km.  NASA/JPL-Caltech
3.- Seqüència animada de les imatges radar de l’asteroide Florence obtingudes per l’antena de 70-m del Goldstone Deep Space Communications. NASA/JPL-Caltech.
4.- L’antena de 70 m de Goldstone sota la lluna plena. 11 gener 2012. NASA/JPL-Caltech.

Una plèiade de satèl·lits ens observa contínuament per a multitud d’objectius.  La majoria d’ells són civils per aportar coneixement sobre el nostre planeta. Des de fa una any la nau Sentinel-1A gira al voltant de la Terra en una orbita polar, és a dir, passant per damunt dels pols a 693 km d’altura. Amb una resolució de només uns metres, forma part d’una constel·lació de dos satèl·lits amb els objectius principals de vigilància de la terra i de l’oceà. El segon satèl·lit serà llançat al llarg del 2016.

L’objectiu de la missió és proporcionar continuïtat de les dades d’observació de la Terra després de la fi de la missió Envisat.

L’instrument que porta Sentinel 1A és un radar de sintesi d’apertura sintètica (SAR) que emet en la banda C a 5,405 GHz.  El satèl·lit envia polsos de ràdio que en rebotar sobre la superfície terrestre són processats a bord. La diferència del temps d’arribada, la pèrdua de senyal, la reflexió del senyal, etc, ens donaran les altures de les muntanyes, la textura dels terrenys, el tipus de cultiu, el curs dels rius,… El sensor del Sentinel 1-A ofereix imatges de resolució mitjana i alta en totes les condicions de temps, pluja, núvols o neu. El C-SAR és capaç d’obtenir imatges de nit i detectar petits moviments de terra, el que fa que siga utilitzat per a la vigilància terrestre i marítima. És molt útil, per tant, en les emergències. Veieu, per exemple, les imatges que ha obtingut després dels terratrèmols al Nepal. També ací: Nepal earthquake displacement.

La imatge de Catalunya en radar que mostre va ser captada el 29 de gener passat. Es veuen perfectament les ciutats principals, les vies de comunicació, els rius i pantans i la costa.

Per al sensor radar, quan més aspra siga la superfície observada més gran serà la reflexió de l’energia de ràdio i, per tant, l’objecte serà més brillant, és a dir més blanc. D’aquesta manera, les ciutats amb molts edificis, amb moltes superfícies reflectores, retornen molt de senyal i apareixen blanques.

Les vies de comunicació, carreteres, autopistes, i els rius i pantans són superfícies llises i actuen com un espill per a les ones de ràdio que envia el satèl·lit. No es retorna cap senyal i la zona apareix negra.

D’aquesta manera, un mar en calma sembla negre en la imatge radar, mentre que un mar amb vent fort o tempesta serà brillant, a causa de la rugositat causada per l’altura de les ones.

Podeu veure la imatge de Catalunya en alta resolució en: Catalan Coast, ESA (alta resolució).

Kelsea Bennan-Vessels, presentadora del programa Earth from Space de l’European Space Agency Web TV ens detalla en anglés la imatge de Catalunya.

Us pose la traducció en català del vídeo:

Aquesta imatge de radar capta part de Catalunya al nord-est d’Espanya, incloent la ciutat de Barcelona (a la dreta), el lloc d’un dels principals ports marítims d’Europa.

Geogràficament, la regió costanera té un doble sistema de cadenes muntanyoses intercalades amb planes. Mentre que algunes àrees estan protegides, gran part d’aquesta regió costanera ha estat objecte de la degradació de la terra, principalment per l’expansió urbana, pedreres i abocadors.

Al centre-esquerra, podem veure reflexos de radar brillants de la ciutat de Lleida. A l’oest es troba la frontera entre les comunitats autònomes de Catalunya i Aragó.

Els colors blau-verd mostren paisatge de l’altiplà d’aquesta zona, on es conreen cultius com el blat, l’ordi, fruites i verdures.

Al sud de Lleida podem veure part del riu Ebre – el segon riu més llarg de la península Ibèrica. L’aigua fosca que serpenteja a través del paisatge és ben visible a causa de la presència de preses aigües avall, còpia de seguretat del flux d’aigua. El riu continua cap al sud on desemboca a la Mediterrània al Delta de l’Ebre (no a la foto).

Al llarg de la part superior de la imatge trobem els contraforts de les muntanyes dels Pirineus, conegut com el Prepirineu.

Aquesta imatge, també va aparèixer a la Terra des de l’espai programa de vídeo, va ser capturat pel radar de Sentinel-1A el 29 gener 2015.

Més informació: Scientific Background. Radar Imaging.

Imatge:
1.- Costa catalana, 29 de gener 2015. Copernicus data (2015)/ESA.
2.- Reflexió difusa (retorna senyal al satèl·lit) i especular (no retorna senyal). Interpreting SAR Images.