¿Cómo desencadena el frío la floración?

Flores de cerezo silvestre. [Joe Jenze/ Wikimedia Commons]

La primavera es sinónimo de renovación y renacimiento. Los animales salen de su letargo invernal y las plantas reverdecen y comienzan a florecer. Pero ¿por qué precisamente en esta época del año vuelven a aparecer las flores? Durante mucho tiempo se ha sabido que el frío es responsable de desencadenar la floración a través de un fenómeno denominado vernalización. En 2009, un equipo de científicos del Centro John Innes en Norwich, dirigido por Caroline Dean, identificó el gen implicado y el hecho de que este debía hallarse inactivo para permitir la floración. Ahora, el mismo equipo ha descubierto cómo ese gen es alcanzado por los factores que lo inhiben.

Durante la vernalización, las plantas «notan» que se produce un período prolongado de temperaturas bajas y «tratan» esa información para programar su período de floración. Normalmente, el gen FLOWERING LOCUS C (FLC) impide la floración. La exposición prolongada al frío induce la acumulación de una proteína llamada VIN3 (VERNALISATION INSENSITIVE 3) en las células de la planta. Pero VIN3 inactiva el gen FLC, que deja entonces de reprimir la floración. Como consecuencia, el período de frío da paso a la floración. Este mecanismo es necesario para que la planta florezca cuando las condiciones son ideales para la producción de semillas: días largos con una insolación importante, en la primavera o el verano.

Caroline Dean y su equipo estudiaron con mayor precisión cómo la proteína VIN3 inactiva el gen FLC. Observaron en una población de plantas mutantes de Arabidopsis thaliana, que una de ellas no reaccionaban de forma normal a las bajas temperaturas. Al centrarse en su genoma, los investigadores descubrieron una mutación del gen FLC en solo un par de bases, lo suficiente para impedir el proceso de vernalización. Los experimentos demostraron que cierta proteína, VAL1, reconocía la secuencia del gen FLC. En el núcleo celular, el ADN se compacta alrededor de unas proteínas llamadas histonas. VAL1 recluta componentes que cambian la estructura de estas histonas. Ello modifica la conformación del ADN, el cual permite a la proteína VIN3 inactivar el gen represor de la floración. Sin embargo, en la planta mutada, la proteína VAL1 es incapaz de reconocer la secuencia de ADN, por lo que no puede prepararlo para que VIN3 inactive el gen.

La mejor comprensión del mecanismo de la vernalización podría ayudar a gestionar mejor los cultivos y maximizar su rendimiento.

Más información en Science

Sangre delatora

GETTY IMAGES

El ADN hallado en el escenario del crimen ayuda a los peritos medicolegales a descubrir la identidad de los sospechosos. La información genética puede arrojar una coincidencia en una base de datos policial o aportar pistas sobre los rasgos físicos, como el color de los ojos o del cabello. Pero el análisis del ADN lleva su tiempo y eso es todo un lujo en muchas ocasiones. Jan Halámek, químico de la Universidad de Nueva York en Albany, investiga nuevas formas de reducir rápidamente el número de sospechosos: su descubrimiento más reciente es un marcador bioquímico de la sangre que indica la edad aproximada de una persona.

La enzima fosfatasa alcalina (ALP) se libera durante el crecimiento óseo y suele alcanzar el máximo a los 18 años en la mujer y a los 19 en el varón, para disminuir a partir de entonces con la edad. Tal y como describen en Analytical Chemistry, Halámek y sus colaboradores recurren a ella como un indicador indirecto de la edad. Hasta el momento han logrado predecir con una precisión del 99 por ciento si una muestra ficticia de sangre enriquecida con diversas concentraciones de ALP procedía de una persona sana mayor o menor de 18 años. Halámek intenta ahora acotar aún más la franja de edad.

El estudio era pequeño (se realizó con menos de 200 muestras) y la estrategia todavía no se ha puesto a prueba en situaciones reales. Además, ya existen métodos basados en el análisis del ADN, más lentos, que indican con más precisión la edad, aclara Manfred Kayser, biólogo molecular del centro médico Erasmus, en los Países Bajos. Pero Halámek cree que su prueba podría complementar los análisis existentes y de otro tipo. Espera que las pruebas enzimáticas acaben dando los resultados en el acto, como las modernas pruebas de la glucosa y de embarazo, que se efectúan donde está el paciente. Si se hallan niveles elevados de ALP, explica, los investigadores podrán descartar con rapidez a los sospechosos de cierta edad. Así se podrán excluir muchísimas muestras sin que sea necesario remitirlas al laboratorio de genética.

En experimentos previos, su equipo descubrió que otros biomarcadores, como la creatina cinasa y la alanina aminotransferasa, permiten averiguar si la sangre pertenece a un hombre o a una mujer.

ANDREW PETER SMITDH PARA IYC

La cincia le da la razón a Popeye

Después estar tomando una pequeña dosis de nitrato inorgánico durante tres días, la gente en buen estado de salud consume menos oxígeno durante el ejercicio, con lo que se aumenta su rendimiento. Un estudio publicado en el número de febrero de la revista Cell Metabolism señala que esta mejora en la ejecución del ejercicio es debido a la mejora de la eficiencia de las mitocondrias de nuestras células para obtener energía.

Las mitocondrias son los “pulmones” de las células. Ellas realizan la oxidación (degradación) de los ácidos grasos, azúcares y aminoácidos, para obtener energía en forma de ATP. El ATP es la molécula energética necesaria para las funciones celulares, la “energía” que necesitamos para que funcionen nuestras células, que a su vez hacen que funcione el organismo entero y desarrolle cualquier tipo de función: desde el hablar, hasta correr los cien metros lisos, pasando por la digestión, la escritura o el pensamiento. Existen múltiples evidencias científicas que han demostrado que las mitocondrias responden a una gran variedad de estímulos externos mejorando su eficiencia. Por ejemplo, responden activamente al ejercicio aeróbico, a las hormonas tiroideas, a la insulina o a la presencia de proteínas. Con este nuevo estudio, hay que añadir a estos factores que afectan a la fisiología mitocondrial la ingesta de nitrógeno en la dieta diaria.

El grupo de investigación dirigido por Eddie Weitzberg del prestigioso instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia), realizó el estudio comparando los resultados de un grupo de voluntarios a los que se le aportó nitrato en la dieta, con los de un grupo control que tomó un placebo. En el estudio se analizó la capacidad de síntesis de ATP en las mitocondrias aisladas de una biopsia muscular y su tasa de consumo de oxígeno, encontrando que aquellos que habían consumido nitratos producían más ATP (energía) mitocondrial (sin aumentar el número de mitocondrias) por cantidad de oxígeno consumida. Para corroborar este dato de laboratorio, el grupo de investigación realizó además pruebas deportivas a los participantes, observando que aquellos que habían consumido nitrato aumentaban su rendimiento y consumían menos oxígeno De esta manera confirmaron macroscópicamente los resultados obtenidos a nivel celular (microscópicamente).

La explicación del efecto que los autores postularon fue la siguiente: (resumiendo mucho) Para sintetizar el ATP, las mitocondrias necesitan que exista un gradiente de protones. Al oxidar los ácidos grasos, azúcares y proteínas, se generan electrones que entran en la cadena de transporte electrónico de la mitocondria. Este “movimiento” de electrones, hace que se “bombeen” protones al interior de la mitocondria (al espacio intermembrana, más concretamente), protones que al volver a salir generan la síntesis de ATP a través de la ATP sintasa (sería como pagar el peaje de la autopista, al salir pagamos; pues los protones al salir "pagan" haciendo que se sintetice ATP) (Figura1). Lo que pasa es que la mitocondria nunca es 100% efectiva, siempre se pierden protones (salen sin pagar), y esto es porque existen proteínas en la membrana (como la UCP3 o la translocasa) que permiten que salgan estos protones sin que se sintetice ATP (los “cuelan” y permiten que salgan sin “pagar” el peaje) (Figura 1). Pues bien, estos autores han encontrado que el nitrato provoca la reducción en la expresión de estas dos proteínas mitocondriales que permiten ese paso de protones sin formación de ATP. El nitrato actuaría entonces como un vigilante de la autopista, evitando que la gente saliese sin pagar el peaje. Al haber menos proteínas de este tipo, hay menos “fugas” de protones, con lo que más protones participan en la síntesis de ATP, más energía se genera y, por lo tanto, mejor es el rendimiento del ejercicio.

Figura 1. Esquema de la cadena de transporte de electrones y protones localizado en la membrana de la mitocondria. Se puede observar como al pasar los protones por la ATP sintetasa ("ATP synthase" en la figura) se produce la síntesis de ATP, mientras que al pasar estos por la Translocasa ("Adenine nucleotide translocase", en azul en la figura) o la UCP3 (en amarillo en la figura), no se produce la síntesis de ATP.
¿Y dónde encontrar los nitratos y nitritos en la dieta? Pues en las frutas y verduras. Y entre estas, las espinacas son de las que tienen más cantidad por gramo. Por lo tanto, en cierto modo, como bien decía Popeye, el comer espinacas te “hace más fuerte”.

Por supuesto, nuevos estudios son necesarios para corroborar estos resultados y dilucidar con claridad los mecanismos moleculares por los que se producen los efectos observados. Además, como en todo, una ingesta excesiva de nitratos también puede ser perjudicial y se ha visto relacionada con un aumento en la incidencia de cánceres, por lo que las modificaciones exageradas de la dieta siempre tienen que ser supervisadas por un profesional.

Realmente la importancia de este estudio radica en la demostración de que la eficiencia de la actividad mitocondrial puede mejorarse mediante la dieta, es decir, en darle una explicación a nivel molecular de algo que había sido demostrado repetidas veces: que las frutas y verduras son saludables. Como se ha dicho anteriormente, las frutas y verduras, sobre todo las espinacas, el apio y la lechuga, son ricos en nitratos y nitritos. Si llevamos una dieta equilibrada en la que estén presentes todos los grupos alimentarios pero ponemos énfasis en la presencia de frutas y verduras, además de disminuir los riesgos de sufrir enfermedades cardiovasculares, estaremos mejorando la eficiencia energética de nuestras células, lo que se traducirá en un mejor rendimiento en cualquiera de las tareas que desempeñemos.

Referencia

Larsen FJ, Schiffer TA, Borniquel S, Sahlin K, Ekblom B, Lundberg JO, & Weitzberg E (2011). Dietary inorganic nitrate improves mitochondrial efficiency in humans. Cell metabolism, 13 (2), 149-59 PMID: 21284982

Julio Rodriguez para IyC

La intrincada vida de Dolly

Veinte años después de convertirse en el primer mamífero clonado, recordamos a la ilustre oveja escocesa

Seguramente muchos recordaréis sus ojos de cordero mirando a las cámaras en el inverno de 1997. Rodeada de periodistas, Dolly saludaba al mundo y con sólo seis meses de edad se convertía en el animal de moda, a la vez milagro biomédico y objeto de preocupación ética. Había nacido en el verano anterior tras un proceso de gestación peculiar: un grupo de científicos había insertando el núcleo de una célula de oveja adulta en un óvulo vacío. Por ello, en lugar de compartir la mitad del material genético con cada uno de sus padres, Dolly era idéntica a la oveja que había donado el núcleo celular y se convertía en el primer mamífero clonado.

Dolly rodeada de periodistas (arriba) y proceso de clonación que dio lugar a su embrión (abajo). Ambas imágenes extraídas de www.roslin.ed.ac.uk

En los últimos años he tenido la suerte de empaparme más y más de esta fascinante historia. Dolly nació en el Instituto Roslin, situado en una aldea a pocos kilómetros de Edimburgo, la ciudad en la que resido. Y la Universidad de Edimburgo ha decidido crear un archivo con todos los materiales que documentan su vida. Esto es una mina de oro para cualquier historiador y por ello decidí embarcarme en un proyecto que sitúa a Dolly en una trayectoria larga de investigación en genética animal.

Lo primero que sorprende del archivo es que la historia de Dolly puede remontarse 100 años atrás. La ganadería ha sido siempre una actividad económica fundamental en Escocia y, al menos desde finales del siglo XIX, los científicos colaboraron con ella. En Edimburgo, el biólogo James Cossar Ewart estudió las ventajas de cruzar, de forma selectiva, distintas especies de animales y convirtió la capital escocesa en pionera en la nueva ciencia de la genética.

Durante la década de 1930 se creó en la Universidad de Edimburgo el Instituto de Genética Animal y, en 1947, la llamada Animal Breeding Research Organisation (ABRO). Esta organización se encargaba de ayudar a los ganaderos a desarrollar variedades más productivas de cerdos, vacas, ovejas y otros animales de consumo humano. Durante los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial cumplió una función fundamental, ayudando a paliar el racionamiento y problemas alimenticios en el Reino Unido. Conrad Hal Waddington, uno de los genetistas británicos más prometedores del momento, se trasladó de Cambridge a Edimburgo para convertirse en referente científico de estas nuevas instituciones.

Arriba, Ewart posa con Romulus, híbrido de una cebra y caballo, hacia 1899. Abajo, experimentos con aves en el Instituto de Genética Animal. Ambas imágenes extraídas de https://towardsdolly.wordpress.com/

La fama de los genetistas escoceses se fue disipando a medida que los británicos comían mejor. En un Reino Unido crecientemente urbano, la agricultura y el cruzamiento de animales se veían cada vez más como una reliquia. A principios de los 80, Margaret Thatcher estuvo a punto de cerrar ABRO en su política de reducir recursos y aumentar la eficiencia económica de la ciencia. Waddington ya estaba entonces jubilado y sus sucesores respondieron con un plan de modernización que introducía en las ciencias agrícolas las nuevas técnicas de ingeniería genética.

El plan fue desarrollado por Richard Lathe y John Clark, dos jóvenes biólogos moleculares con una formación distinta a la de los científicos tradicionales de ABRO. Su objetivo era obtener ovejas genéticamente modificadas que expresaran en su leche proteínas útiles para el tratamiento del enfisema pulmonar, hemofilia y otras enfermedades humanas. Dentro del clima de creciente privatización y comercialización de la ciencia en los años 80, crearon una empresa biotecnológica, Pharmaceutical Proteins Limited (PPL), para vender las proteínas a multinacionales farmacéuticas. animal.

La primera oveja transgénica fue Tracy, que nació en 1990. Para entonces, los laboratorios de genética animal en Edimburgo se habían trasladado a una antigua granja experimental de ABRO situada en Roslin. Los científicos pronto se dieron cuenta de que la leche no producía la cantidad de proteínas terapéuticas suficiente para una distribución comercial, posiblemente porque el embrión de Tracy no había asimilado bien la modificación genética. Fue entonces cuando se plantearon crear embriones artificiales y cuando el proyecto ganó un nuevo protagonista: Ian Wilmut, un experimentado embriólogo considerado a la postre padre de Dolly.

El equipo comenzó a utilizar entonces la técnica de transferencia nuclear, ideada por Wilmut y consistente en insertar núcleos celulares en óvulos como medio para crear embriones. De ahí nacieron tres ovejas más: Megan y Morag (a partir de núcleos de células sexuales en 1995) y Dolly (a partir de una célula adulta en 1996). Además de Wilmut, fue básico el papel de otro científico, Keith Campbell, que consiguió eliminar las características adultas de los núcleos celulares y revertirlos a estado embrionario. Este rebobinado celular es lo que convertía en clones o copias exactas de las donantes de los núcleos a las ovejas que nacían de los embriones.

Arriba, cuerpo disecado de Tracy (oveja transgénica pero no clonada). Abajo, Megan y Morag (ovejas clonadas pero no transgénicas, al igual que Dolly). El cuerpo de Tracy fue adquirido por el Museo de la Ciencia de Londres y el de Dolly puede verse en el Museo Nacional de Escocia. Imágenes extraídas de www.sciencemuseum.org.uk y www.roslin.ed.ac.uk

Dolly ganó una enorme popularidad como primer mamífero idéntico a otro animal adulto. Sin embargo, el proyecto que motivó su clonación nunca llegó a materializarse: las ovejas genéticamente modificadas (incluso aquellas obtenidas por transferencia nuclear) eran incapaces de producir suficientes proteínas terapéuticas. Las pocas proteínas que se obtuvieron en cantidad apreciable quedaron atrapadas en interminables ensayos clínicos.

Estos accidentes no impidieron que Dolly se convirtiese en una permanente fuente de inspiración. Además de los debates éticos sobre clonación y su posible aplicación a humanos, la oveja ha sentado las bases para importantes desarrollos en células madre y medicina regenerativa. Su legado, que continúa hoy pese a su muerte prematura en 2003, nos enseña que la imaginación científica no se puede coartar con políticas restrictivas. En otras palabras, la ciencia siempre dará resultados, aunque no sean los previstos.

Campbell (izquierda) y Wilmut (derecha) junto con algunas de sus ovejas: https://fuentedelaeternajuventud.wordpress.com/2012/10/23/ranas-ovejas-y-celulas-en-el-camino-al-nobel/

Miguel García Sancho para IyC

cerca pero no demasiado

El pasado 9 de enero, el asteroide Apofis, de unos 300 metros de diámetro, se aproximó a la Tierra. Aunque pasó a una distancia tranquilizadora (mucho más allá de la órbita de la Luna), el objeto no se había acercado tanto a nuestro planeta desde 2004, año en que fue descubierto. Poco después de su hallazgo, los astrónomos temieron durante un tiempo que Apofis impactase contra la Tierra en un futuro, pero las últimas observaciones han atenuado estas preocupaciones. Con todo, Apofis se acercará mucho más en 2029, cuando pasará a unos 35.000 kilómetros de la Tierra (unas cinco veces el radio de nuestro planeta). Y, al menos por el momento, sigue existiendo una minúscula probabilidad de colisión para 2036.

El caso de Apofis se asemeja al de otros asteroides potencialmente peligrosos. En un principio, la incertidumbre inicial en el cálculo de su órbita revela una probabilidad de que el objeto golpee algún día nuestro planeta, pero observaciones posteriores rebajan ese riesgo hasta niveles insignificantes.

Así sucedió con el asteroide 2011 AG5, al que inicialmente se asoció una pequeña probabilidad de impacto para el año 2040. Descubierta hace dos años, esta roca de 140 metros de diámetro es una de las que hasta la fecha han obtenido una puntuación superior a 0 en la escala de Turín. Esta cuantifica el riesgo de que un cometa o un asteroide impacte contra la Tierra con una valoración comprendida entre 0 y 10. La de Apofis es 0.

En 2011, el asteroide 2011 AG5 recibió una puntuación igual a 1, lo que se traduce en una colisión «extremadamente poco probable, sin razón para la atención o alarma del público». Este resultado lo equiparó con el asteroide más amenazador detectado hasta el momento, 2007 VK184, al que se le asigna una probabilidad de impacto de 1 entre 1820 para el año 2048.

Sin embargo, nuevos datos publicados el pasado diciembre disiparon la amenaza del 2011 AG5. En octubre, David Tholen, astrónomo de la Universidad de Hawái, y otros investigadores determinaron su órbita con una precisión suficiente como para limitar los posibles itinerarios que el objeto seguirá en el futuro. Sus resultados implican que, en 2040, 2011 AG5 pasará junto a la Tierra a la tranquilizadora distancia de unos 900.000 kilómetros (la separación media entre la Tierra y la Luna asciende a unos 380.000 kilómetros). «En conclusión, no existe riesgo de impacto para el año 2040», señala Tholen.

Jhon Matson para IyC

Intuitivamente, ¿cuan cercana está Proxima B?

Se ha anunciado recientemente que la estrella más cercana a nuestro sistema solar, Próxima Centauri, posee un planeta parecido a la Tierra. El descubrimiento podrá alentar el envío de algún tipo de sonda que lo investigue de cerca en el futuro; sin embargo, no es previsible que algo así pueda suceder pronto ya que Próxima Centauri está tremendamente lejos de nosotros, tanto que es difícil de concebir.

Hace dos semanas se anunció que la estrella más cercana a nuestro sistema solar, Próxima Centauri, posee un planeta de masa algo mayor que la de la Tierra orbitándola a una distancia que le permitiría tener agua líquida, un requisito que es estimado necesario (aunque no suficiente) para poder albergar vida tal y como la conocemos. El hecho de que exista un planeta de estas características orbitando a la estrella más cercana a nosotros fuera del Sistema Solar a buen seguro supondrá un gran aliciente para intentar enviar en el futuro algún tipo de sonda que lo investigue de cerca; sin embargo, no es previsible que esto pueda suceder en el futuro inmediato ni a medio plazo ya que Próxima Centauri y su planeta, bautizado como Próxima b, están tremendamente lejos de nosotros, tanto que es difícil de concebir.

Sabemos que todas las medidas del Universo son abrumadoramente vastas. Cuando hablamos del número de estrellas o de galaxias que contiene y de la lejanía entre ellas, todos somos conscientes de que los números a manejar son extraordinariamente grandes. Sin embargo, a pesar de esto, cuando el tema de las dimensiones del Universo sale a colación en alguna conversación informal, constato que todas las personas presentes (generalmente no familiarizadas con temas de esta índole) piensan que esas dimensiones son menores de lo que realmente son.

Para comprobarlo, siempre hago el siguiente planteamiento: imaginemos que reducimos el sistema Sol-Tierra de forma que la distancia entre los dos cuerpos sea de un metro. En esta escala, los 150 millones de kilómetros que de media separan a la Tierra del Sol se han comprimido en un metro; el Sol sería ahora como un garbanzo que apenas alcanzaría un centímetro de diámetro mientras que el diámetro de la Tierra sería como el de un pelo humano y una aún más minúscula Luna giraría en torno a la Tierra a tan solo 2,5 milímetros de distancia. Ahora, si colocamos ese diminuto Sol, ese garbanzo, en el punto central de un campo de fútbol con la casi imperceptible Tierra a un metro de él, ¿dónde cree usted que estaría la estrella más cercana al Sol? Piénselo por un momento y trate de responder antes de seguir leyendo. Daré la respuesta al final.

El Sol es una estrella más de las entre cien y cuatrocientas mil millones de estrellas que se estima que contiene nuestra galaxia, la Vía Láctea. El tamaño de la Vía Láctea es casi imposible de imaginar, tiene un diámetro de alrededor de un trillón de kilómetros, un 1 seguido de 18 ceros. Para poder manejar números más pequeños a la hora de tratar con distancias cósmicas, los astrónomos hablan en términos de parsecs y kiloparsecs, pero nosotros lo haremos en términos de lo que recorre la luz en un tiempo determinado. En este tipo de unidad de medida, el diámetro de la Vía Láctea es de 100.000 años-luz. Esto quiere decir que la luz, viajando a 300.000 kilómetros por segundo, tardaría 100.000 años en recorrer la galaxia de un extremo a otro.

Estrellas más cercanas al Sol con distancias expresadas en años-luz. Fuente: NASA/Penn State University.

Dentro de los cientos de miles de millones de estrellas que contiene nuestra galaxia, es de esperar que exista una estrella que sea la más cercana a la que nosotros orbitamos. Resulta que es un grupo de tres estrellas, muy cercanas entre sí, el más próximo a nuestro sol. Este grupo recibe el nombre de Alpha Centauri, y se aprecia como un único punto desde la Tierra. Las dos estrellas más visibles de este grupo, Alpha Centauri A y Alpha Centauri B, forman un sistema binario que se encuentra a algo más de 4,3 años-luz de nosotros mientras que una tercera estrella, llamada Próxima Centauri, se encuentra un tanto más cerca de nosotros, a 4,2 años-luz, constituyéndose así como la más próxima a nuestro sistema solar.

Una distancia de 4,2 años-luz es equivalente a casi 40 billones de kilómetros, un 4 seguido de 13 ceros. Comparemos esto con cifras asociadas a la actividad humana en el espacio hasta la fecha. La máxima distancia de la Tierra a la que los humanos han volado se alcanzó en abril de 1970 cuando la tripulación del Apolo 13 pasó por detrás de la Luna a una altitud de 254 km sobre su superficie, lo que la situó a 400.171 km de la Tierra. Esto es apenas 1,33 segundos-luz de distancia a nuestro mundo, la máxima a la que ha estado el ser humano hasta el día de hoy.

Cuando hablamos el año pasado acerca de por qué es difícil ir a Marte, tal vez el ambicioso próximo objetivo a conquistar en nuestro sistema solar, vimos que las dificultades para posar allí seres humanos derivaban principalmente de la distancia a ese planeta. Y, sin embargo, cuando trasladamos a unidades de tiempo-luz los 55 millones de km de distancia más cercana o los 400 millones de km de distancia más lejana a la que la Tierra puede estar del planeta en su recorrido orbital alrededor del Sol, estas distancias resultan ser equivalentes a 3 minutos-luz y a 22 minutos-luz respectivamente, comparables a los 8,3 minutos-luz que nos separan de nuestra propia estrella. Ciertamente, estas distancias palidecen ante la de Próxima b a pesar de ser el exoplaneta más cercano a nosotros.

Sonda Voyager 1. Fuente: NASA/JPL-Caltech.

A día de hoy, la sonda Voyager 1, lanzada al espacio en 1977, es el artefacto humano que más se ha alejado de nuestro sistema solar. La Voyager 1 entró en el espacio interestelar en agosto del 2012 y en la actualidad se encuentra mucho más lejos que Plutón, a algo más de 20 mil millones de kilómetros del Sol, una distancia absolutamente increíble, pero que es de tan solo casi 19 horas-luz, lo que la hace básicamente imperceptible frente a los 4,2 años-luz que nos separan de nuestra estrella más cercana fuera del Sistema Solar y de su planeta.

Voyager 1 es también el artefacto humano más veloz alejándose del Sol en la actualidad. Cada año recorre 3,6 veces la distancia de la Tierra al Sol, casi 540 millones de km cada año, equivalente a viajar a 17 kilómetros por segundo, unos 61.500 kilómetros por hora. A esta velocidad tan increíble, Voyager 1, sin embargo, aún tardaría 74.000 años en alcanzar Próxima Centauri. Como curiosidad, los seres humanos que han viajado a la mayor velocidad con respecto a la Tierra fueron los de la tripulación del Apolo 10, que casi llegaron a alcanzar los 39.900 kilómetros por hora, o unos 11 km por segundo, cuando se dirigían de vuelta a la Tierra desde la Luna (un valor muy próximo era el alcanzado en todas las misiones lunares Apolo); una velocidad extraordinaria, pero que les habría hecho tardar 114.000 años en llegar a Próxima Centauri. Como vemos, las cifras ponen en contexto lo lejos que está de nosotros Próxima Centauri a pesar de ostentar el título de ser la estrella más cercana.

Volviendo a la pregunta que formulé al principio del escrito, si usted es una persona interesada en asuntos relacionados con el espacio, posiblemente ya era conocedor de la respuesta o tenía una idea aproximadamente correcta acerca de cuál podría ser la solución; pero cuando hago esta pregunta durante alguna conversación informal, la mayor parte de la gente contesta que la estrella más cercana estaría en algún lugar del terreno de juego. Algunos me dicen que estaría algo más allá del círculo central, otros que en una de las porterías o acaso en uno de los corners. Menos personas me dicen que la estrella más cercana estaría en las gradas, tal vez en el gallinero, y aún muchos menos me dicen que estaría fuera del campo, tal vez en una calle aledaña. Nunca nadie se aproximó mínimamente a la realidad.

Nadie me contestó nunca que la estrella más cercana al Sol no estaría ni en el campo ni en las gradas ni en una calle aledaña fuera del estadio, que ni siquiera estaría en el mismo barrio o a unas cuantas paradas de autobús, que ni siquiera estaría en la misma ciudad, que ni siquiera en la misma provincia. La estrella más cercana estaría a casi 270 kilómetros de ese garbanzo en el punto central de ese campo de fútbol, la distancia en línea recta que separa Madrid de Zaragoza... de cientos de miles de millones de estrellas en la galaxia... nuestra estrella más cercana.

Eduardo Garcia Llama para IyC

Juliter, el acelerador de partículas del Sistema Solar

"Bienvenidos a Júpiter, el acelerador de partículas más grande del Sistema Solar".  Así debería rezar un hipotético anuncio de bienvenida para la sonda interplanetaria Juno, que en días recientes ingresó a los dominios electromagnéticos del gigante. Hoy, 3 de Julio de 2016, un día antes del histórico arrivo de Juno a su destino alrededor del planeta, repasamos algunos hechos sorprendentes sobre la invisible envoltura de campos, radiación y partículas que rodean permanentemente al gigante del sistema solar.

La sonda Juno esta hoy adentro de la estructura física más grande del Sistema Solar: la magnetosfera de Júpiter.  Con un volumen cientos de veces mayor que el del mismo Sol y una elongada cola que se etiende desde las vecindades de Júpiter hasta más allá de la órbita de Saturno, este complejo enredajo de campos electromagnéticos, radiación y plasma, es un monstruo invisible que mantiene atrapados átomos ionizados y electrones que se desprenden de la atmósfera del planeta y de sus lunas.  Estas partículas son aceleradas hasta alcanzar a veces velocidades cercanas a las de la luz, creando en el proceso el acelerador de partículas más grande del Sistema Solar.

Arriba: el acelerador de partículas más grande del sistema solar (la magnetosfera de Júpiter). Abajo: el más poderoso acelerado de partículas en los dominios del sol (el LHC de la Tierra). No sabe uno si sorprenderse mas por las dimensiones de aquel que es creado por la naturaleza alrededor de Júpiter o por la potencia de uno desarrollado por la civilización inteligente que habita la superficie de uno de los planetas enanos del sistema solar. Crédito de la imagen arriba: NASA Goddard.

Si bien nuestro LHC (Large Hadron Collider) sigue ostentando el record de ser la máquina en el sistema solar capaz de acelerar partículas a la mayor velocidad (algunos protones dentro de sus anillos se quedan cortos por tan solo 10 km/h de alcanzar al velocidad de la luz), su volumen y masa son infinitesimales comparados con el acelerador de partículas más grande del sistema solar.

Pero el acelerador de partículas alrededor de Júpiter no es un milagro de la naturaleza.  En realidad cualquier planeta de su tamaño y composición localizado en las vecindades de una estrella relativamente activa, desarrollará tarde o temprano un acelerador como el visto alrededor del gigante.  No hay que ir muy lejos.  La Tierra tiene su propio acelerador (o deberíamos decir más bien su propio contenedor de partículas de alta energía) conocido como los cinturones de Van Allen. Satélites y astronautas por igual lo han visitado, a veces sin querer queriendo.

Ahora que Juno se zambullirá en este acelerador para estudiarlo, echemos un vistazo rápido a algunas de las características más sorprendentes de este monstruo invisible.

La imponente magnetosfera de Júpiter que encierra el más grande acelerador de partículas del Sistema Solar. Las líneas blancas muestran las invisibles líneas del campo magnético del planeta, deformadas por efecto del viento solar y de gases cargados provenientes de la atmósfera del planeta y de la luna Io. Los volcanes de esta última crean una dona de partículas (nube amarilla) que rodea al planeta como un hula-hula. Se muestran también las órbitas de las Lunas Galileanas. Todo esta a escala excepto el tamaño de las Lunas. Crédito: Max Planck Institute.

La magnetosfera de Júpiter es creada por la interacción entre el campo magnético de Júpiter (si, Júpiter es un inmenso imán como la Tierra) y la catarata de partículas y campos magnéticos que fluyen permanentemente desde el Sol y que llamamos el viento Solar.

El viento solar viaja libremente por el casi vacío interplanetario a velocidades que superan aquellas a las que viajaría cualquier onda en este enrarecido medio.  Al acercarse a Júpiter, y a cualquier planeta con un campo magnético (incluyendo la Tierra), el viento, que esta formado por partículas cargadas de electricidad (principalmente protones y electrones) se encuentra con un obstáculo inesperado y se frena subitamente como lo haría el agua al encontrar una piedra en el cauce de una quebrada.

Como lo hace el agua el en movimiento al encontrar de súbito un obstáculo, el viento solar y los campos que él transporta, se arremolinan alrededor del campo magnético de Júpiter creando una región de turbulencia conocida como la "vaina magnética" (o magnetosheath para el gringo).  El paso de Juno por esta "cascara" de espuma magnética, quedo registrado por los instrumentos a bordo de la nave el pasado 24 de Junio (ver imagen abajo) y marco la llegada de la sonda al primer "anillo de seguridad" del planeta. 

Júpiter le da la bienvenida a Juno a su poderosa magnetósfera. En el gráfico se muestra la intensidad de campos eléctricos oscilantes (codificada en color, donde rojo son ondas eléctricas más intensas) alrededor de la nave durante su viaje hacia Júpiter, y el cambio que sufre la frecuencia de esas ondas cuando se aproxima al planeta. La característica más notoria es el cambio repentino de frecuencia que se produce a una distancia de aproximadamente 128 veces el radio de Júpiter, cuando la nave ingresa en una zona turbulenta del campo magnético del planeta conocida como la magnetosheath, justo la parte más exterior de la envoltura magnética de Júpiter. Créditos: NASA/JPL, Waves Instrument, University of Iowa

Adentro de la "cáscara" reina un caos magnético.  Una brújula apuntaría en todas direcciones sin decidirse por dónde esta el polo del planeta o el del Sol.  700,000 kilómetros más adentro, sin embargo, las cosas cambian nuevamente.  Es allí donde comienza el acelerador.  

En una inmensa superficie con forma de gota alargada y aproximadamente 100 veces más grande que el planeta mismo, corrientes eléctrica transportadas por electrones que una vez pertenecieron al Sol y otros que vivían en las lunas de Júpiter, marcan la frontera, invisible al ojo humano, entre el exterior del campo magnético de Júpiter y su interior.  Los científicos llaman a esta frontera la magnetopausa.  

Adentro de la magnetopausa las brújulas no tienen ninguna duda: todas apuntan en la dirección de los polos de Júpiter.  Atrás quedo el viento solar y los dominios electromagnéticos del Sol.  Bienvenidos al reino de Júpiter.

Una imagen similar a la anterior pero esta vez mostrando ondas eléctricas atrapadas dentro de la magnetosfera de Júpiter. La flecha indica justamente el borde de esa burbuja magnética que todos los planetas gigantes como él crean a su alrededor, aislando su entorno del rio de partìculas y campos a su alrededor producidos por el Sol. Al límite interno de esa burbuja se lo llama la magnetopausa. Créditos: NASA/JPL, Waves Instrument, University of Iowa

Casi todas las naves que han visitado a Júpiter, desde los setenteros Pioneers hasta la más reciente New Horizons, se han aventurado adentro de la magnétosfera de Júpiter, traspasando, así sea por unas horas o días, las barreras invisibles descritas arriba.  Juno, sin embargo, se atreverá a penetrar y permanecer por meses cerca a lugares donde otras apenas si se han asomado: los peligrosos cinturones de radiación.  

Es en esas regiones de la magnetosfera de Júpiter donde ocurre la verdadera acción en este gigantesco acelerador de partículas.  Para usar una analogía, lo que hará Juno es comparable a lo que haría un atrevido técnico al meterse a los túneles del LHC, cerca de donde están los monstruosos detectores ATLAS o CMS, mientras el acelerador esta prendido a toda máquina; en su lugar, Cassini y New Horizons apenas si permanecieon en el parqueadero afuera del edificio de visitantes, cuando el acelerador de partículas estaba apagado.

La órbita de Juno esta diseñada para que evite en la medida de las posibilidades las zonas más peligrosas de los cinturones de radiación que lo rodean. Aún así estará más cerca de esos cinturones de radiación y más tiempo como no lo ha estado ninguna sonda. En la animación abajo se muestra la relación entre la órbita de la sonda y los dinámicos cinturones. Crédito: NASA/JPL/Caltech.

Los cinturones de radiación son enormes donas hechas de plasma (gases electrizados) alimentados por materia que una vez fue expulsada por volcanes de Io o acelerada hacia afuera desde la parte más alta de la atmósfera de Júpiter.  Campos eléctricos monstruosos, ondas magnéticas super energéticas (ondas de Alfven para los más ñoños), sumados estos al efecto de honda que crea la rápida rotación del planeta, aceleran las partículas allí adentro hasta velocidades muy grandes.  Los astrofísicos miden la energía de las partículas en estas condiciones en mega electronvoltios (MeV).  

Para hacerse a una idea de cuánto es 1 MeV, un electrón acelerado en una lámpara fluorescente de una oficina tiene una energía cercana a 0.001 MeV.  Los rayos X con los que ven el interior de nuestros cuerpos alcanza 0.01 MeV.  Rayos gama nocivos emitidos por sustancias radiactivas tienen tan solo 1 MeV.  Las partículas aceleradas dentro de los cinturones de radiación de Júpiter pueden alcanzar los 50-100 MeV.  Pero esta es apenas la energía que tienen los protones en la primera fase del LHC; al alcanzar su máxima velocidad la energía de los protones en el acelerador enano llega a ser tan grande como ¡8 millones de MeV!.

Sin embargo, a diferencia del LHC, en el que se aceleran unos pocos miligramos de protones a altísimas energías, en los cinturones de radiación de Júpiter hay miles de toneladas de plasma girando continuamente.  Miles de kilogramos de estas partículas bombardean la superficie de las lunas que tienen la mala suerte de estar allí, pero también de las naves que se atreven a zambullirse en medio de la acción.

Se cálcula que si una nave con astronautas se aventurará adentro del acelerador de partículas natural alrededor de Júpiter, sin usar para ello ninguna protección diferente de las delgadas paredes de aluminio de las sondas tripuladas, cada astronauta recibiría una dosis de radiación 1,000 veces mayor que aquella que es considerada mortal.  ¡Un suicidio muy elegante!.  

Aunque estamos lejos de ver humanos llegando a Júpiter, la ciencia ficción lleva años soñando con ello (ver imagenes abajo).  Lamentablemente el riesgo de la radiación al interior de la magnetosfera del planeta, ha sido o bien minimizado o a veces obviado completamente. 

La ciencia ficción ha imaginado la llegada de naves tripuladas a las cercanías de Júpiter y sus lunas, peligrosamente cerca de los cinturones de radiación. Arriba: imagen del clásico de ciencia ficción, 2010, secuela de 2001: una Odisea Espacial; en la película se muestra incluso una caminata espacial sobre la superficie de Io. Abajo: imagen de la reciente película Europa Report. En esta se trata con mayor precisión el tema de la protección contra la radiación en la superficie de la expuesta luna

Pero, si la magnetósfera de Júpiter con sus campos y partículas, es invisible a las cámaras, los ojos o el telescopio, ¿cómo sabemos en primer lugar que esta ahí?. Mucho antes que llegaran las primeras sondas robóticas y experimentaran la lluvia de partículas que afecta a todo lo que se acerca al planeta, la existencia de un monumental campo magnético lleno de plasma acelerado a altas velocidades había sido deducida por las copiosas ondas de radio provenientes del planeta gigante.  Júpiter, para ponerlo en pocas palabras, es la segunda estación de radio más poderosa del Sistema Solar (la primera es el Sol).  A diferencia de nuestra estrella, la fuente de buena parte de las ondas de radio de Júpiter, especialmente las más largas, son electrones obligados a describir complejos bucles en el campo magnético del planeta.  La intensidad y la frecuencia de esas ondas de radio dan una idea a la distancia de lo que podríamos esperar.

Los aceleradores de partículas en la Tierra también emiten ondas electromagnéticas: radio, luz visible y hasta rayos X.  Sin embargo estas ondas se mantienen confinadas por que pueden ser peligrosas para los científicos que los operan.  Pero es precisamente por esta razón que a la radiación proveniente de la magnetósfera de Júpiter se le da el nombre de "radiación sincrotrón" y "radiación ciclotrón", dos de los tipos de aceleradores de partículas que contruimos en la Tierra.

De modo que mañana, cuando su amigo radioaficionado le sintonice a Júpiter, recuerde que esta recibiendo la emisora del acelerador de partículas más grande del sistema solar.

Existe una forma más fascinante de "ver" las partículas atrapadas en la magnetosfera de Júpiter.  Cerca a los polos del planeta las líneas de fuerza del campo magnético penetran en la atmósfera.  Partículas de los cinturones de radiación y otras simplemente capturadas en su trampa magnética, son "enfocadas" por estas líneas y términan chocando contra la atmósfera.  El resultado: las auroras polares más visosas del Sistema solar.  Si le parecen espectaculares las auroras de la Tierra, posiblemente perdería la razón en presencia de las auroras de júpiter, 100 veces más intensas que las primeras.

Las auroras de Júpiter son alimentadas casi exclusivamente por plasma acelerado en su campo magnético (a diferencia de las de la Tierra que son el producto en su mayoría de partículas del viento solar que se cuelan en eventos de reconexión magnética).  Esto convierte a la atmósfera de Júpiter cerca a los polos en detectores de partículas naturales; los "ATLAS" y "CMS" del sistema joviano.

Además de estudiar la emisión en ondas de radio de los electrones atrapados en la magnetósfera de Júpiter y fotografiar sus espectaculares auroras polares, Juno lleva a bordo sus propios detectores de partículas para estudiar la cavidad magnética del gigante (ver imagen abajo). Con este detector, espera resolver algunas preguntas abiertas relacionadas con la naturaleza, estructura y dinámica del ambiente magnético alrededor de Júpiter: ¿cómo son aceleradas las partículas exactamente? ¿que fracción del plasma viene en realidad de la atmósfera del planeta? ¿son nuestros modelos  y expectativa del campo magnético y los cinturones de radiación acertados? (lo que sabemos se basa en algunos sobrevuelos rapidos de naves en el pasado, especialmente de la sonda Galileo).

Los JEDIs que acompañan a Juno en su arriesgada misión dentro de las zonas de radiación de Júpiter. A pesar de su clara alusión a los maestros de la fuerza de Star Wars, JEDI es el Jupiter Energetic particle Detector Instrument. Crédito: NASA/JHP.

Como sucedió reciente con la New Horizons todos esperamos que sea mayor el número de sorpresas que revelen las investigaciones de Juno sobre el campo magnético de Júpiter, que las evidencias confirmatorias de aquello que ya sabemos.

Las apuestas están sobre la mesa. ¡Sorpréndenos Júpiter!

Para saber más:

• Bolton, Scott J., et al. "Jupiter’s Magnetosphere: Plasma Sources and Transport." Space Science Reviews 192.1-4 (2015): 209-236.
  Un completo artículo de revisión sobre el ambiente electromagnético de Júpiter. Descargar en pdf.
• Bagenal, Fran, et al. "Magnetospheric science objectives of the Juno mission." Space Science Reviews (2014): 1-69.
  El más completo artículo de revisión sobre la magnetósfera de Júpiter en preparación para la misión Juno.
• Heller, René, and Jorge I. Zuluaga. "Magnetic shielding of exomoons beyond the circumplanetary habitable edge." The Astrophysical Journal Letters 776.2 (2013): L33.
  Artículo explorando la posible relación que tendrían las lunas de exoplanetas gigantes con las magnetósferas de estos últimos.
• http://spaceflight101.com/juno/juno-mission-trajectory-design
  Un excelente y muy completo artículo sobre la misión Juno, desde su lanzamiento hasta la ciencia que estará realizando cerca al planeta gigante. Visitado: Julio 3 de 2016.

Jorge Zuluaga para IyC

El sistema de Plutón: fascinante producto de un gran impacto

Hasta la llegada de la sonda New Horizons (NASA) apenas conocíamos unos pequeños detalles sobre el sistema de Plutón y hoy cinco trabajos en la revista Science nos revelan que Plutón es geológicamente activo y posee unos satélites sumamente interesantes, probablemente nacidos tras un gran impacto de Plutón con otro cuerpo en los primeros compases del sistema solar.

¡GRACIAS NASA POR BRINDARNOS NUEVOS HORIZONTES!

Disculpen la emoción, ¿por dónde debería empezar? Bueno, primero de todo démosles las gracias a los científicos de la NASA por promover de manera incansable desde hace décadas el papel clave de la exploración del sistema solar, más allá de los límites de lo conocido. En la exploración del sistema solar exterior emplearon las sondas Voyager para darnos vistas inimaginables del reino de los planetas gigantes. Más allá todo se antojaba demasiado remoto pero ahora siguen maravillándonos con los resultados científicos sobre Plutón obtenidos por la sonda New Horizons que siguen llegando cuando se encuentra ya en ruta hacia un objeto del lejano Cinturón de Kuiper conocido como 2014 MU69. Sin ánimo de ser exhaustivo, pasen y lean sobre unos ejemplos seleccionados acerca de las maravillas que esconde Plutón descubiertas por New Horizons (NASA).

Antes de todo, permítanme una reflexión, una misión como New Horizons requiere años de diseño, montaje y un enorme esfuerzo para ser financiada pero es caballo ganador. Una misión espacial proporciona trabajo a miles de científicos, ingenieros y especialistas a todos los niveles durante décadas. Una misión de tal calado tiene tantas implicaciones que ejemplifica a la perfección la importancia de la exploración espacial para comprender nuestros orígenes en el cosmos. Antes de la llegada de esta sonda al sistema de Plutón el pasado verano apenas conocíamos detalles de estos mundos distantes. Vemos la superficie de los satélites en la que todo nos resulta novedoso pues hace un año apenas veíamos remotos puntos de luz. Nos recuerda nuestra pequeñez, la lejanía del ese rincón del sistema solar.

NOTICIAS FRESCAS SOBRE EL SISTEMA DE PLUTÓN

Los estudios composicionales y la estructura de los satélites apoya claramente que el sistema de Plutón se formó en una gran colisión entre Plutón y otro embrión planetario de dimensiones similares (Weaver et al., 2016). Las evidencias composicionales, tamaños y distribuciones indican que tanto Caronte como los otros satélites (Nix, Hydra, Styx y Kerberos, véase Fig. 1) surgiesen de una enorme colisión que generó un disco de acreción del que surgiría Caronte y algunos otros fragmentos dispersos. El sistema Tierra-Luna, sin ir más lejos es el mejor ejemplo que podríamos poner para la formación de sistemas binarios como el de Plutón y Caronte.

 

 Figura 1. Las cámaras de la misión New Horizons (NASA) consiguieron resolver los cuatro pequeños satélites del sistema además de la gran luna Caronte. Las barras de error se ajustan a todas las imágenes que están en perfecta escala entre sí (Weaver et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

El que puedan ser producto de un colosal encuentro entre Plutón y otro gigante helado lo atestigua la naturaleza irregular de los satélites de Plutón, exceptuando Caronte que posiblemente reacretó de un disco de material próximo a Plutón. En la Fig. 1 se muestran los satélites en función de su distancia orbital a Plutón (de izda. a dcha.). Nix e Hydra poseen tamaños comparables de apenas ~40 km de diámetro y son unas cuatro veces mayores que Styx y Kerberos. Los cuatro son pequeños bloques si los comparamos con Caronte que es casi esférico y posee un diámetro de 1210 km.

LA FASCINANTE DIVERSIDAD GEOLÓGICA DE PLUTÓN Y CARONTE

La sorprendente complejidad geológica de Plutón resulta apabullante para los científicos planetarios. La diversidad de paisajes y su transición progresiva de unos a otros no deja de sorprender y evidencia una gran diversidad de procesos acontecidos en su superficie. Buen ejemplo de ello son las imágenes tomadas por la cámara multiespectral (MVIC) y la pancromática de ángulo estrecho y reconocimiento (LORRI) que, en su conjunto, proporcionan imágenes impresionantes (Fig. 2). En esa imagen vemos un terreno caótico formado por grandes montañas cuya altura podemos ver en la imagen inferior en falso color. Se aprecia perfectamente esa diferente naturaleza: (a) Una textura superficial que posiblemente precede la formación de los bloques; (b) Fracturas de la superficie con la presencia posible de estratos; (c) pequeños bloques de naturaleza caótica; (d) terrazas en caída y en (e) material helado aislado (una mezcla de nitrógeno molecular, monóxido de carbono y metano) como el que conforma en la parte superior la llanura Sputnik.

 

Fig. 2. El margen noroeste de los Montes al-Idrisi en la gran llanura helada Sputnik de Plutón vista con una resolución de 680 m/píxel (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

ACTIVIDAD GEOLÓGICA RECIENTE EN PLUTÓN

Por sus mayores dimensiones Plutón posiblemente retuvo calor "geotérmico" interno durante mucho más tiempo y eso, unido a la deformación continua de su interior por el efecto de marea gravitatoria que le produce la proximidad de su enorme luna Caronte, le podría haber permitido mantener un interior fluido (un gran océano) incluso en tiempos geológicamente recientes. Hay zonas de Plutón que no poseen apenas cráteres y que, por tanto, son relativamente jóvenes en tiempos geológicos (Fig. 3). Entre las tierras altas (a) y los valles glaciares que se han observado en Plutón se han podido ver incluso desembocaduras de flujos glaciares producidos masivamente en deshielos estacionales (véanse b-c y la ampliación de LORRI de esa región en la esquina inf. dcha. de la Fig. 3)

 

Fig. 3. Los impresionantes valles helados que aparecen al este de la llanura Sputnik muestran una clarísima desembocadura de flujos glaciares procedentes de las tierras altas (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

EVIDENCIA DE CRIOVULCANISMO EN PLUTÓN Y CARONTE

El criovulcanismo había sido documentado a partir de los estudios que realizaron las sondas Voyager en la luna Encelado de Saturno o en Tritón en Neptuno pero su plausible presencia en la historia geológica de Plutón y Caronte supera todas las expectativas. Desde luego las estructuras encontradas, gigantescos montículos de hasta diez kilómetros de altura como el Monte Wright (Fig. 4). Tales montículos muestran profundas depresiones centrales que debieron tener naturaleza criovolcánica. Particularmente debieron ser enormes fuentes de gases en los primeros tiempos de ambos cuerpos planetarios. Obviamente esta evidencia refuerza la idea de que Plutón debió contener internamente un auténtico océano, posiblemente una mezcla de agua, amoníaco, metano, e hidrocarburos que serían progresivamente eyectados por tales criovolcanes. 

Fig. 4. El Monte Wright, un gigantesco criovolcán aparentemente inactivo, visto por MVIC con una resolución de 320 m/píxel (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

Caronte, por otro lado, evidencia haberse enfriado más rápidamente y su superficie más antigua rondaría los 4000 millones de años. Sin embargo posiblemente también poseyese un océano interior que, al enfriarse, habría producido las grandes fracturas, fosos y acantilados que se han observado. En Caronte también destacan grandes llanuras que muestran volcanes y grandes montículos que revelan que su interior también estuvo activo geológicamente y dio origen a vulcanismo aunque a una escala no tan grande como en Plutón.

  

Fig. 5. La llanura de los volcanes en Caronte vista por MVIC con una resolución de 1460 m/píxel. Se aprecian en la imagen inferior a mucho mejor resolución de 160 m/píxel: a) depresiones, b) fosos, c) gargantas, d) surcos, e) surcos poco profundos, f) regiones lisas estriadas, g) depósitos y h) superficies con texturas curiosas (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

CLAVES Y ENSEÑANZAS DE LAS ATMÓSFERAS DE PLUTÓN Y TITÁN

La atmósfera de Plutón ha sido motivo de fascinación pues presenta una estructura de nieblas de hidrocarburos similar a la que se observa en el satélite Titán de Saturno (Fig. 6, Gladstone et al., 2016). Las medidas de varios instrumentos de sondeo atmosférico revelan una temperatura media superficial de 45 K que está muy por debajo de los 98 K de Titán. Estacionalmente la atmósfera de Plutón puede ser extensa pero se encuentra sometida al embate del viento solar que, en el momento de la aproximación de la sonda New Horizons, era particularmente intenso. Todo queda en una especie de balance del viento solar que la contrae y del flujo radiativo llegado del Sol a la superficie de Plutón se produce evaporación con lo que la atmósfera se dilata.

 

Fig. 6. Las neblinas captadas por dos imágenes de la cámara LORRI, mostrando en el diagrama la orientación de la imagen (Gladstone et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

La atmósfera de Plutón, a similitud de la terrestre, está dominada por el nitrógeno molecular (N₂) pero también contiene hidrocarburos como metano (CH₄), acetileno (C₂H₂), etileno (C₂H₄) y etano (C₂H₆). Sin embargo la presión atmosférica es unas cien mil veces inferior a la terrestre (unos 11 microbares) (Gladstone et al., 2016). En ese sentido muestra una similitud importante con la luna Titán de Saturno, si bien la menor temperatura media de Plutón hace que comparativamente su atmósfera y esa química de hidrocarburos no sea tan extensa.

Recientemente propusimos que el estudio composicional e isotópico de esos volátiles que conforman las atmósferas de cuerpos planetarios como Titán (o Plutón) podrían desvelarse fundamentales para comprender el origen del agua y el resto de los volátiles que conforman la atmósfera terrestre, como indicamos previamente (Trigo-Rodríguez y Martín-Torres, 2011). ¿Fueron uno o varios embriones ricos en volátiles los que convirtieron una planeta inerte en un oasis de vida? La exploración de esos remotos rincones quizá pueda darnos respuestas: Plutón, Titán y la Tierra ahora se nos antojan bastante más familiares.

BIBLIOGRAFÍA

Gladstone G.R. et al. (2016) The atmosphere of Pluto as observed by New Horizons. Science 351, DOI: 10.1126/science.aae8866.

Moore J.M. et al. (2016) The geology of Pluto and Charon through the eyes of New Horizons. Science 351, 1284-1293.

Trigo-Rodríguez J.M. y Martín-Torres J. (2011) Clues on the importance of comets in the origin and the evolution of the atmospheres of Titan and Earth. Planetary & Space Science 60, 3-9.

Weaver H.A. et al. (2016) The small satellites of Pluto as observed by New Horizons. Science 351, DOI: 10.1126/science.aae0030.

Josep M. Trigo-Rodríguez para IyC